A tu manera: Geología y Ciencias Ambientales 2. Bachillerato (demo)

ambientales y Geología Ciencias

La investigación de nuestro planeta y su utilidad

Los procesos del sistema Tierra y sus implicaciones en nuestra vida

Nuestro impacto en el medio ambiente y el modelo del desarrollo sostenible

tareas, textos, imágenes y recursos digitales para conocer, comentar y debatir sobre los aspectos de las ciencias de la Tierra que afectan al ser humano y, además,

EQUIPO DE AUTORÍA CONTENIDOS.

• S. Clemente, licenciada y DEA en Bioquímica y profesora de enseñanza secundaria y bachillerato.

• A. Domínguez, licenciada en Ciencias Biológicas y Ciencias Ambientales y profesora de enseñanza secundaria y bachillerato.

• A. Olmos, doctor en Microbiología y responsable del Laboratorio Nacional de referencia de virus, viroides y fitoplasmas de especies vegetales leñosas en el Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA).

• A. B. Ruiz, doctora en Ciencias Biológicas, profesora de enseñanza secundaria y actualmente investigadora en el Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias.

SITUACIONES DE APRENDIZAJE

• Sofía García Honrubia.

ÍNDICE

LA EXPERIMENTACIÓN EN GEOLOGÍA Y CIENCIAS AMBIENTALES

UNIDAD 0. LA INVESTIGACIÓN GEOLÓGICA Y AMBIENTAL

X El método científico

XX El trabajo científico en la geología y ciencias ambientales

XX Evolución histórica del conocimiento geológico y ambiental

XX El patrimonio geológico y medioambiental de España

LOS MINERALES: LOS COMPONENTES BÁSICOS DE LAS ROCAS

UNIDAD 2. LA MATERIA MINERAL

XX 2.1. Los minerales y su estructura

XX 2.2. La clasificación de los minerales

XX 2.3. Las propiedades de los minerales

XX 2.4. Los minerales como recurso

LAS ROCAS ÍGNEAS, SEDIMENTARIAS Y METAMÓRFICAS

ICONOS

DE LAS HERRAMIENTAS DE APRENDIZAJE

UNIDAD 1. EL ESTUDIO DE LA TIERRA Y DEL MEDIOAMBIENTE

XX 1.1. ¿Cómo estudiar todo un planeta?

XX 1.2. Fotografías, mapas y cortes

XX 1.3. El estudio del sistema Tierra

XX 1.4. Nuevas tecnologías para estudiar la Tierra

Compromiso ODS, actividades y vídeos que te ayudarán a conocer cuáles son las metas para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible trabajadas en el proyecto.

UNIDAD 3. UN PLANETA ROCOSO. LAS ROCAS MAGMÁTICAS

XX 3.1. Las rocas. Su origen y sus tipos

XX 3.2. Los procesos magmáticos

XX 3.3. Volcanes y rocas volcánicas

XX 3.4. Plutones y rocas plutónicas

UNIDAD 4. LAS ROCAS SEDIMENTARIAS Y METAMÓRFICAS

XX 4.1. La sedimentación

XX 4.2. La diagénesis

XX 4.3. Las rocas sedimentarias

XX 4.4. Los procesos del metamorfismo

XX 4.5. Las rocas metamórficas

Desarrollo del pensamiento, donde se incorporan explicaciones sobre cómo aplicar las distintas estrategias de pensamiento planteadas en el proyecto.

LOS CONTENIDOS

En este libro conocerás los temas fundamentales de la geología y las ciencias ambientales, expuestos a partir de situaciones de aprendizaje en las que se plantean varias preguntas.

En cada tema, los textos, expuestos de forma clara y amena, se apoyan en ilustraciones e infografías que te guiarán en el aprendizaje de los saberes básicos que necesitas para resolver, al final, las preguntas planteadas...

LA TECTÓNICA DE PLACAS Y LA GEODINÁMICA

INTERNA

UNIDAD 5. LA TECTÓNICA DE PLACAS

XX 5.1. La estructura de la geosfera

XX 5.2. La litosfera terrestre y las placas litosféricas

XX 5.3. La deriva continental y la expansión oceánica

XX 5.4. La teoría de la tectónica de placas

XX 5.5. El ciclo de Wilson

LOS PROCESOS GEOLÓGICOS

EXTERNOS Y EL MODELADO DEL RELIEVE

UNIDAD 8. LOS PROCESOS GEOLÓGICOS Y EL MODELADO DEL RELIEVE

XX 8.1. Los procesos geológicos externos

XX 8.2. La formación de suelos

XX 8.3. Los factores que influyen en el modelado del relieve

UNIDAD 9. EL MODELADO DEL RELIEVE Y LOS RIESGOS GEOLÓGICOS EXTERNOS

XX 9.1. El modelado costero y litoral

XX 9.2. La acción modeladora de las aguas continentales

UNIDAD 6. LA DINÁMICA INTERNA DE LA TIERRA

XX 6.1. La energía geotérmica

XX 6.2. Las consecuencias de la dinámica interna de la Tierra

XX 6.3. Las deformaciones de las rocas

XX 6.4. La geodinámica interna y el relieve

UNIDAD 7. LA GEODINÁMICA INTERNA Y LOS RIESGOS

XX 7.1. Los procesos geológicos endógenos

XX 7.2. Los riesgos y sus factores

XX 7.3. Los riesgos geológicos internos

XX 7.4. La gestión de los riesgos

LAS TAREAS

Integradas en cada unidad hay una serie de tareas destinadas a poner en práctica los contenidos o a profundizar en ellos.

Realizando estas tareas, ya sea en grupo o de forma individual, podrás trabajar el pensamiento crítico, leer y comprender textos científicos, observar e interpretar imágenes, opinar, debatir en el aula, llevar a cabo o interpretar experimentos y simulaciones, o realizar pequeños proyectos de investigación.

LAS CAPAS FLUIDAS EXTERIORES DE LA TIERRA

UNIDAD 10. LA ATMÓSFERA

XXX 10.1. La estructura y la composición de la atmósfera

XXX 10.2. Las funciones de la atmósfera

XXX 10.3. La dinámica atmosférica

XXX 10.4. El clima y los cambios climáticos

UNIDAD 11. LA HIDROSFERA

XXX 11.1. La distribución y la importancia del agua en la Tierra

XXX 11.2. El ciclo del agua

XXX 11.3. Las aguas oceánicas y su dinámica

LOS RECURSOS NATURALES Y SU GESTIÓN SOSTENIBLE

XX 9.3. El modelado glaciar y eólico

XX 9.4. Los riesgos geológicos exógenos y su gestión

XXX 11.4. Las aguas continentales y su dinámica

UNIDAD 12. LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE Y EL AGUA

XXX 12.1. La contaminación atmosférica y sus causas

XXX 12.2. Las consecuencias de la contaminación del aire

XXX 12.3. La lucha contra la contaminación atmosférica

XXX 12.4. La contaminación del agua y sus causas

XXX 12.5. Las consecuencias de la contaminación del agua

XXX 12.6. El tratamiento y la depuración de las aguas

UNIDAD 13. LA EXPLOTACIÓN DE LOS RECURSOS NATURALES

XXX 13.1. Los recursos y las consecuencias de su explotación

XXX 13.2. Los impactos ambientales

XXX 13.3. Los recursos energéticos y minerales

XXX 13.4. Los recursos hídricos

XXX 13.5. Los recursos de la biosfera y el suelo

UNIDAD 14. LA GESTIÓN DEL MEDIOAMBIENTE

XXX 14.1. La sostenibilidad

XXX 14.2. La explotación sostenible de los recursos minerales y energéticos

XXX 14.3. La gestión sostenible del agua

XXX 14.4. La explotación sostenible de los recursos de la biosfera

XXX 14.5. La gestión sostenible del suelo y sus usos

XXX 14.6. La gestión de los residuos

Plan Lingüístico, con infografías que te darán las pautas para abordar el trabajo por medio de distintos tipos de textos (descriptivo, narrativo, expositivo, etc.).

Orientación académica y profesional, con información sobre diferentes profesiones vinculadas a los contenidos tratados en la asignatura.

TIC, mediante fichas que reforzarán tu uso saludable, correcto y seguro de las tecnologías de la información y la comunicación.

EL ESTUDIO DE LA TIERRA Y DEL MEDIOAMBIENTE

¿Conocemos realmente la Tierra?

Desde siempre hemos sentido la necesidad de estudiar la Tierra. No solo debido a nuestra innata curiosidad, sino también al hecho de que nuestra supervivencia depende de los recursos que extraemos del planeta.

¿Hemos estudiado lo suficiente? Pues no lo parece, porque hemos estado extrayendo recursos ignorando los intrincados procesos geológicos y ecológicos que relacionan los sistemas terrestres y produciendo daños a la naturaleza. Ahora, nos encontramos en una encrucijada en la que debemos compatibilizar nuestra necesidad de recursos y la conservación del medioambiente en un estado que no amenace nuestra supervivencia.

Es un reto sin precedentes que solo podemos superar mediante la investigación geológica y ambiental, para conocer nuestro planeta cada vez mejor.

NOS HACEMOS PREGUNTAS ?

• ¿Cómo aborda la ciencia el estudio del planeta? ¿Qué métodos y herramientas utiliza para lograrlo?

• ¿Conocemos los problemas ambientales a los que nos enfrentamos? ¿A qué riesgos estamos expuestos?

• ¿Puede nuestro conocimiento del sistema Tierra aportar soluciones a la crisis medioambiental actual?

DESCUBRE…

1 ¿Cómo estudiar todo un planeta?

Tarea

La clave está bajo el suelo

2 Fotografías, mapas y cortes

Tarea

La historia geológica de una región

3 El estudio del sistema Tierra

Tarea

Salvemos al oso pardo

4 Nuevas tecnologías para estudiar la Tierra

Tarea

Buscando rutas

RESOLVEMOS LAS PREGUNTAS

• La investigación es nuestro futuro.

• Conocer antes de hacer.

SITUACIÓN DE APRENDIZAJE

Los contenidos y las actividades de esta unidad pueden resultar de utilidad para la realización del proyecto multidisciplinar «STONE LIFE» que se plantea entre los recursos destacados de anayaeducacion.es

1 ¿CÓMO ESTUDIAR TODO UN PLANETA?

El estudio del planeta implica para la ciencia retos considerables: uno es que el objeto de estudio es un gigantesco cuerpo sobre el que estamos, a una escala apenas comparable a la de las motas de polvo que hay sobre un edificio; otro reside en que el planeta es un sistema complejo, con muchas partes o subsistemas relacionados a través de procesos muy lentos en los que intervienen muchas variables.

Las ciencias que se embarcan en este difícil estudio son la geología y las ciencias medioambientales. Ambas son materias multidisciplinares que estudian los procesos relacionados con la composición, la estructura, la dinámica y la historia de la Tierra, las relaciones en los ecosistemas y la interacción del ser humano con todo ello.

Para ello, aplican métodos procedentes de la química, la física, la biología o las matemáticas, o relacionados con diversas ingenierías, con la construcción y con disciplinas sociales, como la demografía y la economía.

1.1 LA INVESTIGACIÓN EN LAS CIENCIAS GEOLÓGICAS Y MEDIOAMBIENTALES

La geología y las ciencias medioambientales se encuentran actualmente en auge, debido a la necesidad de conseguir recursos naturales y hacer un uso sostenible de ellos y a la obligación de minimizar los problemas ambientales y los riesgos geológicos. Los principales temas de investigación de estas ciencias son los siguientes:

• El estudio geológico del terreno, que incluye el análisis de minerales, rocas y suelos y el estudio de las formas del relieve y su historia geológica.

• Los procesos geológicos, hidrológicos y atmosféricos, como la tectónica de placas, el magmatismo, el metamorfismo, la orogénesis, el modelado del relieve, la diagénesis, la dinámica atmosférica, el ciclo hidrológico o el clima.

• Los riesgos geológicos derivados de las inundaciones, los deslizamientos y desprendimientos, los terremotos o la actividad volcánica, entre otros fenómenos.

• La diversidad y la dinámica de los ecosistemas, así como la influencia del ser humano en su equilibrio.

• Los problemas ambientales, como el agotamiento de los recursos naturales, la contaminación, la acumulación de residuos, la destrucción de los medios naturales, la extinción de especies o el cambio climático.

• La gestión del planeta, mediante la planificación para un uso sostenible de los recursos naturales y el cambio hacia un modelo de desarrollo sostenible.

Un estudio completo de un terreno debe incluir la recogida y el análisis de muestras de roca y análisis de las condiciones geológicas y medioambientales de la región.

Para abordar estos temas, la geología y las ciencias medioambientales utilizan métodos de estudio directos e indirectos.

Los métodos de estudio directos

Los métodos directos se aplican sobre las zonas del planeta a las que tenemos acceso (la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la corteza terrestre). Son observaciones sobre el terreno o análisis de las muestras recogidas.

Los principales métodos de estudio directos son:

• Los estudios sobre el terreno (in situ). Se llevan a cabo en el lugar de estudio. Las herramientas tecnológicas han aumentado mucho el alcance y la precisión de estas observaciones. Así se estudian:

Los afloramientos de rocas, donde se pueden observar parámetros como su composición, su disposición, los pliegues y fracturas que los afectan, su grado de meteorización, los fósiles que contienen, etc.

La hidrosfera. En las aguas superficiales, incluidos los océanos, se pueden estudiar directamente su estado o su dinámica, incluso a gran profundidad. A los acuíferos se puede llegar mediante perforaciones.

La atmósfera y sus contaminantes se estudian mediante estaciones de medición situadas en superficie. En la actualidad, también se cuenta con medios aéreos que acceden a las capas más altas de la atmósfera.

La biosfera. Se estudia directamente su diversidad, la distribución de las especies, los movimientos migratorios, la actividad de las plantas o del fitoplancton, los comportamientos, etc.

• La recolección de muestras. Se pueden tomar partes de minerales, rocas, sedimentos, fósiles, agua, aire o seres vivos. Al recoger una muestra se registran la ubicación y la fecha de recogida, así como su disposición en la zona de estudio. Los materiales situados a cierta profundidad, como rocas del interior de la corteza o hielo de los glaciares, se obtienen mediante perforaciones con un taladro hueco (sondeos rotatorios) que recogen muestras cilíndricas llamadas «testigos».

• El análisis de muestras en el laboratorio. Las muestras de rocas y minerales se someten a métodos fisicoquímicos cuya finalidad es determinar la composición y algunas propiedades como la conductividad, la dureza, la densidad, la estructura cristalina. Las muestras biológicas pueden ser sometidas a análisis in vivo, que observan la actividad vital del organismo estudiado, o a pruebas in vitro para revelar detalles sobre su bioquímica.

Las redes de estaciones meteorológicas y de medición de contaminantes atmosféricos contienen sensores meteorológicos y analizadores automáticos que monitorizan concentraciones de contaminantes del aire.

Medición de la dirección y buzamiento de los estratos mediante una brújula geológica que lleva integrado un clinómetro.

Testigos cilíndricos obtenidos mediante un taladro hueco rotatorio. Proporcionan información sobre las rocas del subsuelo.

Determinación de la estructura y composición mineralógica de una roca con el microscopio petrográfico.

Los métodos de estudio indirectos

Los métodos indirectos son técnicas que se aplican para estudiar partes del planeta a las que no podemos llegar, como el interior terrestre por debajo de la corteza.

Los principales métodos de estudio indirectos son:

• El método gravimétrico. Consiste en medir, con un gravímetro, el valor real de la gravedad en un lugar, y compararlo con el valor teórico. Permite detectar anomalías gravimétricas debidas a la presencia de zonas más o menos densas que la media bajo la superficie terrestre. Se utiliza, por ejemplo, en la búsqueda de yacimientos minerales.

• El método magnético. Se lleva a cabo midiendo, con un magnetómetro, el campo magnético real de una zona y comparándolo con el valor teórico esperado. Así se detectan anomalías magnéticas debidas a la presencia de yacimientos de rocas o minerales de hierro (que son magnéticos).

• El método geotérmico. Implica medir el flujo térmico, es decir, el calor que emite el interior de la Tierra hacia la superficie. También se registra el gradiente geotérmico, que es la variación de la temperatura con la profundidad a razón de unos 33 °C/km. Valores mayores que la media esperada pueden ser síntoma de la presencia de masas de magma bajo la litosfera.

• El método astronómico. Es el estudio de la composición de los meteoritos que caen a la Tierra. Se considera que estos cuerpos son restos de planetas que fueron similares a la Tierra pero se disgregaron en los primeros momentos de la formación del sistema solar. Así, la composición de estos cuerpos se considera similar a la de las capas internas de la Tierra: los menos densos serían similares a las rocas de la corteza, los intermedios, similares a las rocas del manto, y los metálicos, de mayor densidad, similares a los materiales del núcleo terrestre.

• El método sísmico. Consiste en emplear redes de sismógrafos para realizar un seguimiento preciso de la trayectoria y la velocidad de propagación de las ondas sísmicas que atraviesan la Tierra cuando se produce un terremoto. En la actualidad es tan preciso que se suele comparar con una especie de ecografía de la Tierra. Aporta mucha información sobre el estado físico, la densidad, la composición o incluso los movimientos de los materiales de las capas internas del planeta.

El método gravimétrico

Gravímetro Ejemplo de medición con el gravímetro

Microscopio con retícula Disco graduado

Indicador Cámara de vacío

Masa

0 + Zona con menor gravedad que la media

Continente

Rocas menos densas

Rocas profundas más densas

m El gravímetro puede detectar zonas de rocas con diferente densidad que la media.

Espejo

El método geotérmico

Con un detector de calor se puede ver que en la Tierra hay zonas que emiten más radiación térmica que otras. Esto se debe a que bajo ellas se da una intensa actividad magmática. ¿Con qué estructuras geológicas crees que coinciden estas zonas?

El método sísmico

Sismógrafo Una red de sismógrafos puede detectar las ondas de los terremotos cuando se propagan a través del interior de la Tierra. La trayectoria y la velocidad de estas ondas cambian dependiendo del tipo de material que atraviesen y del estado físico en que este se encuentre. Así se puede obtener información acerca de la naturaleza del interior del planeta.

Amortiguador de aceite

Menor flujo térmico Mayor flujo térmico

1.2 OTRAS HERRAMIENTAS DE ESTUDIO

En la investigación geológica y ambiental son de gran importancia una serie de herramientas que nos ayudan a interpretar los datos obtenidos mediante los diferentes métodos de estudio.

Las más importantes son:

• Las representaciones gráficas. La representación en gráficos de los datos obtenidos mediante los estudios permite visualizarlos de una forma que facilita la obtención de conclusiones. Por ejemplo: los datos sobre las características geológicas de un lugar se resumen en mapas topográficos y geológicos, cortes geológicos y columnas estratigráficas; los datos sobre un ecosistema se resumen en redes tróficas y en pirámides ecológicas, etc.

• Los modelos. Son representaciones de la estructura o de la dinámica del objeto de estudio, o de la forma en la que tiene lugar un proceso. Por ejemplo, se pueden hacer modelos del clima de una zona, de un ecosistema, del proceso de formación de la Tierra y la Luna o de la estructura y la dinámica de la geosfera.

1 Cita los principales métodos de estudio geológico y medioambiental.

2 Explica qué se hace en el laboratorio con muestras de rocas y minerales extraídas de la geosfera.

3 Investiga sobre las estaciones meteorológicas y de medición de contaminantes atmosféricos y los parámetros que miden.

4 Recuerda lo que estudiaste en cursos anteriores y explica cómo se aplica el método sísmico para obtener información sobre la composición y la estructura de los materiales del interior terrestre.

5 Como supondrás, en el estudio de la Tierra intervienen profesionales de varias ramas de la ciencia y la ingeniería, así como personas formadas en el manejo de técnicas y equipos para la toma de muestras o la medición. Consulta en anayaeducacion.es la documentación sobre profesiones relacionadas con el estudio del planeta, escoge una y explica qué estudios tendrías que realizar si quisieras dedicarte a ella.

6 Estas fotografías tomadas desde satélites muestran tres zonas en dos momentos separados en el tiempo. Obsérvalas e indica por qué crees que disponer de este tipo de datos es un gran avance en la investigación geológica y medioambiental.

ARGUMENTA INVESTIGA

LA CLAVE ESTÁ BAJO EL SUELO

Imagina que trabajas en una empresa especializada en la realización de sondeos geotécnicos para los sectores de la obra pública y privada, la minería y el medioambiente. Diriges un proyecto con la siguiente información:

• El terreno es una parcela de 6 000 m2 de forma cuadrada, en un polígono industrial de las afueras de un pueblo.

• Se han realizado cuatro sondeos rotatorios con recuperación de testigo para estudiar las características del subsuelo en cuatro zonas de la parcela, NE, NO, SE y SO.

• El cliente, una compañía fabricante de zumos, quiere construir en la parcela un edificio bajo de oficinas, una alta nave industrial para la producción con maquinaria pesada, un almacén inteligente de ocho plantas, y una depuradora.

Tu empresa te ha encargado que analices los resultados de los sondeos realizados por el equipo de campo y que elabores un informe para indicar al cliente en qué parte de la parcela debería construir cada edificación.

DE LOS SONDEOS

tosas, mármol, granito, gneis, arenisca, caliza porosa

magmáticas y metamórficas duras, arenisca muy cementada, caliza, dolomía

TAREA 1

Actividad 1: ¿Qué tipo de método de estudio se ha utilizado para analizar el terreno? ¿Cómo crees que se han procesado las muestras en el laboratorio?

Actividad 2: Organiza en una tabla la información más relevante sobre los tipos de materiales de las columnas estratigráficas que muestran los testigos.

Actividad 3: En la zona NO se ha descubierto agua subterránea, por lo que se ha decidido realizar mediciones con un piezómetro. Investiga qué es este instrumento de medida y qué información puede darnos.

Actividad 4: Los sondeos a rotación requieren de coronas cortadoras de carburo de wolframio o de diamante. ¿Qué ventajas e inconvenientes crees que tiene su uso?

Actividad 5: Tu cliente se preocupa por la posible actividad sísmica en la zona. Investiga y di cómo puedes estudiar el riesgo sísmico en la región e indicar a tu cliente si tiene que construir edificios sismorresistentes o no.

TAREA 2

Actividad 1: Según tu experiencia, las cimentaciones profundas (las que se insertan más de 3 m en el subsuelo) se emplean cuando los materiales del terreno no son capaces de soportar la carga con seguridad, cuando los edificios son altos y pesados o en áreas donde es probable que ocurran terremotos. Por el contrario, las cimentaciones superficiales, que transfieren la carga a poca profundidad y son más económicas y fáciles de construir, se emplean en edificios bajos y ligeros. Redacta un breve informe recomendando una localización y un tipo u otro de cimentación en base a la resistencia de las rocas y al tipo de construcción.

SACAMOS LAS CONCLUSIONES Factoría de producción Oficinas

¿QUÉ MÁS ESTUDIOS PODEMOS HACER?

Tu empresa hace muchos tipos de sondeos. De hecho, los vais a ofertar en una página web que habéis encargado a un estudio de publicidad.

Actividad 1: Investiga y elabora un borrador en el que expliques a la empresa publicitaria en qué consisten y para qué sirven estas actividades que desarrolláis:

a) Sondeos medioambientales: caracterización de suelos y aguas subterráneas contaminadas.

b) Investigación del subsuelo bajo gasolineras, ganaderías, desguaces, industrias, vertederos, canteras, carreteras, cementerios, parcelas, etc.

c) Sondeos y perforaciones para estudios de patologías de la edificación y obra civil.

d) Sondeos para obra civil (estructuras, carreteras, autovías y ferrocarril).

e) Sondeos para estudios de estabilidad de desmontes y rellenos.

TIPOS DE CIMENTACIÓN SEGÚN EL TAMAÑO Y EL PESO DE LOS Cimientos profundos Cimientos superficiales

2 FOTOGRAFÍAS, MAPAS Y CORTES

En el pasado, el estudio de la Tierra solo se hacía desde la superficie, visitando cada lugar para realizar mediciones y observaciones. Dado el tamaño del planeta y lo inaccesible de algunas de sus zonas, esto dificultaba mucho el conocimiento de los territorios. La situación cambió con el desarrollo de las aeronaves, que permitían realizar observaciones y fotografías de grandes extensiones de terreno desde el aire. Estas primeras imágenes aéreas de la superficie terrestre eran interpretadas y procesadas para elaborar con ellas mapas y estudios geológicos mucho más precisos que los anteriores a la aviación.

En la actualidad, disponemos de multitud de satélites artificiales con potentes sensores que permiten obtener imágenes muy detalladas de grandes extensiones de la superficie terrestre. Estas fotografías y su interpretación constituyen una valiosa herramienta en el estudio de la geología y el medioambiente.

2.1 FOTOGRAFIANDO EL TERRENO

Las fotografías aéreas se llevan a cabo desde un avión, un dron o un satélite que sobrevuela la zona de estudio con una trayectoria que describe rectas paralelas y a una velocidad constante. Esas fotografías se suelen tomar con un cierto ángulo, de manera que cada punto de la superficie terrestre es fotografiado al menos dos veces desde dos ángulos diferentes. Si ambas imágenes se superponen, se obtiene una imagen estereoscópica (tridimensional) de la zona. Las fotografías aéreas son muy útiles para la caracterización del relieve, para la localización de estructuras geológicas, para la monitorización de cultivos o cursos de agua, etc.

Fotografía estereoscópica

Estas dos imágenes están tomadas con un ángulo ligeramente diferente. Juntas, componen una imagen estereoscópica en tres dimensiones. Para poder verla, si no tienes un estereoscopio, puedes colocar una tarjeta de unos 15 o 20 cm de altura sobre la línea que separa las imágenes, pegar tu nariz al borde de la tarjeta para separar la visión de cada uno de tus ojos, y observar las fotos de manera que se superpongan. Si lo consigues, se producirá una ilusión óptica que te hará ver las estructuras representadas en tres dimensiones.

2.2 DE LA FOTOGRAFÍA AL MAPA

La fotografía aérea aporta una información muy precisa sobre la forma y la posición de los elementos del terreno. A partir de ella, se pueden elaborar las representaciones gráficas del territorio que conocemos como mapas.

En general, en un mapa se incluyen los siguientes elementos:

• La escala, que es la relación que existe entre las dimensiones reales y las representadas en el mapa.

• La orientación y las coordenadas. Son líneas y números que indican la posición con respecto al norte geográfico y la latitud y la longitud de la zona representada.

Pero los mapas pueden ser de varios tipos según la información representada en ellos. Por su importancia en la geología y las ciencias ambientales destacaremos dos tipos:

Los mapas topográficos

Los mapas topográficos son representaciones gráficas sobre el plano del relieve de una región.

Estos mapas contienen los siguientes elementos:

• Las curvas de nivel, que son líneas que unen los puntos del mapa con la misma cota (altitud sobre el nivel del mar).

• La equidistancia, que es la diferencia de cota entre dos curvas de nivel contiguas.

Los mapas geológicos

Los mapas geológicos contienen información sobre el relieve y la litología de una región, naturaleza, edad y disposición de las rocas.

Los mapas geológicos están construidos sobre mapas topográficos a los que se les añade información procedente del análisis de las rocas del terreno. Por ejemplo:

• La naturaleza y la edad de las rocas que se encuentran en la superficie, así como la presencia de fósiles.

• La disposición de los estratos, incluyendo su buzamiento (inclinación) si lo hay.

• La presencia y localización de deformaciones tectónicas, como pliegues y fallas.

Un ejemplo de representación de un terreno

1 El terreno. Supongamos un terreno cualquiera, en una zona que queremos estudiar. Podemos hacer un estudio sobre el terreno de su topografía y de los afloramientos rocosos, es decir, de las rocas que aparecen en la superficie.

2 El mapa topográfico. Sirve para representar las diferencias de altitud en el terreno. Estas se indican por medio de curvas de nivel. En este caso, la equidistancia es de 50 metros.

3 El mapa geológico. Sirve para representar, sobre el mapa topográfico, las rocas que aparecen en el terreno: de qué tipo son, si sus estratos están inclinados y cuánto, si están afectadas por pliegues o fallas...

Arcilla Arenisca Caliza Lutita Arena Grava

FOTOGRAFÍAS, MAPAS Y CORTES

2.3 DEL MAPA GEOLÓGICO A LA HISTORIA GEOLÓGICA

A partir de la información contenida en los mapas geológicos, se pueden deducir otras representaciones que aportan, a su vez, nuevos datos. Por ejemplo, se pueden hacer perfiles topográficos y cortes geológicos que dan pistas sobre la disposición de las rocas bajo la superficie y columnas estratigráficas con la ordenación cronológica de los estratos y los fenómenos geológicos ocurridos en la región.

Toda esta información es muy útil para la determinación de la historia geológica de un territorio, así como para determinar posibles riesgos geológicos, la presencia de recursos naturales en la región, etc.

El perfil topográfico

Un perfil topográfico es una representación, en un plano, del relieve de la región a lo largo de una línea trazada entre dos puntos de referencia.

Estos perfiles se hacen con la información topográfica de un mapa geológico, representando en un eje cartesiano la cota de cada uno de los puntos de corte entre la línea del perfil y las curvas de nivel que atraviesa.

Los perfiles topográficos son la base para construir cortes geológicos.

El corte geológico

Un corte geológico es un perfil topográfico que contiene información sobre la litología de una región, tanto en la superficie como en profundidad.

En un corte geológico se representan, por ejemplo:

• La naturaleza y la edad de las rocas, tanto en superficie como en las capas inferiores.

• La potencia de los estratos; es decir, su grosor.

• El buzamiento de los estratos; es decir, su inclinación con respecto al eje horizontal.

• La presencia de los pliegues y las fallas que afectan a los estratos en la región, con sus elementos (eje, dirección, buzamiento...).

A partir de un corte geológico es posible reconstruir la columna estratigráfica y la historia geológica de la zona que se estudia.

El estudio de los mapas geológicos mediante perfiles y cortes

El perfil topográfico. Se traza a partir del mapa topográfico. Indica cómo es el relieve de la zona a lo largo de una línea entre dos puntos de referencia.

El corte geológico. Se traza a partir del mapa geológico. Su base es el perfil topográfico, pero contiene información sobre la naturaleza y la disposición de las rocas del terreno. También permite identificar eventos geológicos que hayan afectado al territorio, como las deformaciones o los procesos erosivos.

Consulta en anayaeducacion.es «El estudio geológico de una región».

La columna estratigráfica

La columna estratigráfica es la representación gráfica de los estratos de rocas que constituyen una región, ordenados cronológicamente.

En la columna estratigráfica se indican:

• Los estratos ordenados cronológicamente, los más modernos sobre los más antiguos.

• La potencia de cada estrato.

• Los eventos geológicos que afectaron a los estratos, como interrupciones en la sedimentación, paleorrelieves o intrusiones magmáticas.

La historia geológica

La historia geológica de una región es la secuencia ordenada de sucesos geológicos que han acontecido y que han determinado la formación de las estructuras presentes en la actualidad.

Es un relato en el que se indican:

• Los procesos de formación de cada estrato o serie de estratos por orden cronológico.

• Los procesos geológicos que han afectado a la zona: deformaciones, erosión, intrusiones magmáticas...

• Las condiciones ambientales de la región a lo largo de su historia, ambientes sedimentarios, transgresiones y regresiones marinas, etc.

• Los acontecimientos biológicos de aparición y extinción de especies, según los fósiles presentes en los estratos de la columna.

Ordenamos la columna estratigráfica y la historia geológica

Historia geológica del lugar

1 Explica cómo se utiliza la fotografía aérea para cartografiar la superficie terrestre y en qué consiste la imagen estereoscópica.

2 Indica la información que contienen un mapa topográfico y un mapa geológico y explica la relación que hay entre ellos.

3 ¿Para qué se utilizan los cortes geológicos?

4 ¿Qué información contiene una columna estratigráfica?

5 Utiliza el corte geológico y la columna estratigráfica de la ilustración para deducir los siguientes aspectos de la historia geológica de la región representada:

a) ¿Se han depositado todos los estratos en la misma era de la historia de la Tierra?

b) ¿Ha habido deformaciones tectónicas? Justifica tu respuesta.

c) ¿Hay algún indicio de que se hayan producido cambios importantes en el nivel del mar?

Arena

Grava

Lutita

Caliza

Arenisca

Arcilla

En un ambiente marino, se depositó la serie de arenisca, arcilla, caliza y lutita.

Tras su diagénesis, la serie fue plegada y se formó el anticlinal, en cuyo núcleo está el estrato de arcillas.

El terreno quedó elevado y fue erosionado intensamente, lo que originó un paleorrelieve.

Más tarde se depositaron los sedimentos de grava y arena, probablemente de origen fluvial.

Estos sedimentos también fueron erosionados por el río actual.

F G

E

D

H I Intrusión magmática de diorita

Arcillas B

Conglomerados de origen fluvial

Arenisca calcárea con trilobites

Caliza conchífera

C

Pizarra con trilobites

Esquisto

Cuarcita

ARGUMENTA INVESTIGA

LA HISTORIA GEOLÓGICA DE TU REGIÓN

Todos conocemos la región en la que vivimos. Seguramente conoces su relieve, las localidades cercanas, las vías de comunicación, las actividades industriales y comerciales, el patrimonio artístico, etc.

Sin embargo, puede que haya aspectos de tu región que no conozcas tan bien, como los relacionados con la geología. Por ejemplo, hazte estas preguntas:

ESTUDIAMOS EL MAPA GEOLÓGICO TAREA 1

Para interpretar un mapa topográfico, que es la base de los mapas geológicos, recuerda que:

• Las curvas de nivel próximas indican pendientes pronunciadas y curvas muy separadas indican poca pendiente, incluso llanuras.

• Para averiguar la distancia real entre dos puntos de igual cota, se mide su separación en el mapa y se multiplica por la escala. Si los puntos están a distinta cota, la distancia real entre ellos será la hipotenusa de un triángulo rectángulo, cuyos catetos son la distancia horizontal medida en el mapa y la diferencia entre sus cotas.

• El buzamiento de los estratos se indica con un símbolo, una T tumbada, con el extremo apuntando a la dirección de descenso de la pendiente y con el valor del ángulo en grados.

Actividad 1: Deduce cómo son los elementos de relieve más importantes que observas en el siguiente mapa, que corresponde a un lugar imaginario, y explica cómo los has identificado.

Actividad 2: Calcula la distancia entre los puntos b y d y entre los puntos m y n.

• ¿Qué rocas afloran en la superficie?

• ¿Qué rocas hay en el subsuelo?

• ¿En qué época de la historia de la Tierra se formaron las rocas que pisas o las que hay bajo tu casa?

• ¿Qué procesos geológicos acontecieron en tu zona? Aprende a extraer información de los mapas geológicos y serás capaz de responder.

Hacemos el perfil topográfico

El siguiente paso es construir un perfil topográfico. Recuerda que, para ello:

Se traza en el mapa topográfico la línea que une los dos puntos de referencia.

Se localizan en el mapa los puntos de corte entre la línea trazada y las curvas de nivel y se indica su cota.

Se representa en el eje de abcisas la distancia entre cada punto de corte y el primer punto de referencia. En el eje de ordenadas, se representa la cota de cada uno de los puntos de corte.

Actividad 1: Construye un perfil topográfico entre los puntos X y X’ del mapa geológico de la página anterior.

Actividad 2: ¿Coinciden los elementos del relieve con los que dedujiste en la actividad anterior basándote en las curvas de nivel?

TAREA 3

CORTE GEOLÓGICO, COLUMNA ESTRATIGRÁFICA E HISTORIA GEOLÓGICA

El paso siguiente es construir el corte geológico sobre el perfil topográfico. Recuerda que, para ello, debes:

• Señalar los contactos entre diferentes materiales en el perfil.

• Dibujar los estratos en profundidad, marcando la potencia de cada estrato y dándole a cada estrato su ángulo de buzamiento.

• Localizar las deformaciones tectónicas que aparecen en el mapa, es decir, los pliegues y las fallas, y marcarlas en el perfil.

Actividad 1: Investiga y construye el corte geológico del mapa de la página anterior. ¿Se aprecian en el terreno pliegues o fallas?

Actividad 2: Basándote en tu corte geológico, construye ahora la columna estratigráfica y cita los sucesos más importantes de la historia geológica del lugar imaginario representado en ese mapa.

Actividad 3: Ahora visita la página web del Instituto Geológico y Minero Español (IGME) y accede a los mapas geológicos del territorio español y al mapa en el que está tu localidad. Es este enlace: http://info.igme.es/cartografiadigital/geologica/Magna50.aspx

Descarga el mapa que necesitas y elabora un informe en el que detalles la información que has podido extraer del mapa.

Se depositó la primera serie de estratos. Las rocas de esta serie se plegaron y se inclinaron. La serie se erosionó, originando un paleorrelieve. Más tarde, en otro período sedimentario, se depositaron, en capas horizontales, los estratos más recientes.

3 EL ESTUDIO DEL SISTEMA TIERRA

Estudiar y predecir el comportamiento de sistemas complejos como el planeta Tierra y su medioambiente requiere herramientas científicas especiales. En geología y ciencias medioambientales se suele usar la dinámica de sistemas.

3.1 LOS SISTEMAS Y LA DINÁMICA DE SISTEMAS

Un sistema es un conjunto de elementos o componentes que están funcionalmente relacionados entre sí, es decir, influyen unos sobre otros de modo que dan al sistema un comportamiento global.

Así, los sistemas son mucho más que la simple suma de sus componentes, ya que, gracias a las relaciones que hay entre ellos, el sistema adquiere unas propiedades emergentes, que no tiene ninguno de los componentes por separado.

La dinámica de sistemas

Con el fin de estudiar los sistemas, el estadounidense Jay Forrester desarrolló un método que, en principio, aplicó al mundo empresarial: la dinámica de sistemas.

La dinámica de sistemas es un método que estudia entornos complejos considerando las relaciones entre todos sus elementos y expresándolas en forma de modelos que permitan prever el comportamiento del conjunto.

Así, este método aborda el estudio de los sistemas desde un punto de vista global u holístico, en lugar de detenerse en el estudio individual de cada uno de sus elementos.

3.2 LA MODELIZACIÓN DE SISTEMAS

Los modelos son simplificaciones del sistema real en las que se seleccionan las variables de interés, se eliminan aquellas que no son objeto del estudio y se determinan las relaciones entre dichas variables.

Dependiendo del estudio que queramos realizar, se pueden escoger diferentes variables de un sistema. Por eso, se pueden elaborar varios modelos sobre un mismo sistema. Un buen modelo debe permitir realizar simulaciones y predicciones sobre el comportamiento del sistema en unas determinadas condiciones.

Un ordenador es un sistema formado por componentes. Cada componente tiene una función. Sin embargo, las propiedades del ordenador, lo que puede hacer la máquina, es más que la suma de las funciones de sus componentes.

1 ¿Qué es un sistema? Pon un ejemplo de un sistema.

2 ¿Qué son las propiedades emergentes y por qué aparecen en los sistemas?

3 Explica qué es la dinámica de sistemas.

4 ¿Qué es un modelo?

5 ¿Para qué sirve un modelo?

Cómo crear el modelo de un sistema

La modelización de un sistema se hace en tres pasos:

• La elaboración de un modelo mental. Implica la elección de las variables de estudio tras observar el sistema.

• La construcción de diagramas causales y diagramas de flujo del sistema, que reflejen las relaciones entre sus elementos.

• La creación de un modelo formal matemático, estableciendo algoritmos para realizar simulaciones y predicciones sobre el sistema.

Las relaciones causales

Se establecen entre dos variables o elementos de un sistema, cuando el cambio de un elemento (la causa) produce una variación sobre el otro elemento (el efecto). Son:

• Relaciones causales simples. Un elemento del sistema influye sobre otro sin que la variación de este segundo tenga efecto sobre el primero. Pueden ser de tres tipos:

Directas. La variación de un elemento causa la de otro elemento en el mismo sentido. Se representan mediante signos positivos.

Inversas. La variación de un elemento causa la de otro elemento en sentido opuesto. Se representan mediante signos negativos.

Encadenadas. Se producen entre más de dos elementos, entre los que se establecen relaciones sucesivas. Se pueden expresar como una única relación entre el primer y el último elemento, que será directa si el número de relaciones inversas es 0 o par, e inversa si el número de relaciones inversas es impar.

• Relaciones causales complejas o bucles de retroalimentación. Un elemento del sistema influye sobre otro, que tiene a su vez un efecto sobre el primero. La causa provoca un efecto, que actúa a su vez como causa. Son consecuencia de relaciones encadenadas circulares, en las que el primer y el último elemento son el mismo. Pueden ser:

Bucles positivos. Son desestabilizantes, ya que hacen que el aumento de una variable desencadene un aumento aún mayor de dicha variable, o viceversa. Estos bucles llevan al sistema a situaciones extremas. Por ejemplo, el aumento de una población con recursos ilimitados y reproducción sin control.

Bucles negativos. Son homeostáticos, ya que implican que el aumento de una variable provoque su propia disminución, o viceversa. Llevan al sistema al equilibrio. Por ejemplo, un sistema de calefacción o refrigeración regulado por un termostato.

La reproducción de las bacterias en un entorno con recursos ilimitados es un bucle de retroalimentación positivo. Cuantas más bacterias hay, más deprisa se reproducen. La población crecerá sin control.

Un termostato es un bucle de retroalimentación negativo. Si la temperatura de la habitación sube, el aparato reduce el flujo de agua caliente. Si la temperatura baja, el termostato aumenta el flujo. Así, la temperatura se mantiene constante.

Los diagramas causales

Los diagramas causales son representaciones gráficas del modelo de un sistema. En ellos se indican, mediante flechas y símbolos, las relaciones causales que existen entre las variables del modelo.

A continuación, se exponen los diagramas con los que se representan las relaciones causales descritas anteriormente: A B +

Aumenta

Aumenta

Disminuye Disminuye

Relaciones causales simples inversas

Relaciones causales simples directas A B –

Aumenta

Disminuye

Aumenta

Disminuye

Aumenta

Relaciones causales simples encadenadas

A C – B + A C –

Disminuye

Disminuye

Disminuye Aumenta

En este ejemplo, la relación entre el primer y el último elemento es inversa, ya que el número de relaciones inversas en la cadena es impar.

Relaciones causales complejas o bucles de retroalimentación + + + + – A A B B –

Los diagramas de flujo

A partir de los diagramas causales se pueden construir los llamados diagramas de flujo, que son la base de los modelos formales matemáticos que se utilizarán para la simulación mediante algoritmos.

En estos diagramas, las variables se transforman en niveles, flujos y variables auxiliares, que se relacionarán mediante expresiones matemáticas.

• Los niveles, o variables susceptibles de acumularse o agotarse.

• Los flujos, o variables que determinan las entradas y salidas de los niveles.

• Las variables auxiliares, que cuantifican los flujos que actúan sobre los niveles.

6 Representa gráficamente las relaciones causales que se deducen de las siguientes afirmaciones:

a) Cuando una población aumenta mucho de tamaño, los recursos que utiliza esa población escasean.

b) Cuando los recursos de los que depende una población escasean, la población disminuye su tamaño.

7 Utiliza las relaciones que has deducido en la actividad anterior para representar un bucle de retroalimentación que relacione las dos variables: población y recursos. ¿Qué tipo de bucle es? ¿Por qué? ¿Cuál es el efecto de este bucle sobre el tamaño de una población?

APLICA INVESTIGA

SALVEMOS AL OSO PARDO

El oso pardo, Ursus arctos, está en peligro crítico de extinción en nuestro territorio debido a la presión humana y a su lenta reproducción. La población española actual es de algo más de 300 ejemplares autóctonos en la cordillera Cantábrica y de unos 50 osos reintroducidos en los Pirineos.

Para su conservación, se creó el programa URSUS, de la Fundación Oso Pardo (FOP), que realiza un seguimiento de la población mediante herramientas de modelización de hábitats y análisis genéticos.

TAREA 1

Actividad 1: Establece las relaciones causales que existen entre las siguientes variables: población, nacimientos y tasa de natalidad.

Actividad 2: Es evidente que el número de nacimientos va a influir sobre el tamaño de la población, pero ¿crees que influirá el tamaño de la población sobre el número de nacimientos? Si es así, identifica el bucle de retroalimentación que se producirá entre estas dos variables y su efecto sobre el tamaño de la población.

Actividad 3: Establece ahora las relaciones causales entre las variables: población, muertes y tasa de mortalidad. ¿Existe un bucle entre estas variables? ¿Es igual o diferente al bucle de los nacimientos? ¿Cómo influye en el tamaño de la población?

Actividad 4: Elabora el diagrama causal incluyendo ahora todas las variables y explícalo brevemente.

Actividad 5: A la vista del diagrama causal, si representamos gráficamente la variación del tamaño de la población en función del tiempo, ¿qué curva de las siguientes crees que obtendremos? Justifica tu respuesta.

Actividad 6: Ya has estudiado las variables del sistema y elaborado el diagrama causal. Para poder construir el algoritmo y predecir cómo se va a comportar la población mediante simulaciones de tu modelo, vas a elaborar el diagrama de flujo.

a) Indica qué variables son niveles, qué variables son flujos y cuáles son variables auxiliares.

b) Representa el diagrama de flujo siguiendo estas directrices:

Imagina que trabajas en ese programa de seguimiento y desarrolla un modelo para estudiar la población del oso pardo en España. El objetivo es predecir la evolución de las poblaciones en los próximos años. Para ello, elaborarás un diagrama causal y un diagrama de flujo, que serán la base para el desarrollo de un algoritmo de simulación.

4 NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA ESTUDIAR LA TIERRA

4.1 LA TECNOLOGÍA Y LAS CIENCIAS GEOLÓGICAS Y MEDIOAMBIENTALES

Los avances tecnológicos han revolucionado la manera de trabajar en ciencias geológicas y ambientales, aumentando su eficiencia y revelando aspectos que en el pasado eran invisibles o indetectables.

La toma de datos

Aunque aún se realiza un trabajo de campo básico con mapa, libreta y brújula, en la actualidad se cuenta con barcos, aeronaves y satélites artificiales equipados con cámaras, radares, sonares y sensores de todo tipo que permiten obtener registros a distancia de zonas del planeta poco accesibles o de aspectos imperceptibles por nuestros sentidos.

El tratamiento de los datos

Los dispositivos electrónicos y sus sistemas informáticos son capaces de procesar los datos de una manera muy eficiente, de almacenarlos de forma sistemática y ordenada y de compartirlos en tiempo real para que varios equipos de investigación puedan trabajar con ellos.

Los modelos de simulación

A través del procesamiento de los datos, la tecnología actual puede establecer y vincular las relaciones causales en alguno de los complejos sistemas terrestres y aplicar algoritmos para crear modelos de simulación.

Así, existen modelos sobre el clima, sobre el crecimiento poblacional, sobre la evolución de la capa de ozono, sobre la pérdida de biodiversidad por las acciones humanas sobre el medioambiente, sobre la dinámica de un volcán, sobre riesgos sísmicos en una región, sobre la forma en la que se desplaza un glaciar, etc.

Los modelos que se aplican actualmente a los sistemas terrestres permiten prever su evolución con mucha precisión. Por ejemplo, un buen modelo sobre la evolución del clima permite realizar previsiones que pueden ser útiles para la agricultura, para el transporte o para evitar o minimizar los daños por desastres climáticos.

India/ China

Las imágenes son cuatro posibles disposiciones de los continentes dentro de unos 250 millones de años. Están calculadas mediante modelos de simulación sobre el movimiento de las placas tectónicas actuales.

India/ China

Australia

4.2 LOS SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL POR SATÉLITE (SPGS)

Una herramienta básica en geología y ciencias medioambientales son los mapas. Para su elaboración, en la actualidad se han hecho imprescindibles los sistemas de posicionamiento global por satélite (SPGS o GNSS en inglés), como GPS, GLONASS, BEIDOU o GALILEO, ya que proporcionan datos precisos y fiables sobre la posición de un punto sobre el planeta.

Un SPGS es un sistema que nos permite conocer nuestra posición en cualquier lugar de la superficie terrestre, con gran precisión, en tiempo real y en cualquier condición meteorológica.

El funcionamiento de los SPGS

Todos los SPGS funcionan de forma similar:

• Cuentan con redes o «constelaciones» de satélites artificiales, que orbitan la Tierra de forma que, al menos, de 5 a 8 de ellos sean «visibles» desde cualquier punto del planeta las 24 horas del día. Cada uno de esos satélites emite, de forma constante, una señal de radio.

• La señal que emite cada satélite contiene la información necesaria para que un receptor, que es un pequeño ordenador con una antena, la capte y calcule la distancia que lo separa de dicho satélite.

• Cuando el receptor ha calculado la distancia respecto a tres satélites, mediante un sistema de triangulación puede determinar su longitud y latitud. Si capta la señal de un cuarto satélite, el receptor puede medir también su altitud sobre el nivel del mar.

• Como el receptor puede registrar su posición casi constantemente, también puede calcular su velocidad de desplazamiento y su trayectoria.

Principales aplicaciones de los SPGS

Además de utilizarse en cartografía para elaborar mapas muy precisos, los SPGS ayudan a las ciencias de la Tierra a ubicar fenómenos atmosféricos, a monitorizar el movimiento de los glaciares o de las placas litosféricas, a registrar el retroceso de acantilados, a registrar los movimientos migratorios de animales, a determinar el alcance de impactos ambientales...

Además, los SPGS son la base de los sistemas de navegación de la mayor parte de los vehículos actuales y se instalan en dispositivos de todo tipo como teléfonos móviles, cámaras de fotos, drones...

Satétite 1

Un cuarto satélite proporciona también la información sobre la altitud.

La posición de un punto puede calcularse por su distancia a tres satélites diferentes.

Satétite 3

Satétite 2

4.3 LOS SISTEMAS DE TELEDETECCIÓN

La teledetección es la observación y toma de datos a distancia de áreas de la superficie terrestre, gracias a sensores situados en aviones o satélites.

Todo sistema de teledetección debe contar con, al menos, tres tipos de componentes:

• Sensores. Son equipos capaces de captar algún tipo de energía, como vibración (sonido, ondas sísmicas) o radiación electromagnética (radio, infrarrojos, luz visible, microondas, láser, etc.), codificar la información captada y retransmitir esa información para su proceso. Un sensor puede ser:

Pasivo. Solo capta la radiación que llega hasta él.

Activo. Emite una forma de energía y luego recoge el reflejo emitido por la superficie de estudio.

• El vehículo de observación. Los sensores pueden situarse sobre la superficie terrestre para estudiar el interior de la geosfera, en barcos para estudiar las profundidades oceánicas y, más frecuentemente, a gran altitud (más de 800 km), sobre aviones o satélites. Los satélites pueden seguir una órbita geoestacionaria, cuando se mueven de forma sincronizada con la rotación terrestre y están en un punto fijo a gran altura sobre la superficie, o una órbita polar, cuando sobrevuelan continuamente los polos a baja altura.

• El centro de recepción. Es un dispositivo que, mediante antenas, recoge la información digitalizada que manda el sensor, la procesa, la corrige y genera imágenes o gráficos que distribuye a través de un sistema telemático.

Los tipos de sensores

Dependiendo del tipo de datos que sean capaces de captar, existen sensores de varios tipos:

• Los sensores multibandas o multiespectrales. Son sensores pasivos semejantes a cámaras, que captan las radiaciones que reflejan o emiten los objetos de estudio. Estos sensores recogen radiación en diferentes bandas de frecuencias del espectro electromagnético que no son absorbidas por la atmósfera. Sobre todo captan en estas:

Luz visible (V), o región central. Contiene las frecuencias de los siete colores del arco iris de la luz del Sol.

Infrarrojo (IR). La región del IR próximo (IRP) es útil para detectar masas vegetales; la del IR medio (IRM) es ideal para percibir la humedad de diferentes medios; y la del IR lejano o térmico (IRT) sirve para captar la presencia de seres vivos u otras fuentes de calor, como los incendios o el flujo geotérmico terrestre.

Sistemas de teledetección pasivos y activos

Sistema pasivo: recoge radiación reflejada por los objetos de estudio.

Centro de recepción

Procesamiento Uso de la información

Sistema activo: emite radiaciones dirigidas al objeto de estudio y recoge la radiación reflejada.

El espectro electromagnético

¿Atraviesa la atmósfera terrestre?

• Los sensores de microondas. Son sensores activos. El más usado es el radar, que emite microondas y recoge la señal de retorno o reflejada. Captan datos sin necesidad de luz solar, pueden discriminar la distancia hasta el objeto estudiado, la textura de la superficie (si es lisa dispersa poco las microondas, mientras que si es rugosa las dispersa mucho) y pueden atravesar nubes, vegetación o incluso capas superficiales del terreno, para estudiar lo que hay debajo.

• Los sensores LIDAR. Son sensores activos que emiten pulsos de láser y captan su retorno. No dependen de la luz solar y son más rápidos y precisos que el radar, ya que el láser apenas se dispersa.

Las imágenes obtenidas por teledetección

Para que podamos visualizar e interpretar la información de los sensores, debemos transformarla en imágenes:

• Imágenes en escala de grises. El sensor asigna un valor a cada área mínima que puede detectar, en función de la cantidad de radiación que capta de ella. A cada una de esas áreas mínimas se le asocia un cuadrado de información o píxel, de un tono de gris proporcional a la intensidad de radiación captada. Por convención, las medidas más intensas se codifican en blanco (256) y las más débiles en negro (0). La resolución de estas imágenes depende de:

La resolución espacial. Es el tamaño del área de terreno codificada en cada píxel. A menor tamaño, mayor resolución.

La resolución espectral. El número de longitudes de onda o bandas que es capaz de medir el sensor.

La resolución radiométrica. Los grados de intensidad de radiación recibida que puede discriminar el sensor.

La resolución temporal. La frecuencia con la que el sensor actualiza los datos recibidos.

• Imágenes en color. Las imágenes monocromas generadas por los sensores se transforman en imágenes en color con la ayuda de un ordenador, combinando de varias formas las bandas del espectro. Las diferentes combinaciones de estas bandas para dar la imagen final permiten obtener distintos resultados según los aspectos que se quieran resaltar y estudiar. Así, podemos generar:

Imágenes en color verdadero (natural). Al elaborar la imagen, se asignan gamas de los colores rojo (R), verde (G) y azul (B) a distintos intervalos de la gama de grises, de modo que el resultado es semejante a la que veríamos a simple vista.

Imágenes en falso color. Al elaborar la imagen, se asignan colores concretos a ciertos intervalos de la escala de grises, en función de lo que se quiera destacar. Las imágenes resultantes no tienen colores naturales, pero son muy útiles para resaltar, por ejemplo, masas vegetales (en gamas de rojo según su densidad), zonas ocupadas por agua (en negro), zonas urbanas, zonas quemadas, regadíos, zonas inundadas, etc...

1 «El espejo». Establece las diferencias entre:

a) Un sensor activo y uno pasivo.

b) Entre un sensor multiespectral, un sensor radar y uno LIDAR.

2 Si quisieras monitorizar un delfín para hacer el seguimiento de su trayectoria y velocidad de desplazamiento por el Mediterráneo durante una semana, ¿cómo y con qué tecnología realizarías dicho estudio?

3 ¿Qué es un píxel? Deduce si una imagen con más píxeles tendrá mayor resolución que una imagen con pocos píxeles.

4 Observa estas dos imágenes y deduce de qué tipo de color son. ¿Qué crees que se resalta en ellas?

NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA ESTUDIAR LA TIERRA

Principales aplicaciones de los sistemas de teledetección

La teledetección permite observar periódicamente la superficie terrestre y obtener un gran número de imágenes. Esto es muy útil para realizar mapas temáticos y para establecer comparaciones temporales y detectar variaciones en una zona concreta. Por citar algunos ejemplos, las imágenes obtenidas mediante teledetección se están aplicando a:

• El estudio de los usos del suelo.

• La monitorización del avance y el retroceso de los desiertos o de los glaciares.

• El estudio del cambio climático.

• La detección de impactos ambientales.

• Los estudios meteorológicos.

4.4 SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG)

Los sistemas de información geográfica o SIG son programas informáticos que contienen una gran cantidad de datos de una zona, organizados en capas sobre un mapa digital.

Un SIG está formado por un conjunto de ordenadores, los programas informáticos y una base de datos que almacena, interpreta, analiza y presenta los datos geográficos.

La estandarización de todos los mapas en una proyección común permite gestionar fácilmente toda la información sobre un territorio: visores cartográficos, hidrografía, litología, usos del suelo, infraestructuras, etc.

Principales aplicaciones de los SIG

Los SIG son herramientas muy potentes que nos permiten aplicarlos a muchos ámbitos, como la topografía, el urbanismo, la gestión de redes de saneamiento, de abastecimiento eléctrico, el control de compras o el paisajismo. Permite así mismo hacer seguimiento del cambio que sufren determinadas zonas y establecer predicciones mediante modelos.

5 Cita al menos dos aplicaciones o usos de los teléfonos móviles en geología.

6 Cita al menos dos aplicaciones de los SPGS, los SIG y la teledetección.

Un SIG es un mapa digital con numerosas capas de información: vistas fotográficas, topografía, masas de agua, poblaciones humanas, cultivos, carreteras...

INVESTIGA ARGUMENTA

BUSCANDO RUTAS

En esta ocasión, perteneces a un club de senderismo y te han encargado buscar la mejor ruta entre las localidades de Turón y Murtas.

Para ello, en tu club se utiliza Iberpix; un visualizador cartográfico publicado por el Centro Nacional de Información Geográfico (CNIG) y el Instituto Geográfico Nacional de España (IGN), para realizar la consulta y visualización de mapas y capas de información geográfica. Iberprix utiliza la teledetección para obtener imágenes y permite incluir cualquier topónimo, dirección o código postal y poder visualizar concretamente esa parte del mapa, o visualizar el mapa del mundo en diferentes formas y bajo distintas capas de fondo (callejero, ocupación del suelo, topografía 3D con sensor LIDAR o mapas históricos).

DATOS PARA CONSEGUIR LA MEJOR RUTA TAREA 1

Actividad 1: Accede al visor de la aplicación Iberprix, en https://www.ign.es/iberpix/visor y busca la localidad de Turón. Después explora las herramientas de la aplicación y averigua:

a) Las coordenadas geográficas de la localidad y la provincia a la que pertenece.

b) La escala del mapa que estás consultando, ¿qué significa?

c) La cota a la que se encuentra la ermita de Santa Lucía. Para averiguarlo, amplía el mapa hasta la escala 1:4265 para visualizar las curvas de nivel.

d) La distancia entre la ermita de Santa Lucía y la ermita de San Marcos en el centro del pueblo. La distancia desde el centro del pueblo al embalse cercano. ¿Cómo se llama ese embalse?

Actividad 2: Consulta las capas de fondo. Una de ellas muestra ya senderos de largo recorrido (GR) que llegan a Murtas, en los que se indica la distancia en km.

a) ¿Dónde se encuentra el km 0?

b) Calcula la distancia que hay entre Turón y Murtas.

c) Analiza el mapa para ver si existe otra posible ruta aparte de las indicadas. Si es así, ¿por cuál optarías? ¿Por qué?

d) Consulta la capa de usos del suelo, e indica qué usos tienen los terrenos por los que pasarías si hicieses ese recorrido.

e) Por último, elabora el informe incluyendo una captura del mapa con la ruta marcada y con comentarios sobre ella.

LA INVESTIGACIÓN ES NUESTRO FUTURO A

Solo la investigación para el conocimiento de la Tierra y del medioambiente, impulsadas por una creciente conciencia humana sobre la necesidad de adoptar un modelo de desarrollo sostenible, pueden salvar a nuestra especie y al planeta de un desastre. Por eso, la geología y las ciencias ambientales trabajan contrarreloj con nuevas tecnologías para aportar soluciones.

Utiliza lo que has aprendido sobre los métodos de estudio de estas ciencias, continúa investigando y responde para ser consciente de esta búsqueda de soluciones.

Actividad 1: La imagen A muestra los resultados de mediciones realizadas con un gravímetro. La primera gráfica muestra una anomalía gravimétrica positiva (más gravedad que la esperada), mientras que la segunda muestra una anomalía negativa (menos gravedad).

¿Qué pueden indicar estas anomalías?

¿Cómo puede ayudar esta técnica para encontrar recursos o para evaluar riesgos?

Actividad 2: Nuestra sociedad de consumo extrae una gran cantidad de recursos naturales, provoca grandes impactos ambientales que intenta solucionar mediante avances tecnológicos que, a su vez, consumen muchos recursos. Aplica la dinámica de sistemas para elaborar un diagrama causal que refleje esta realidad.

a) Elabora el diagrama causal estableciendo las relaciones entre las siguientes variables: Avances tecnológicos Recursos naturales

Explotación de recursos Consumo Impactos

b) A la vista del diagrama, ¿son los avances tecnológicos por sí mismos la solución?

c) ¿Qué consecuencias extraes de las relaciones entre los recursos naturales y su explotación?

Actividad 3: Las fotografías de la imagen B han sido tomadas por satélites con diferentes sensores: sensor de infrarrojos IRT, cámara óptica de color natural, radar y LIDAR.

a) Investiga y asocia a cada una de estas imágenes uno de los sensores mencionados. Razona tu respuesta.

b) ¿Qué información crees que revela cada una de ellas?

c) ¿Cuál de los sensores sería más útil a la hora de detectar humedad en el suelo? Razona tu respuesta con argumentos.

CONOCER ANTES DE HACER

Actividad 4: El Instituto Geológico y Minero de España (IGME) desarrolla proyectos científicos sobre la capacidad de las rocas del subsuelo para almacenar fluidos.

a) Investiga sobre estos proyectos y aplica tus conocimientos para deducir qué métodos de estudio crees que se utilizan en su desarrollo.

b) ¿Qué utilidad crees que tiene conocer con exactitud la candidad de agua presente en el subsuelo?

c) ¿Qué otros fluidos (líquidos o gases) crees que podrían detectarse bajo la superficie terrestre? ¿Qué utilidad podría tener conocer eso?

Actividad 5: En los últimos años, la escasez de combustibles fósiles y la subida del precio de la energía han hecho aumentar el interés por técnicas geológicas polémicas por su cuestionable seguridad y su potencial impacto medioambiental. Dos de ellas son estas:

• El almacenamiento subterráneo de gas natural. La técnica consiste en comprimir el gas e inyectarlo en un antiguo pozo petrolífero, generalmente en el fondo marino, mediante una plataforma perforadora. El gas comprimido inyectado desplaza el agua que se encuentra en las rocas porosas y queda atrapado en el depósito gracias a la presencia de rocas impermeables en estratos superiores. Es un método para crear reservas de gas artificiales y controladas.

• El fracking o fracturación hidráulica. Es una técnica que permite alcanzar reservas subterráneas de petróleo crudo y gas natural no accesibles por los medios convencionales. Consiste en perforar un pozo hasta el yacimiento mediante el bombeo de un fluido a presión, generalmente agua y arena, que se infiltra en las microfracturas de la roca que albergan el combustible y las ensancha. Esto favorece la liberación del crudo, que asciende a la superficie a través del pozo.

a) Investiga el Proyecto Castor, paralizado en España en 2013, y redacta un informe en el que expliques su localización, funcionamiento, ventajas, desventajas y consecuencias.

b) Investiga los pros y los contras del fracking.

c) ¿Qué opinión tienes sobre estas técnicas?

Yacimiento de petróleo agotado y sellado por una roca impermeable en el estrato superior.

Inyección de un fluido a presión hasta un yacimiento con hidrocarburos en los poros y fisuras de la roca.

El fluido ensancha las fisuras y los hidrocarburos se liberan y pueden ser extraídos a través del mismo pozo.

Se bombea el gas a presión a través de tubos.

LOS PROCESOS GEOLÓGICOS Y EL MODELADO DEL RELIEVE

Relieves, clima y cambio climático

Nuestro planeta está sometido a un proceso de cambio continuo que modela las rocas que afloran a su superficie. Sobre estos relieves actúan agentes geológicos externos que, de una forma inexorable, las disgregan, las erosionan y llevan los materiales arrancados a otras zonas en las que los depositan. Sobre estos cambiantes relieves se asientan ecosistemas y el conjunto compone bellos paisajes.

Estos relieves varían mucho en las diferentes regiones del planeta, ya que los procesos que los modelan están condicionados por factores como la presencia de vegetación, la naturaleza y la disposición de las rocas y, sobre todo, por el clima. Por eso, dada la situación de cambio climático que está sufriendo nuestro planeta en la actualidad...

NOS HACEMOS PREGUNTAS

• ¿Crees que el cambio climático, con los incrementos de olas de calor, de sequías prolongadas o de lluvias torrenciales, está modificando los procesos del modelado?

• ¿Cómo crees que afectan al relieve la desaparición de la cubierta vegetal y la desertificación?

• ¿Crees que se puede solucionar el problema?

DESCUBRE…

1 Los procesos geológicos externos

Tarea

Tarea

Arte devorado por el cambio climático

Sin gravedad no hay relieve

2 La formación de suelos

Tarea

El suelo: el sustrato de la sostenibilidad

3 Los factores que influyen en el modelado del relieve

Tarea

Estudiando el relieve para ganar el rally

RESOLVEMOS LAS PREGUNTAS

• Relieve y desertificación en España.

• A grandes males, grandes remedios.

SITUACIÓN DE APRENDIZAJE

Los contenidos y las actividades de esta unidad pueden resultarde utilidad para la realización del proyecto multidisciplinar «TU ENTORNO DIGITAL» que se plantea entre los recursos destacados de anayaeducacion.es

1 LOS PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS

Hemos visto que los materiales y el relieve de la corteza terrestre fueron formados y elevados por la dinámica interna de la geosfera.

Pero cuando estos terrenos quedan expuestos en la superficie del planeta, actúan sobre ellos la gravedad, la atmósfera y la hidrosfera, que cambian lenta pero constantemente su aspecto.

1.1 EL MODELADO DEL RELIEVE

El modelado del relieve es el cambio constante de las masas de roca expuestas en la superficie terrestre.

El modelado del relieve se lleva a cabo mediante dos acciones fundamentales:

• El desgaste de las masas de roca, que hace que se reduzca su volumen y tiende a suavizar o allanar las formas del relieve (gliptogénesis).

• La creación de relieves por acumulación de materiales procedentes del desgaste del terreno.

Los agentes geológicos externos

Llamamos agentes geológicos externos a los fenómenos naturales capaces de llevar a cabo el modelado del relieve. Son los gases atmosféricos, los cambios de temperatura, el viento, el agua y su dinámica, y los seres vivos, incluido el ser humano.

Se llaman externos o exógenos porque están impulsados por formas de energía que se manifiestan en la superficie del planeta. Estas formas de energía son:

• La energía solar. Calienta la superficie terrestre y así impulsa el ciclo del agua y los fenómenos meteorológicos como los cambios de temperatura, las precipitaciones, los vientos o los movimientos del mar.

• La gravedad. Provoca desplazamientos en las rocas y hace que las aguas superficiales y el hielo de los glaciares fluyan desde las zonas más elevadas hasta las zonas de menor altitud, confiriéndoles energía. Por otra parte, la atracción gravitatoria del Sol y la Luna ocasionan las mareas.

• La energía química. Es responsable de las reacciones químicas espontáneas entre los minerales que componen las rocas y el agua o los gases de la atmósfera que entran en contacto con ellos. Estas reacciones alteran los minerales.

La meteorización es el proceso con el que se inicia el modelado del relieve y es esencial para la formación del suelo.

Mediante este proceso las rocas se disgregan en un proceso de alteración lento y continuo.

Los procesos geológicos externos

Llamamos procesos geológicos externos a los mecanismos fisicoquímicos que llevan a cabo los agentes geológicos externos sobre las rocas del relieve terrestre para modelarlo. También son responsables de la transformación de las rocas sólidas en materiales disgregados o sedimentos en el ciclo de las rocas.

Todos los agentes que modelan el relieve lo hacen mediante los mismos procesos geológicos, aunque cada uno los lleva a cabo de una manera diferente y característica. Estos procesos son:

• La meteorización o disgregación de las masas de roca.

• La erosión o desgaste de la masa de roca, por el transporte de los materiales disgregados hasta otras zonas.

• La sedimentación de los materiales disgregados en lugares adecuados, llamados ambientes sedimentarios.

1 ¿Es lo mismo un agente geológico que un proceso geológico? Razona tu respuesta.

2 ¿Por qué se denominan externos o exógenos los procesos del modelado del relieve?

EROSIÓN Y TRANSPORTE SEDIMENTACIÓN

La erosión implica la retirada de los materiales resultantes de la meteorización por agentes dinámicos, como el agua, el viento o el hielo, y también por la gravedad.

Acción del viento

Accióndelagua

El transporte es el desplazamiento de los materiales erosionados. Estos materiales son transportados generalmente en el seno de un fluido (agua, hielo, aire), ya sea en forma sólida, o en forma de iones disueltos. La gravedad también causa el desplazamiento de materiales a favor de las pendientes de las vertientes o laderas.

La sedimentación tiene lugar cuando decrece la energía del agente que transporta los sedimentos y estos son depositados. Ocurre en ambientes sedimentarios que pueden ser continentales, marinos o de transición entre ambos.

Depósitos costeros

Depósitos eólicos continentales Sedimentos

1.2 LA METEORIZACIÓN

La meteorización es la disgregación in situ de las rocas de la superficie terrestre a causa de una alteración lenta y continua. Se produce cuando la roca es desintegrada por fuerzas o descompuesta por reacciones químicas.

La meteorización genera sobre las rocas una capa de materiales disgregados y alterados llamada manto de alteración. Esta capa puede quedar en su lugar de formación, en cuyo caso da lugar a un suelo, o ser movilizada por agentes de transporte, lo que causa el desgaste o erosión de las rocas.

La meteorización puede ser física o química.

La meteorización física

La meteorización física o mecánica está producida por fuerzas que fragmentan la roca sin modificar su composición mineral. Estas fuerzas ocurren por cambios de estado del agua, por variaciones de temperatura y de presión, por el viento, por el oleaje y por los seres vivos.

Los principales mecanismos de la meteorización física son:

• La gelifracción. Ocurre por la acción de cuña que ejerce el agua al congelarse en el interior de grietas de las rocas. El hielo tiene mayor volumen que el agua líquida y ensancha la grieta hasta que rompe un fragmento de roca.

• La termoclastia. Se debe a grandes diferencias de temperatura entre el día y la noche, que producen una contracción y dilatación diferentes en la superficie de la roca y en su interior. Estas diferencias generan tensiones que agrietan y descascarillan la roca.

• La abrasión. Es un efecto producido por las partículas que arrastran el viento o el oleaje y que golpean constantemente las rocas, creando sobre ellas un efecto de lijado.

• La haloclastia. Se produce si entra agua rica en sales minerales en las grietas de las rocas. Cuando el agua se evapora, las sales cristalizan, las grietas se agrandan y la roca se rompe.

• La descompresión. Se da sobre rocas que se formaron en el interior de la corteza, cuando la erosión retira las capas de terreno que las cubrían y afloran a la superficie. La pérdida de presión de carga hace que estas rocas se expandan y se rompan en lajas o fisuras de relajación.

• La actividad biológica. Los seres vivos pueden fragmentar las rocas con su actividad. Sobre todo, las plantas que desarrollan raíces entre las grietas de las rocas y las agrandan.

Algunos mecanismos de la meteorización física

Gelifracción

Si el agua que se acumula en las grietas de la roca se congela, las ensancha y acaba rompiéndola en trozos.

Termoclastia

Los ciclos diarios de dilatación y contracción de la roca generan en ella tensiones que la agrietan y la rompen.

Abrasión

Los fragmentos arrastrados por un fluido en movimiento desgastan y pulen las rocas que golpean.

Descompresión

Al perder las capas de materiales que la cubrían, la roca pierde la presión de carga y se agrieta.

3 ¿Qué diferencia existe entre la meteorización física y la meteorización química?

4 ¿En qué se parecen y en qué se diferencian la gelifracción y la haloclastia?

5 Si se meteorizaran dos rocas idénticas, una mediante procesos físicos y la otra mediante procesos químicos, ¿en qué se diferenciarían los productos de la meteorización de las dos rocas?

La meteorización química

La meteorización química implica la disgregación y la transformación química de la roca. La producen gases atmosféricos, como el O2 y el CO2, el agua y los seres vivos. Las reacciones más importantes son:

• La disolución. El agua superficial disuelve minerales muy solubles, como la halita o el yeso, presentes en las rocas salinas y en los cementos de otras rocas. Al perder sus minerales, estas rocas se desgastan.

Incluso minerales insolubles en agua pura, pueden sufrir su acción disolvente ya que, en la naturaleza el agua nunca es pura. La presencia de ácidos en ella aumenta mucho su acción corrosiva.

La carbonatación es uno de estos casos de disolución por agua con ácidos. Cuando el dióxido de carbono de la atmósfera se disuelve en las gotas de lluvia, genera ácido carbónico. Esta sustancia reacciona con la calcita, CaCO3, que es el mineral insoluble que compone el mármol o la caliza, y la transforma en bicarbonato soluble.

CaCO3 + (H+ + HCO3–) → Ca2+ + 2HCO3–calcita ácido carbónico ion calcio ion bicarbonato

• La hidratación. Ocurre cuando el agua se inserta en la estructura molecular de los minerales. Por ejemplo, en los minerales de las arcillas, el agua que se inserta aumenta su volumen. Una posterior deshidratación hace que se agrieten y se disgreguen.

• La hidrólisis. Es la reacción de los iones hidrógeno (H+) e hidroxilo (OH–) en que se disocia el agua, con los minerales de las rocas. Los iones H+ sustituyen a otros iones positivos de la red cristalina de los minerales y así los descomponen.

• La oxidación. Se produce cuando el O2 disuelto en el agua reacciona con los cationes metálicos (de hierro o de cobre) de los minerales de muchas rocas y forma óxidos que pueden ser disueltos por el agua. Las rocas afectadas muestran el color de los óxidos (rojizo, ocre, verdoso, negruzco...) y se disgregan con facilidad.

• El ataque químico de los seres vivos. En los excrementos de aves o en las secreciones de los líquenes, hay sustancias como el ácido nítrico o el amoniaco, que alteran las rocas. Además, los musgos que crecen sobre las rocas crean microambientes muy húmedos que facilitan la meteorización química.

Algunos efectos de la meteorización química

6 ¿Cómo se forma el ácido carbónico (H2CO3) en la naturaleza? ¿En qué proceso de meteorización química está implicado este compuesto?

7 Las reacciones químicas de la meteorización química se aceleran cuando aumentan la temperatura y la humedad ambiental. Según esto, razona por qué crees que se restringe el acceso a las cuevas visitables que forman parte del patrimonio geológico.

El agua de la lluvia y de las nieblas se acumula en las irregularidades naturales de la roca, la disuelve y agranda estas irregularidades creando, con el tiempo, cavidades características.

La hidrósilis altera la superficie de las rocas y crea estas irregularidades. Sobre los materiales hidrolizados arraigan hongos y musgos que intensifican la meteorización química de la roca.

GEOLÓGICOS EXTERNOS

1.3 LA EROSIÓN Y EL TRANSPORTE

La erosión es el desgaste que sufren las rocas por la eliminación (denudación) de los materiales disgregados por la meteorización.

La erosión se produce debido a la capacidad que tienen los agentes geológicos el viento, el agua líquida, el hielo, los seres vivos y la gravedad, para arrancar y movilizar los materiales sueltos que quedan en las rocas tras la acción de la meteorización.

Cada agente, por sus características, origina unas formas propias y reconocibles de erosión. Por ejemplo, el viento genera rocas muy pulidas y muy desgastadas en las partes en las que golpea con mayor intensidad.

El transporte es el desplazamiento de los materiales erosionados hacia cuencas de sedimentación.

EL TRANSPORTE POR FLUIDOS EN MOVIMIENTO

En el seno de un fluido en movimiento, como el agua, el viento o el hielo de los glaciares, los materiales se transportan de manera diferente dependiendo de su tamaño y su masa, así como de la energía cinética del fluido en movimiento, que depende a su vez de su caudal y de su velocidad.

En general, el transporte de los materiales se realiza desde zonas de mayor altitud hasta zonas de menor altitud y depende tanto de la energía del agente de transporte como del tamaño de los fragmentos transportados. Los agentes geológicos externos capaces de movilizar materiales son los fluidos en movimiento y la gravedad.

Transporte por fluidos en movimiento

Son las corrientes de agua, el viento o los glaciares. Estos agentes tienen una masa y una velocidad que los dota de la energía cinética necesaria para movilizar los fragmentos disgregados por la meteorización.

Este transporte es selectivo por tamaños, es decir, las partículas más finas son transportadas más lejos, mientras que las más grandes se depositan más cerca de la roca madre. Además, los materiales cambian su forma durante el transporte, puesto que siguen sufriendo procesos de desgaste en el trayecto.

Reptación. Es el arrastre de materiales sin perder contacto con el terreno. Al desplazarse, los fragmentos de roca dejan estrías. Se da, por ejemplo, con las rocas pesadas en el curso alto de los ríos y bajo la lengua de los glaciares.

Rodadura. Los materiales se desplazan rodando cuando son redondeados y lo suficientemente pesados como para que las corrientes de agua o el viento no los puedan levantar.

Saltación. Los materiales avanzan a saltos, es decir, que el fluido los levanta y después vuelve a dejarlos caer. Es típico de rocas de tamaño medio en corrientes de flujo variable (rachas de viento, oleaje...).

Flotación. Se da en materiales menos densos que el agua y se mueven en la superficie, sin hundirse.

Suspensión. Así se transportan materiales de tamaño pequeño, que pueden mantenerse en el seno del fluido.

Disolución. Se trata de la movilización de materiales solubles en el seno del agua.

Los procesos gravitacionales

Son fenómenos que causan el desplazamiento de los materiales sueltos a favor de las pendientes de las laderas, sin la mediación de otro agente aparte de la gravedad. Son los desprendimientos o caídas, los deslizamientos o corrimientos de tierra, la reptación o creep y los flujos.

Estos procesos se desencadenan cuando se dan ciertas condiciones de inestabilidad en las laderas, como:

• Una pendiente del terreno muy pronunciada.

• La presencia de agua en los mantos de alteración, que aumenta su peso y disminuye su agarre a la ladera. Esa agua puede proceder de las lluvias torrenciales, las nevadas, las heladas y los deshielos.

• La pérdida de vegetación, cuyas raíces sujetan el suelo.

• Las vibraciones, que alteran el equilibrio de la ladera.

• Las intervenciones humanas en las pendientes: desmontes, deforestación, construcciones...

LOS PROCESOS GRAVITACIONALES

Desprendimientos o caídas Se dan en pendientes verticales.

1.4 LA SEDIMENTACIÓN

La sedimentación es el depósito de los materiales erosionados y transportados, llamados sedimentos, debido a la disminución de la energía del agente de transporte o debido a cambios en la solubilidad de los materiales, que precipitan.

Aunque los sedimentos se depositan en cualquier zona del terreno en la que el agente de transporte pierde energía, sobre todo se acumulan en ciertas zonas llamadas cuencas sedimentarias. Estas cuencas pueden estar:

• En los continentes (llanuras, lagos, curso bajo de los ríos, zona de ablación de los glaciares…).

• En zonas de transición, como deltas y estuarios.

• En los fondos de los océanos, sobre todo en los fondos de la plataforma continental o su talud.

Localización de las cuencas sedimentarias

Cuencas continentales

Cuencas en zonas de transición

Deslizamientos o corrimientos de tierra Desplazamientos rápidos de masas de terreno sobre una superficie de despegue o rotura.

Translacionales. La superficie de ruptura es paralela a la de la pendiente.

Reptación o creep

Descenso lento de la capa superficial del terreno de pendientes suaves, debido a ciclos de expansión (elevación) por hidratación o helada del material y retracción (descenso) por deshidratación o deshielo.

Rotacionales (slumps). La superficie de ruptura es convexa.

Flujos o coladas de barro Desplazamientos de materiales con mucha agua que se comportan como fluidos.

Cuencasoceánicas

8 Los procesos gravitacionales suceden cuando las laderas se tornan inestables. Enumera los factores que provocan dicha inestabilidad.

9 Define sedimentación y cuenca sedimentaria.

ARGUMENTA INVESTIGA

ARTE DEVORADO POR EL CAMBIO CLIMÁTICO

Una parte muy importante del patrimonio cultural está realizado con recursos geológicos.

Desde la Antigüedad, el ser humano ha utilizado rocas para construir edificios y esculturas. Se utilizaba la piedra por su durabilidad y, de hecho, estas obras han permanecido cientos o incluso miles de años sin apenas deterioro.

No obstante, se ha detectado que estas obras de arte han comenzado a erosionarse mucho más rápidamente de lo que lo han hecho en todo ese tiempo.

Fíjate en la noticia en la que se denuncia el deterioro de estatuas góticas situadas en el pórtico de una catedral. Léela atentamente y realiza las tareas.

UN ESTUDIO REVELA DAÑOS POR UNA REPENTINA EROSIÓN EN ESCULTURAS MEDIEVALES DE HACE MÁS DE 500 AÑOS

Un equipo de investigación internacional ha realizado un seguimiento del estado de conservación de las esculturas de piedra que adornan muchos de los templos europeos. El estudio ha tenido en cuenta antiguos grabados y pinturas de los monumentos, así como fotografías realizadas al final del siglo xix y principios del xx, y ha cotejado el estado en el que se encontraban esas obras de arte con el estado en el que se encuentran en la actualidad.

Tras el análisis de los datos, el equipo ha denunciado graves daños en las esculturas de varios templos medievales, en especial en aquellas realizadas en rocas calizas o en mármol. Algunas de estas esculturas han estado expuestas a las inclemencias climáticas durante más de 500 años sin apenas sufrir daños por la meteorización.

TAREA 1

¿POR QUÉ NO SE ALTERAN POR IGUAL TODAS LAS ESCULTURAS?

En cambio, en los últimos 70 años, hay estatuas, sobre todo las que se encuentran en zonas muy industrializadas, que han experimentado un desgaste catastrófico. El equipo de investigación se pregunta ahora por qué los efectos de la meteorización se han intensificado tanto en tan poco tiempo.

¿Qué crees que pasaría si sumerges un trozo de granito en vinagre?

Actividad

1: La fotografía corresponde a un experimento en el que se ha sumergido en vinagre una muestra de caliza, que es la roca en la que están esculpidas muchas de las esculturas que están en los edificios.

¿Qué representa el vinagre en el experimento y qué crees que tiene que ver con el deterioro de las esculturas situadas en zonas industrializadas?

Intenta hacer el experimento y, teniendo en cuenta los resultados, razona si una escultura de granito y otra de caliza sufrirían el mismo tipo de desgaste por meteorización.

TAREA 2 TAREA 3

¿QUÉ PROCESOS SON RESPONSABLES DEL DETERIORO DE LAS ESTATUAS?

Actividad 1: Observa los gráficos. ¿Cómo influye el clima de una zona en la intensidad de la meteorización? ¿Crees que el deterioro de las estatuas se debe a un proceso natural relacionado con el clima? ¿Por qué?

Actividad 2: Observa los gráficos y responde aportando argumentos:

a) ¿Qué tipo de climas favorecerían más una meteorización física o mecánica de las esculturas?

b) ¿Y en qué zonas climáticas se daría con más intensidad una meteorización química?

c) ¿Qué tipo de roca sería más adecuada para aguantar la meteorización química en una zona cálida y húmeda?

¿Aguantaría esta roca una meteorización física en una zona fría y moderadamente húmeda?

¿POR QUÉ SE HA ACELERADO EL DETERIORO DE LAS ESCULTURAS?

Las esculturas han permanecido casi inalteradas durante más de 500 años y, de repente, en apenas unas décadas, se han desgastado tanto que prácticamente se han perdido. Está claro que ha pasado algo que ha acelerado los procesos de la meteorización en algunas de las zonas en las que están estas esculturas.

Actividad 1: Vuelve a leer la noticia y el resto de la información de estas páginas y responde con argumentos:

La ciencia ha identificado varias causas «sospechosas» de la aceleración de la meteorización en las esculturas. Explica con argumentos cuál puede ser la participación de cada una de ellas en el proceso:

a) Un aumento de la temperatura.

b) Contaminantes como óxidos de azufre y de nitrógeno.

c) La industrialización y el aumento de la población en las sociedades.

SIN GRAVEDAD NO HAY RELIEVE

La gravedad es una fuerza aún muy misteriosa para la ciencia ya que aún no se sabe por qué se produce. Lo que sí se sabe es que se trata de una fuerza de atracción entre cuerpos con masa, que es más intensa cuanto mayor es la masa de los cuerpos y cuanto más cerca están, y que es responsable de la dinámica de los cuerpos de todo el universo conocido.

La gravedad terrestre, debida sobre todo a la enorme masa de la geosfera en comparación con la de los demás cuerpos que están sobre ella, se percibe como algo que tira de todo hacia el centro del planeta.

TAREA 1

TODO CAE POR SU PROPIO PESO

Así, la gravedad hace que la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera permanezcan en la superficie y no escapen al espacio, nos hace percibir que los objetos tienen un peso e interviene en muchos procesos terrestres.

En el tema que nos ocupa, hay que considerar la participación de la gravedad en el modelado del relieve, ya que, sin ella, no se darían los procesos geológicos de la erosión, el transporte y la sedimentación.

En esta sección vamos a trabajar sobre el modo en que la gravedad interviene en los procesos geológicos externos. Para ello, realiza las tareas que se proponen:

La gravedad produce desplazamientos de materiales en las laderas a favor de la pendiente y sin la mediación de ningún agente. Los objetos sueltos en una pendiente tienden a caer tan solo por acción de la gravedad. En el caso de los fragmentos o las masas de rocas, pueden encontrarse en equilibrio sobre la ladera y, en un determinado momento, iniciar el descenso por ella. ¿Qué determina que un fragmento de roca caiga por una ladera? Observa el gráfico y haz las actividades:

F c es la componente del peso del cuerpo que lo impulsa pendiente abajo.

F c = P · sen α

es el ángulo de inclinación de la pendiente

P es el peso del cuerpo

FR es la fuerza de rozamiento que se opone al movimiento. Depende de N y de un coeficiente de rozamiento μ entre el objeto y la ladera.

FR = N · μ

N es la componente del peso del cuerpo que lo empuja hacia el suelo de la ladera.

N = P · cos α

Actividad 1: Para que el fragmento de roca no se desplace y permanezca en la ladera, ¿qué equilibrio de fuerzas debe producirse?

Actividad 2: Consecuencias y resultados. Todos estos acontecimientos pueden desencadenar el movimiento del bloque de roca ladera abajo. Explica por qué en cada caso:

a) Llueve mucho y el terreno de la ladera se empapa de agua.

b) Se produce un terremoto.

c) Un bloque pequeño cae por la ladera y golpea el fragmento.

d) Una obra en la base de la ladera retira parte del terreno para hacer una carretera.

2

Gracias a la gravedad, las masas de agua o el hielo de los glaciares se mueven desde las zonas más elevadas hacia las zonas más bajas. El movimento de estas masas hace que adquieran una energía cinética; la necesaria para arrastrar materiales y erosionar así los terrenos. La energía cinética de una corriente depende de su velocidad y esta última será mayor cuanto más pronunciada sea la pendiente por la que discurre.

EL RÍO QUE NOS LLEVA... CON ENERGÍA CINÉTICA

Observa el gráfico. Representa la relación existente entre la velocidad de un curso de agua, y el proceso que sufren las partículas en función de su tamaño. Analízala y res ponde:

Actividad 1: ¿Qué tipo de sedimentos podrá transportar el río en un tramo donde su velocidad sea de 10 cm/s?

Actividad 2: ¿Cuál será el tamaño mínimo de las particu las sedimentadas cuando la velocidad es de 1 cm/s?

Las partículas de roca que dejan de ser transportadas se depositan en el fondo de cuencas de sedimentación por acción de la gravedad y en función de su tamaño.

Por ejemplo, en los lagos de la base de los glaciares se depositan unos sedimentos llamados varvas. Están formados por capas alternas de materiales: unas, claras, son de arenas y limos que se depositan en el verano; las otras, oscuras, son de arcillas finas que sedimentan en invierno.

Cada pareja de capas representa un año.

Actividad 1: Busca información y deduce por qué existe esta diferencia entre los sedimentos de las varvas depositados en verano y en invierno.

Actividad 2: ¿Cuál es el papel de la gravedad en la formación de estos sedimentos? ¿Crees que puede haber otro factor que influya en el orden de deposición?

Actividad 3: ¿Qué utilidad puede tener esta sucesión anual para los estudios geológicos?

Observa las fotografías y decide cuál de

2 LA FORMACIÓN DE SUELOS

El suelo es una capa de materiales no consolidados pero estructurados que cubre una buena parte de las rocas de la superficie de la corteza terrestre emergida y sobre la que se asienta la vegetación.

El suelo es el resultado de un lento proceso de transformación de los mantos de alteración que se originan por la desintegración y la transformación de las rocas tras la meteorización. Sobre estos materiales se desarrollan una actividad biológica y una continua infiltración de agua, que transforman la roca alterada en un suelo estructurado cada vez más profundo.

2.1. LA COMPOSICIÓN DEL SUELO

Los suelos son complejas mezclas con diferentes tipos de componentes. Los principales son los siguientes:

• Componentes sólidos. Los hay inorgánicos, los fragmentos de roca meteorizada que constituían el manto de alteración, y orgánicos, las partes o los restos de los seres vivos que se instalan en el suelo (restos vegetales, excrementos o cadáveres de animales y materia orgánica en descomposición o humus).

• Componentes fluidos. Son los líquidos y los gases que ocupan los espacios existentes entre los compuestos sólidos, como el agua con sustancias disueltas, el aire atmosférico y los gases procedentes de la actividad metabólica de los seres vivos.

• Componentes biológicos. Son los seres vivos que habitan el suelo. Sobre todo las plantas que enraízan en él, invertebrados como rotíferos, nematodos, lombrices, ácaros, hormigas, colémbolos..., pequeños vertebrados, como topos y culebrillas ciegas y organismos saprófitos como hongos, protozoos y bacterias, responsables de la descomposición de la materia orgánica y la formación del humus.

Algunos seres vivos del suelo

Ácaro

Colémbolo

Culebrilla ciega

Rotífero

Topo

Nematodo

2.2 LA ESTRUCTURA DEL SUELO

Los suelos tienen una estructura vertical o perfil en la que se observan diferentes capas, niveles u horizontes edáficos. La presencia y las características de estas capas están directamente relacionadas con el proceso de formación de cada suelo. Los principales horizontes edáficos, presentes en casi todos los suelos maduros, son los siguientes:

• Horizonte A, de lavado o lixiviado. Es el nivel más superficial y es muy rico en componentes orgánicos (humus). Los ácidos húmicos generados por esta materia en descomposición tienen un gran poder disolvente sobre los minerales. En la parte más superficial de este horizonte, denominada horizonte 0 o A0, se acumulan restos orgánicos sin descomponer, como restos vegetales y excrementos.

• Horizonte B, de acumulación o de precipitación. Es un nivel intermedio, rico en componentes minerales que se acumulan aquí al ser arrastrados por el agua de infiltración desde el horizonte A. Sobre todo son arcillas y minerales de nueva formación (óxidos e hidróxidos metálicos y carbonato cálcico).

• Horizonte C, manto de alteración o regolito. Es el nivel más profundo del suelo, que se sitúa justo sobre la roca madre. Está constituido por materiales procedentes de la alteración y la fragmentación de la roca debido a la acción sobre ella del agua de infiltración y de las sustancias procedentes del propio suelo.

La formación del suelo

La formación de los horizontes del suelo es un proceso lento y complejo, en el que intervienen la meteorización de la roca madre, el aporte de materia orgánica por los seres vivos, la transformación de la materia mineral y orgánica y el lavado y la precipitación de sustancias por el agua de infiltración.

Las etapas básicas del proceso son estas:

1 Se forma un regolito, horizonte C, a partir de la meteorización de la roca madre. Este sustrato puede ser colonizado por pequeñas plantas y líquenes, que comenzarán a aportar materia orgánica al suelo en formación.

2 La presencia de plantas y otros seres vivos va haciendo que se acumulen restos orgánicos en la parte superficial. Así se va formando lentamente el horizonte A, rico en humus, que será colonizado por plantas de mayor porte y por otros seres vivos a medida que aumenta el espesor del suelo.

3 La infiltración de agua y el lavado del horizonte A crearán el horizonte B, aumentando de esta forma la complejidad estructural y la profundidad del suelo.

Así se forma un suelo

1 Formación del horizonte C

2 Formación del horizonte A

3 Formación del horizonte B

2.3. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FORMACIÓN DEL SUELO

La formación del suelo depende de ciertos factores que determinan, a su vez, el desarrollo de diferentes tipos de suelos. Estos factores son:

• La naturaleza de la roca madre, que determina la composición mineral del suelo y muchas de sus características físicas.

• El clima, que determina la abundancia y el régimen de precipitaciones y la temperatura. Estos factores influyen, a su vez, en la intensidad del lavado del suelo o en la de los procesos biológicos, en la cantidad y variedad de seres vivos en el suelo, etc.

• La vegetación, que favorece la infiltración del agua, sujeta el suelo con las raíces, e impide que las aguas de escorrentía lo erosionen. Además, esto influye en la cantidad y el tipo de materia orgánica que se aporta al suelo.

• La actividad biológica, que es necesaria tanto para el aporte de materia orgánica al suelo como para la descomposición y la transformación en humus de dicha materia orgánica.

• La pendiente del terreno que, si es alta, reduce las posibilidades de que se desarrolle un suelo, ya que la gravedad y la escorrentía tienden a despazarlo y erosionarlo con mayor facilidad. En general, los suelos situados en pendientes son mucho menos profundos que los situados en zonas llanas.

Tipos de suelos

Las características de cada suelo dependen de la combinación de factores que se den durante su proceso de formación. Por esa razón hay una gran diversidad de suelos en la naturaleza. Su clasificación es muy compleja, pero en general se puede decir que existen dos tipos principales:

• Suelos zonales. Sus características están directamente relacionadas con las condiciones de una región climática (temperaturas, cantidad y tipo de las precipitaciones, vegetación...). Los suelos de una misma región climática tienden a parecerse.

• Suelos azonales. Suelen ser suelos inmaduros cuyo proceso de formación aún no ha sido condicionado por los factores climáticos, así que sus características dependen fundamentalmente de la roca madre sobre la que se forman.

Factores que influyen en la formación de los suelos

Suelo de una zona templada y húmeda Horizonte A grueso

Las precipitaciones abundantes y la vegetación propician el desarrollo de suelos profundos con horizontes gruesos y bien formados.

de una zona muy árida

La casi total ausencia de precipitaciones y la escasez de vegetación hacen que apenas se desarrolle un manto de alteración sobre la roca madre.

Suelo de una zona con mucha pendiente

Los suelos de las laderas en pendientes no se desarrollan mucho porque sus mantos de alteración tienden a erosionarse.

Roca madre

Suelo

2.4. LA PÉRDIDA DEL SUELO

El suelo constituye la base de los ecosistemas terrestres y, por tanto, es un recurso esencial para el ser humano. De hecho, la pérdida del suelo implica la degradación de los ecosistemas y un proceso de desertificación que acaba a corto plazo con la agricultura, la silvicultura y la ganadería. Además, dado que un suelo bien estructurado requiere de un proceso de formación de miles de años, su pérdida es prácticamente irrecuperable. Las principales causas de pérdida del suelo son:

• La erosión, a menudo potenciada por acciones humanas como la alteración de las pendientes o la deforestación.

1 Define suelo, regolito y horizonte edáfico.

2 Explica brevemente la estructura y la formación del suelo.

3 ¿Crees que el suelo es un recurso renovable? ¿Por qué?

4 Escribe un texto de no más de cien palabras en el que utilices las palabras suelo, vegetación, pendiente y erosión.

5 Si se estima que la tasa de formación de un suelo es de alrededor de un centímetro cada 500 años, calcula la edad aproximada de un suelo maduro de un metro de espesor.

6 Las imágenes corresponden a varios tipos de suelos.

a) A partir de la información contenida en los rótulos, intenta deducir su clasificación en las dos categorías (suelos zonales y suelos azonales). Argumenta por escrito el porqué de tus deducciones.

b) A continuación, busca información sobre estos suelos y comprueba si tus deducciones son correctas.

Las lateritas son suelos típicos de las selvas lluviosas tropicales donde se da un intenso lavado y hay mucho humus.

Los rankers son poco profundos y se forman sobre rocas silíceas poco permeables o con mucha pendiente.

• La contaminación por el vertido de aguas residuales, residuos mineros o aguas con gran cantidad de sal.

Las rendzinas tienen un buen horizonte A y se forman sobre calizas en regiones templadas y húmedas.

Las tierras pardas son suelos profundos, maduros y propios de zonas templadas y húmedas.

EL SUELO: EL SUSTRATO DE LA SOSTENIBILIDAD

Imaginad que os han encargado realizar unos análisis de suelos en una pequeña localidad.

• Por una parte, la cooperativa agrícola de la zona os ha solicitado el análisis del suelo A, que corresponde al terreno ubicado en las terrazas fluviales. Es una zona con abundantes yacimientos minerales que se explotan en parte y que aportan riqueza al pueblo. La cooperativa quiere saber si se podrían asentar en ese suelo varios cultivos ecológicos.

• Por otra parte, el ayuntamiento de la localidad ha solicitado el análisis del suelo B, sobre el que se sitúa una zona de bosque alejada de la población.

La institución pública quiere saber qué resultados tendría desarrollar un programa de gestión sostenible del bosque que incluya tratamientos selvícolas.

Vuestra misión, como empresa consultora, es aconsejar a las dos partes sobre cómo deben proceder en el uso de cada suelo, teniendo en cuenta sus intereses.

Tu equipo ha comenzado por tomar una serie de datos de la zona. Por ejemplo, un perfil topográfico con unas indicaciones sobre los usos del suelo, y algunos dibujos de los cortes de los suelos en las que se pueden apreciar los horizontes.

Actividad 1: Con estos datos, preparad un informe con estas conclusiones:

a) Nombrad y describid los horizontes marcados con números.

b) Comparad la composición química y el pH de los suelos A y B e indicad por qué creéis que son diferentes.

c) ¿Cuál de los dos suelos creéis que es más maduro? ¿En qué parámetros basáis esa respuesta?

d) ¿Cuál de los dos suelos será más sensible a la contaminación? ¿Por qué?

e) Y ¿cuál de los dos suelos será más sensible a la erosión? ¿Por qué?

Los estudios del suelo los llevan a cabo profesionales de la ingeniería agrícola y forestal. Si tienes interés en estas profesiones consulta anayaeducacion.es

TAREA 2

Algunas medidas propuestas

Tras el análisis de los datos, llega el momento de aportar vuestra opinión experta a vuestros dos clientes. Para ello, tendréis que hacer varias consultas y tener claras algunas

cosas:

Actividad 1: Para aconsejar a la cooperativa:

a) Analizad si son compatibles una explotación minera y unos cultivos ecológicos.

b) ¿Qué riesgos existen?

Actividad 2: Para aconsejar al ayuntamiento:

a) Averiguad en qué consisten los tratamientos selvícolas y qué ventajas ofrecen a la gestión sostenible de los bosques.

b) ¿Creéis que estos tratamientos pueden tener un impacto positivo en los suelos? ¿Por qué?

TAREA 3

CONCIENCIAR SOBRE LA IMPORTANCIA DEL SUELO

Con motivo del 17 de junio (Día Mundial de Lucha contra la Desertificación y la Sequía) organizáis en el centro de interpretación ambiental de la localidad un taller informativo para concienciar a la población de la importancia de proteger sus suelos frente a la erosión.

Una de las experiencias que se muestran en el taller es la que está representada en los dibujos. ¿Qué pueden deducir las personas que visiten el centro y vean el resultado del experimento?

Actividad 1: Responde como si fueras un visitante del centro de interpretación y vieras el experimento:

a) ¿Qué diferencias hay en el agua recogida de cada botella?

b) ¿En cuál de las botellas se retiene más el suelo? ¿Por qué?

c) ¿Crees que habría diferencias si realizáramos el mismo experimento inclinando más las botellas? ¿Por qué?

Actividad 2: Relaciona estos resultados con tus conocimientos sobre el suelo y elabora un listado de factores determinantes en la erosión del suelo.

Actividad 3: Investiga sobre las medidas correctoras que se pueden emplear para proteger el suelo de la erosión.

Se preparan tres botellas cortadas y se llenan con tierra de maceta bien compactada. Se colocan en una mesa con pendiente y se riegan con la misma cantidad de agua.

Botella A

Plantamos semillas de césped en ella.

Botella B Cubrimos su suelo con restos vegetales.

Botella C

Se deja su suelo desnudo, sin plantas ni restos.

Recogemos el agua del drenaje

3 LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN EL MODELADO DEL RELIEVE

Los mismos agentes y procesos geológicos actúan de forma diferente en cada lugar, en función de una serie de factores que los modulan y determinan el tipo de relieve que se origina en cada caso.

Los factores que más influyen en el modelado del relieve son el clima, el tipo de rocas, la disposición de las rocas, la presencia del mar y, más recientemente, la acción humana.

3.1. EL CLIMA Y LOS RELIEVES CLIMÁTICOS

El clima de una región es el factor que más influye en el modelado de su relieve. La temperatura, la cantidad de agua, su evaporación y la congelación, etc., determinan tanto las reacciones químicas como los procesos físicos que sufren las rocas.

Además, el clima influye mucho en la presencia de seres vivos, sobre todo en la cantidad de vegetación que se asienta sobre el terreno que, como se ha explicado antes, es determinante a la hora de modular la erosión.

Según todo esto, en la Tierra existen grandes zonas climáticas en las que predominan determinados agentes y procesos geológicos externos. Son estas:

Las zonas glaciares y periglaciares

Estas zonas presentan temperaturas muy frías y precipitaciones en forma de nieve. En ellas predominan la acción de los glaciares y la meteorización mecánica por gelifracción o por termoclastia, que desmenuza las rocas de las laderas.

Las zonas templadas

Estas regiones se caracterizan por temperaturas suaves y precipitaciones en forma de lluvia, por lo que en ellas predomina la acción de las corrientes de agua superficiales, sobre todo las de los ríos y los torrentes. La meteorización química por disolución o por hidrólisis es la más frecuente.

Las zonas desérticas y subdesérticas

Estas regiones áridas presentan grandes oscilaciones térmicas y escasez de precipitaciones, lo que lleva asociada una escasez de vegetación. En esas condiciones predominan la acción del viento, las aguas de arroyada de las precipitaciones torrenciales y los cambios bruscos de temperatura, que favorecen la termoclastia.

Las zonas tropicales y ecuatoriales

En estas áreas se dan elevadas temperaturas y lluvias muy abundantes. La acción geológica predominante es la meteorización química por acción de los gases atmosféricos combinados con la elevada humedad atmosférica, que redondea y suaviza las rocas. También ejercen una importante actividad los seres vivos, dada la densa vegetación que suele cubrir estas áreas.

Circo y valle glaciar en una zona fría de montaña.

Rocas desnudas y pulidas y arenales en un desierto.

Relieves ondulados bajo la vegetación tropical.

Valle fluvial en una zona templada y húmeda.

3.2. EL TIPO DE ROCAS Y LOS RELIEVES LITOLÓGICOS

Cada tipo de roca es modificada por los agentes geológicos de una forma diferente que depende de sus características, especialmente de su textura y de su composición química.

Aunque no todas las rocas dan lugar a relieves característicos, sí se pueden diferenciar los que se forman en terrenos con estos tres tipos de rocas:

Los relieves de terrenos arcillosos

Las arcillas son rocas impermeables que favorecen la escorrentía superficial.

• En los climas templados están protegidas por la vegetación, por lo que producen relieves suaves con llanuras onduladas.

• En cambio, en los climas áridos y sin vegetación, las aguas salvajes las erosionan fácilmente y excavan en las laderas surcos, cárcavas y barrancos que conforman el típico paisaje de badlands.

Los relieves de terrenos calizos

Las calizas son rocas formadas por calcita, un mineral compuesto de carbonato cálcico. En zonas con agua suficiente, estas rocas sufren una intensa meteorización por carbonatación, que las disuelve y da lugar a los llamados paisajes kársticos.

Los relieves de terrenos graníticos

Los granitos, pese a ser rocas muy resistentes, presentan grietas (diaclasas) perpendiculares por las que se infiltra el agua. Esto favorece que se fragmenten en bloques debido a la gelifracción o a la hidrólisis.

La meteorización acaba redondeando las aristas de estos bloques, que adquieren una forma esferoidal y dan lugar a un paisaje característico, denominado berrocal, pedriza o caos de bolas.

1 Asocia las siguientes formas del modelado a un determinado tipo de relieve climático o litológico. Razona tus respuestas.

a) Valle en U.

b) Meandro.

c) Cárcavas.

d) Berrocal.

e) Lapiaz.

2 Identifica la forma del relieve que aparece en la fotografía y explica cómo pudo formarse.

Los relieves tipo badlands en terrenos arcillosos

Cárcavas

Los relieves kásrticos en terrenos calizos Lapiaz Poljé Torca

Dolinas

Sima Caverna

Cañón kárstico

LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN EL MODELADO DEL RELIEVE

3.3. LA DISPOSICIÓN DE LAS ROCAS Y LOS RELIEVES ESTRUCTURALES

Cuando las rocas presentan distinta resistencia a la erosión, su disposición en el terreno define el relieve. La alternancia de estratos de rocas duras y rocas blandas puede generar varias situaciones:

• En terrenos con estratos horizontales, los ríos se encajan y forman un relieve en gradas, en el que los estratos duros producen paredes verticales, y los blandos, paredes de pendientes suaves. Si un estrato duro protege a uno blando, se producen mesas.

• En terrenos con estratos inclinados se producen valles asimétricos y relieves en cuesta.

• En terrenos con estratos verticales se forman crestas.

• En zonas con plegamientos o fracturas, se condiciona la erosión, que siempre actúa más en estos puntos débiles del relieve.

3.4. EL MAR Y LOS RELIEVES COSTEROS

Las costas son la parte de la corteza terrestre emergida cuyo modelado está condicionado principalmente por la acción del mar.

• Relieves formados por erosión. El oleaje constante golpea sobre las rocas de la línea de costa, desgastándolas lentamente y haciéndolas retroceder. Así se forman acantilados con plataformas de abrasión en su base, con los fragmentos de roca que se desprenden del risco y que el oleaje pule, redondea y disgrega.

• Relieves formados por sedimentación. Los fragmentos pequeños, las arenas, son recogidas por las corrientes litorales y acumuladas en playas, flechas, restingas, barras...

3.5. LA ACCIÓN HUMANA Y LOS RELIEVES ANTRÓPICOS

Las actividades humanas tienen una influencia enorme en los procesos del modelado, a una escala aún local pero creciente. Ejemplos de estos relieves humanizados o antrópicos son:

• Cuando se deforestan terrenos, se dejan expuestos a la acción de la escorrentía, que produce la erosión rápida de los suelos y la formación de terrenos acarcavados de tipo badlands.

• Cuando se hacen desmontes para explotaciones mineras o para construir infraestruccturas, se modifican las pendientes y se producen procesos gravitacionales.

• Las intervenciones en los cauces de los ríos, en especial las presas y sus embalses, modifican la dinámica fluvial, crean lagos en valles e interrumpen el tránsito de los sedimentos.

• Las intervenciones en la costa, como los espigones, interrumpen las corrientes litorales y pueden hacer desaparecer playas.

Relieves con gradas, cuestas y crestas

3 Realiza una búsqueda en internet para conseguir fotografías de estos relieves estructurales: cuesta, cresta, mesa y gradas. Escribe un pie de unas diez líneas para cada una de las fotografías.

4 Investiga, nombra y describe las formas del modelado que se ven en la fotografía.

5 Explica cuál ha podido ser la intervención del ser humano en el modelado del relieve de la fotografía.

ARGUMENTA INVESTIGA

ESTUDIANDO EL RELIEVE PARA GANAR EL RALLY

Formas parte del personal de ruta de un equipo participante en el famoso rally de aventura ARAAWA «American Rally from Andes to Andes Wherever you Andes».

Para conseguir que vuestro vehículo todoterreno realice el recorrido y no se despeñe, se pierda o se atasque en un terreno difícil, debes informar a la pareja que pilota de las características del terreno por el que van a circular.

TAREA 1

COMPLETA LA INFORMACIÓN DEL MAPA ANALIZA EL CLIMA TERMINA TU INFORME

La ruta de mañana incluye tramos con aspectos muy variados, que se formaron bajo condiciones particulares en lo que se refiere al clima o al tipo de roca y su disposición. Estos terrenos tendrán formas del relieve características. Interpretar bien el relieve de cada una de estas zonas te dará pistas para alcanzar el éxito. Realiza la tarea para preparar tu informe.

El mapa de la ruta solo da nombres y poco más. Tendrás que informarte y añadir las características del terreno en tu informe.

Actividad 1: Describe el terreno en cada uno de los siguientes lugares del mapa, indicando qué tipo de roca tendrán y cómo serán sus formas del relieve predominantes:

a) Las cárcavas de Nopasas.

b) El berrocal de Las Bolitas.

c) Las coladas de barro de Aquitequedas.

d) El canchal de Teres Balas.

Actividad 2: Estos relieves quizás te puedan dar información sobre el clima de la zona en la que están. Completa la información anterior con notas sobre el clima que creas que se dará con mayor probabilidad en cada tramo.

Actividad 3: Por último, añade las respuestas a las preguntas concretas que te ha hecho tu equipo de pilotaje y que les traen por la calle de la amargura.

a) ¿Habrá vegetación en estas zonas?

b) ¿En qué se diferencian las cárcavas de las coladas de barro?, y ¿cuáles de ellas son más peligrosas?

Yallegao

Coladas de Aquitequedas Canchal

RELIEVE Y DESERTIFICACIÓN EN ESPAÑA

La desertificación es el proceso por el que la vegetación disminuye y desaparece en las zonas secas debido a causas naturales, agravadas por el cambio climático, y otras actividades humanas. En España, casi el 74 % del territorio está en riesgo de desertificación, especialmente en las islas Canarias, la zona mediterránea y parte del centro peninsular.

Investiga sobre los efectos del cambio climático en el relieve y el riesgo de desertificación de nuestro territorio.

Actividad 3: Identifica los procesos de meteorización representados en las fotografías y deduce cómo puede afectarles el cambio climático.

Actividad 1: Busca información y toma datos sobre la desertificación en España, comparando las características (relieve, clima, ríos, etc.) de las zonas de alto y bajo riesgo de desertificación.

Actividad 2: Teniendo en cuenta los agentes predominantes en cada zona climática, ¿qué consecuencias prevés que tendrá el calentamiento global? Crea, en un editor de textos o en una hoja de cálculo, una tabla como esta y completa la información que falta.

Agentes geológicos exógenos

Zonas glaciares y periglaciares Glaciares y el hielo

Zonas templadas Ríos y torrentes

Zonas desérticas y subdesérticas

Zonas tropicales y ecuatoriales

Consecuencias del cambio climático

Viento, las aguas de arroyada y los cambios de temperatura

Gases atmosféricos y los seres vivos

A GRANDES MALES, GRANDES REMEDIOS

Como especie adaptable que somos, los seres humanos tenemos la capacidad de idear soluciones para los problemas que nos plantean los cambios ambientales.

El cambio climático y sus repercusiones en los procesos del modelado, como la pérdida de suelo y la desertificación, requieren soluciones. Mientras tratamos de revertir esta tendencia al deterioro, las personas hemos ido adaptando nuestras actividades a la nueva situación.

Actividad 4: Analiza las imágenes de esta página y la información que aportan. Representan diversas formas en las que el ser humano se ha adaptado a los agentes geológicos externos. Después, para cada caso:

a) Localiza ese lugar en un mapa de España.

b) Interpreta las gráficas e indica el agente geológico predominante y los factores que influyen en el relieve.

c) ¿Están relacionadas estas prácticas con el riesgo de desertificación? Analiza si estas ideas contribuyen a mitigar las consecuencias del cambio climático.

Actividad 5: El ODS 15 (Vida de ecosistemas terrestres) persigue «proteger, restablecer y promover el uso sostenible de los ecosistemas terrestres, efectuar una ordenación sostenible de los bosques, luchar contra la desertificación, detener y revertir la degradación de las tierras y poner freno a la pérdida de diversidad biológica».

Realizad una tormenta de ideas con soluciones a escala local para frenar la desertificación. Aportad ideas concretas para:

a) Preservar la cubierta vegetal, para que proteja el suelo de la erosión del viento y el agua.

b) Reforestar para regenerar la biodiversidad y el ciclo del agua.

c) Apostar por la agricultura y la ganadería sostenibles.

d) Educación medioambiental para concienciar a la población.

e) Planificación coordinada de los usos del suelo.

f) Prevención de los incendios forestales.

Los viñedos se plantan en el fondo de hoyos que se excavan en el lapilli y se añaden muros de roca como protección frente a los vientos predominantes. Esta disposición permite reducir al mínimo la evaporación de agua superficial y evita que los cultivos queden sepultados.

BANCALES EN EL INTERIOR DE CASTELLÓN

La técnica de la piedra en seco para construir bancales tiene su origen en las antiguas civilizaciones que practicaban el cultivo del olivo. Estos escalones en las pendientes frenan la erosión por aguas superficiales en la región, cuyo clima mediterráneo favorece las lluvias torrenciales.

EMBALSES DEL TAJO Y CAUDAL

La sequía y los incesantes trasvases de agua a cuencas deficitarias han hecho que los embalses de Entrepeñas y Buendía se encuentren en un estado tan crítico que a veces no puede pasar suficiente agua río abajo. En la zona se reclama una gestión del agua más sostenible. Hay que garantizar que el caudal del río Tajo no baje de su mínimo legal de 10 m3/s, que evitaría alteraciones en la dinámica fluvial y en los ecosistemas ribereños.

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