1. Fundamentos de la Geología y la Tierra como Sistema

La geología física se define como la rama de las ciencias de la Tierra que estudia los materiales sólidos que componen nuestro planeta, así como los procesos que actúan tanto en su interior como sobre su superficie. Desde una perspectiva académica moderna, la Tierra no es un objeto estático, sino un sistema complejo y dinámico de partes interactuantes.

Para comprender esta dinámica, aplicamos la teoría de sistemas, analizando las interacciones entre la hidrosfera, la atmósfera, la biosfera y la tierra sólida. Los conceptos fundamentales para este análisis son:

• Sistema abierto: Es aquel en el que tanto la energía como la materia fluyen libremente hacia adentro y hacia afuera. El sistema Tierra es predominantemente abierto, intercambiando energía radiante con el espacio y materia a través del ciclo hidrológico y la tectónica.
• Realimentación negativa: Son mecanismos que tienden a resistir el cambio y estabilizar el sistema, manteniendo el status quo. Un ejemplo es el aumento de la evaporación y la nubosidad ante un calentamiento global, lo que incrementa el albedo y enfría la superficie.
• Realimentación positiva: Son mecanismos que intensifican o impulsan el cambio inicial. Por ejemplo, la fusión de los casquetes polares expone superficies oceánicas o terrestres más oscuras, las cuales absorben más radiación solar, acelerando el calentamiento.
• Interacciones entre esferas: El sistema funciona mediante el intercambio constante de materia. El agua de la hidrosfera se evapora hacia la atmósfera, precipita sobre la tierra sólida para meteorizar las rocas y sustenta la biosfera, demostrando que ninguna esfera es independiente.

2. Estructura Interna de la Tierra y Tiempo Geológico

2.1. Capas Compositivas y Propiedades Físicas

La estructura interna se divide según dos criterios: la composición química (qué materiales la forman) y las propiedades físicas (cómo se comportan mecánicamente bajo presión y temperatura).

Capas por Composición (Química):

• Corteza: Capa externa fina. Oceánica (7 km de basalto, 3,0 g/cm³) y Continental (35-70 km). La corteza continental superior tiene una composición media de granodiorita (2,7 g/cm³).
• Manto: Envoltura rocosa sólida rica en peridotita. Se extiende hasta los 2.900 km de profundidad. Posee una densidad media de 3,3 g/cm³.
• Núcleo: Esfera central compuesta por una aleación de hierro y níquel, con trazas de oxígeno y silicio. La densidad oscila entre 11 y 14 g/cm³.

Capas por Propiedades Físicas (Mecánica):

• Litosfera: Capa externa rígida y fría que abarca la corteza y el manto superior residual. Su grosor varía de unos pocos km en dorsales hasta 250 km bajo continentes antiguos.
• Astenosfera: Capa blanda y plástica en el manto superior (hasta 660 km). Su estado dúctil permite que la litosfera se mueva con independencia sobre ella.
• Mesosfera: Manto inferior (660-2.900 km). Capa más rígida debido a la presión, aunque capaz de un flujo convectivo muy gradual.
• Núcleo Externo: Capa líquida de 2.270 km de grosor. La convección de hierro metálico genera el campo magnético terrestre.
• Núcleo Interno: Esfera sólida de 1.216 km de radio. La presión extrema obliga al material a comportarse como un sólido a pesar de las altas temperaturas.

2.2. Datación y Escala de Tiempo Geológico

La datación relativa permite establecer la secuencia de eventos geológicos mediante cinco principios:

• Ley de superposición: Las capas más jóvenes se depositan sobre las más antiguas.
• Horizontalidad original: Los sedimentos se depositan en capas planas.
• Principio de intersección: Las fallas o intrusiones son más jóvenes que la roca que atraviesan.
• Inclusiones: Los fragmentos de roca dentro de otra masa son más antiguos que la roca anfitriona.
• Sucesión biótica: Los fósiles aparecen en un orden definido y reconocible.

La escala de tiempo geológico organiza la historia terrestre en eones, eras y períodos. El Precámbrico constituye el 88% del tiempo geológico, caracterizado por la aparición de los primeros organismos unicelulares y pluricelulares. En el Fanerozoico, los hitos biológicos incluyen:

• Paleozoico: Aparición de organismos con concha, dominio de los trilobites, primeros peces y plantas terrestres, y la gran extinción de los trilobites al final del Pérmico.
• Mesozoico: Dominio de los dinosaurios, aparición de las primeras aves y las primeras plantas con flores (angiospermas).
• Cenozoico: Extinción de los dinosaurios, auge de los mamíferos y desarrollo de los seres humanos.

Las primeras plantas con flores (angiospermas). Cenozoico: Extinción de los dinosaurios, auge de los mamíferos y desarrollo de los seres humanos.

3. Clasificación de Rocas y Procesos de Superficie

3.1. El Ciclo de las Rocas y Clasificación Primaria

Las rocas se categorizan según su génesis en tres grupos fundamentales:

• Rocas ígneas: Formadas por el enfriamiento del magma. Las plutónicas (como el granito) cristalizan lentamente en profundidad; las volcánicas (como el basalto) lo hacen rápidamente en la superficie.
• Rocas sedimentarias: Se forman por la litificación de sedimentos. Este proceso incluye la compactación por peso y la cementación por precipitación mineral en los poros.
• Rocas metamórficas: Surgen de la transformación de una roca madre o protolito bajo condiciones de alta presión y temperatura en estado sólido.

3.2. Meteorización y Formación de Suelos

La meteorización mecánica (gelifracción, descompresión y expansión térmica) rompe la roca físicamente, mientras la meteorización química (oxidación, hidrólisis y disolución) altera su composición. El suelo es una interfase regulada por la roca madre, el tiempo, el clima, los organismos y la topografía. Un perfil de suelo típico se organiza en horizontes:

• Horizonte O: Materia orgánica fresca y parcialmente descompuesta.
• Horizonte A: Mezcla de materia mineral y orgánica (humus) con alta actividad biológica.
• Horizonte E: Zona de eluviación y lixiviación (zona de lavado), donde las partículas finas y minerales solubles son arrastrados hacia abajo.
• Horizonte B (Subsuelo): Zona de acumulación de materiales procedentes del horizonte E.
• Horizonte C: Roca madre parcialmente alterada.

4. Agentes Geológicos Externos y Riesgos Asociados

4.1. Procesos Gravitacionales

La gravedad es el motor de los movimientos de ladera. El agua (que añade peso y reduce la cohesión) y los terremotos actúan como catalizadores. Los tipos principales son: desplomes (movimiento curvo), deslizamiento de rocas (movimiento plano rápido), flujo de derrubios (mezcla de material y agua en regiones áridas) y lahares (flujos de lodo volcánico).

4.2. Agentes del Relieve: Glaciares y Viento

Los glaciares erosionan la corteza creando valles en «U» y deponiendo tills y morrenas. El viento actúa por deflación (arranque de partículas) y abrasión (desgaste por impacto), generando depósitos de dunas (arena) y loess (limos transportados a gran distancia).

5. Geodinámica Interna: Deformación de la Corteza

Mecánica de deformación: Se clasifica en elástica (reversible), frágil (fractura) y dúctil (flujo plástico en profundidad).

• Pliegues: Estructuras de deformación dúctil: anticlinales (arqueros), sinclinales (surcos), domos (levantamientos circulares) y cubetas (depresiones).
• Fallas: Fracturas con desplazamiento. Incluyen fallas de desplazamiento vertical (normales por tensión e inversas por compresión) y de desplazamiento horizontal o de desgarre.
• Diaclasas: Fracturas sin desplazamiento apreciable, causadas generalmente por contracción o alivio de carga.

6. Sismología y Dinámica Global

Los terremotos ocurren por el rebote elástico: las rocas acumulan energía hasta que se rompen o deslizan, liberando ondas sísmicas.

• Ondas P: Primarias, longitudinales y rápidas.
• Ondas S: Secundarias, transversales, no atraviesan líquidos.
• Ondas superficiales: Responsables de la destrucción en superficie.

La intensidad mide los daños (Mercalli), mientras la magnitud mide la energía liberada (Richter/Momento). La mayoría se localizan en los bordes de placa tectónicos.

7. Hidrología e Hidrogeología

7.1. El Ciclo Hidrológico y Aguas Superficiales

El ciclo comprende la evaporación, precipitación y escorrentía. El flujo fluvial depende del gradiente y el caudal. El transporte de sedimentos se divide en carga disuelta, carga suspendida (partículas finas) y carga de fondo (material grueso).

7.2. Aguas Subterráneas y Acción del Mar

La distribución del agua depende de la porosidad y permeabilidad del terreno. Los acuíferos limitan superiormente con el nivel freático. La disolución kárstica genera cavernas y dolinas. En la línea de costa, la refracción de las olas causa que la energía se concentre en los salientes o cabos (produciendo erosión intensa) y se disipe en las bahías (favoreciendo la sedimentación). Las costas de emersión presentan acantilados elevados, mientras las de inmersión muestran estuarios inundados.