Ramas de la geología

La tercera y última parte de esta fantástica ciencia la dedicamos a ver las múltiples ramas dentro de ella. La geología por tanto estudia:

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Cristalografía

La cristalografía es la ciencia que estudia los cristales. La mayoría de los minerales, compuestos orgánicos y numerosos materiales, adoptan estructuras cristalinas cuando se han producido las condiciones favorables. Originalmente el estudio de la cristalografía incluía el estudio del crecimiento y la geometría externa de estos cristales, pasando posteriormente al estudio de su estructura interna y de su composición química. Los estudios de la estructura interna se apoyan fuertemente en el análisis de los patrones de difracción que surgen de una muestra cristalina al irradiarla con un haz de rayos X, neutrones o electrones. La estructura cristalina también se puede estudiar por medio de microscopía electrónica. Uno de sus objetivos es conocer la posición relativa de los átomos, iones y moléculas que los constituyen y sus patrones de repetición o empaquetamiento, es decir, su estructura tridimensional.

La disposición de los átomos en un cristal se puede conocer por difracción de rayos X, de neutrones o electrones. La química cristalográfica estudia la relación entre la composición química, la disposición de los átomos y las fuerzas de enlace entre estos. Esta relación determina propiedades físicas y químicas de los minerales.

Cuando las condiciones son favorables, cada elemento o compuesto químico tiende a cristalizarse en una forma definida y característica. Así, la sal común tiende a formar cristales cúbicos, mientras que el granate, que a veces forma también cubos, se encuentra con más frecuencia en dodecaedros o triaquisoctaedros. A pesar de sus diferentes formas de cristalización, la sal y el granate cristalizan siempre en la misma clase y sistema.

La cristalografía es una técnica importante en varias disciplinas científicas, como la química, física y biología y tiene numerosas aplicaciones prácticas en medicina, mineralogía y desarrollo de nuevos materiales. Por su papel en «hacer frente a desafíos como las enfermedades y los problemas ambientales», la UNESCO declaró el 2014 como el Año Internacional de la Cristalografía. 

Espeleología

La espeleología (del griego σπηλαιου spelaiou que significa cueva y -logía, tratado) es la ciencia que estudia la morfología y formaciones geológicas (espeleotemas) de las cavidades naturales del subsuelo. En ella se investigan, cartografían y catalogan todo tipo de descubrimientos en cuevas. Forma parte de la geomorfología y sirve de apoyo a la hidrogeología.

Se pueden distinguir varios tipos de espeleología, según el tipo de cavidad en que se desarrollan. La geología con sus subdivisiones es considerada una de las principales ciencias del karst.26

La espeleología oferta multitud de atractivos, tanto lúdicos como científicos a diversos niveles, lo que hace de ella una actividad muy completa. Los espeleólogos intervienen asimismo en el rescate en cavidades, denominado espeleosocorro. Se considera a menudo un deporte, como anunciaba Noel Llopis Lladó en 1954, que la auténtica espeleología peligraba, ya que existía un «confusionismo» entre el deporte (espeleismo) y la ciencia (espeleología).

Se ha propuesto que aquellas ocasiones en que su práctica se asemeja más bien a un deporte, sería más apropiado denominarla espeleísmo; aunque, no deja de tener sus orígenes en una ciencia que estudia la morfología de las cavidades naturales del subsuelo. Se investiga, se topografía y se catalogan todo tipo de descubrimientos subterráneos. Es más, la espeleología es una ciencia en la que se hallan implicadas varias otras: la formación y las características de las cavidades interesan a los geógrafos y geólogos; los cursos subterráneos de agua a los hidrólogos; la fauna (más variada y numerosa de lo que se cree) a los bioespeleólogos; los vestigios del hombre prehistórico a los antropólogos y arqueólogos y los fósiles de animales a los paleontólogos, etc.

Édouard Alfred Martel es considerado el padre de la espeleología moderna, inició las primeras exploraciones científicas y en 1895 fundó la Sociedad Espeleológica de Francia.

Estratigrafía

La estratigrafía (del latín stratum, ‘lecho’, y del griego γραφή [graphḗ], ‘escritura’) es la rama de la geología que trata del estudio e interpretación de las rocas sedimentarias, metamórficas y volcánicas estratificadas, así como de la identificación, descripción, secuencia, tanto vertical como horizontal, cartografía y correlación de las unidades estratificadas de rocas.

Geología del petróleo

La geología del petróleo es la rama de la geología que estudia todos los aspectos relacionados con la formación de yacimientos petrolíferos y su prospección. Entre sus objetivos están la localización de posibles yacimientos, caracterizar su geometría espacial y la estimación de sus reservas potenciales.

En la geología del petróleo se combinan diversos métodos o técnicas exploratorias para seleccionar las mejores oportunidades o plays para encontrar hidrocarburos (petróleo y gas natural).

El desarrollo de la geología del petróleo tuvo lugar principalmente entre las décadas de los años 1970 y 1980, cuando las empresas del petróleo crearon grandes departamentos de geología y destinaron importantes recursos a la exploración. Los geólogos de esta industria aportaron a su vez nuevos avances a la Geología, desarrollando, por ejemplo, nuevos tipos de análisis estratigráfico (estratigrafía secuencial, microfacies, quimioestratigrafía, etcétera) y geofísicos.

Geología económica

La geología económica es la rama de la geología que estudia las rocas con el fin de encontrar depósitos minerales que se puedan ser explotados con un beneficio práctico o económico. El geólogo económico se encarga de hacer todos los estudios necesarios para poder encontrar las rocas o minerales que puedan ser potencialmente explotados. La explotación de estos recursos se conoce como minería.

La búsqueda de dichas materias ha dado origen a viajes de descubrimiento y colonización de nuevas tierras; su propiedad ha determinado la supremacía comercial o política, y ha sido causa de luchas y guerras. En la búsqueda de estas sustancias minerales se ha ido acumulando gradualmente un caudal de conocimientos sobre su distribución, carácter y lugares donde se encuentran, así como sobre sus usos, y este caudal de conocimientos ha llevado a la formación de teorías sobre su origen.

Los recursos minerales tienen una gran importancia en la vida diaria del hombre actual, ya que estos proveen muchos elementos básicos que ayudan a hacer más fácil la vida moderna y que nos permiten tener calefacción, electricidad, llenar el depósito de combustible de nuestros vehículos, hacer abonos para fertilizar nuestras tierras, obtener materiales para construir viviendas y edificios, producir medicamentos, accesorios, etc.

Los estudios de geología económica o de prospección, se hacen mediante la evaluación geológica de la zona de interés y se complementan con estudios asociados de otras ramas de la geología como la geoquímica, geología estructural, geofísica, sedimentologia, que nos permiten conocer más a fondo el potencial mineralógico y hacer la delimitación y cuantificación de la fuente de material.

Para que un depósito se pueda considerar económico, debe haber una disponibilidad suficiente de material en el mismo para que sea rentable o justificable su explotación, ya que la inversión necesaria para el desarrollo minero es generalmente considerable.

Los depósitos minerales no son infinitos y por lo tanto su explotación se debe hacer en forma racional dentro de un esquema de sostenibilidad para que no se agoten antes de tiempo y evitar que futuras generaciones queden desprovistas de estos recursos. Este aspecto es muy importante para los depósitos de agua potable, ya que este es un recurso vital y cada vez más escaso por la sobreexplotación, la contaminación y otras causas externas como las quemas y la deforestación.

Dentro de la geología económica también se puede considerar la prospección petrolífera, pero esta se discute más a fondo en la sección de geología del petróleo.

Geología estructural

La geología estructural es la rama de la geología que se dedica a estudiar la corteza terrestre, sus estructuras y su relación en las rocas que las contienen. Estudia la geometría de las formaciones rocosas y la posición en que aparecen en superficie. Interpreta y entiende el comportamiento de la corteza terrestre ante los esfuerzos tectónicos y su relación espacial, determinando la deformación que se produce, y la geometría subsuperficial de estas estructuras.

Gemología

La gemología es la rama de la mineralogía y de la geología que se dedica al estudio, identificación, análisis y evaluación de las piedras preciosas o gemas. Una tarea central de la gemología es poner a disposición métodos y procedimientos rigurosos que permitan distinguir las gemas naturales de sus imitaciones y versiones sintéticas. Entre estos procedimientos se cuentan las mediciones realizadas con distintos instrumentos y aparatos (por ejemplo, mediciones cristalográficas y fotométricas, microscopía, espectroscopía, análisis de difracción por rayos X, etc.). Se trata, por tanto, de una disciplina científica que no guarda ninguna relación con las prácticas esotéricas que asignan significados o supuestas propiedades terapéuticas a las gemas.

Debido al valor de las piezas estudiadas, prescinde de aquellos métodos mineralógicos que requieren de la extracción de muestras y utiliza solo aquellos procedimientos que las conservan intactas.

El gemólogo debe conocer varias disciplinas como: cristalografía, óptica, matemáticas, cristaloquímica, química analítica, síntesis e imitación de gemas, entre otras.

Se estudian la composición, propiedades físicas, origen y yacimientos, los tratamientos de diversa naturaleza, los tipos de talla que realzan la belleza de las gemas, los minerales sintéticos y características, así como de las propiedades de estos materiales que imitan a las gemas naturales. Algunas de las aplicaciones frecuentes son la tasación y la peritación.

Geología histórica

La geología histórica es la rama de la geología que estudia las transformaciones que ha experimentado la Tierra desde su formación, hace unos 4570 millones de años,30 hasta el presente.

Para establecer un marco temporal relativo, los geólogos han ordenado las rocas en una secuencia continua de unidades cronoestratigráficas a escala planetaria, dividida en eonotemas, eratemas, sistemas, series y pisos, basada en la estratigrafía, esto es, en el estudio e interpretación de los estratos, apoyada en los grandes eventos biológicos y geológicos. Por ejemplo, la transición entre Pérmico y Triásico se establece en función de un evento de extinción masiva. Las divisiones anteriores tienen sus equivalentes temporales, una a una, en una escala de unidades geocronológicas: eones, eras, períodos, épocas y edades respectivamente. Las dataciones por radioisótopos han permitido la datación absoluta (años) de la mayoría de las divisiones establecidas, definiendo las unidades geocronométricas equivalentes. Las etapas de la Tierra anteriores al Fanerozoico, de las que no se dispone de registro fósil adecuado, son definidas cronométricamente, esto es, fijando un valor de tiempo absoluto.

Astrogeología

La astrogeología, también llamada geología planetaria o exogeología, es la ciencia que estudia la geología de los cuerpos celestes —planetas y sus lunas, asteroides, cometas y meteoritos.

Los científicos astrogeólogos han acuñado el término cuerpo planetario para designar a todos los cuerpos que cumplan con los siguientes criterios:

1. Ser lo suficientemente masivos como para que la gravedad haga efecto y el cuerpo sea esférico.

2. Orbitar alrededor de una estrella o remanente de ésta (agujeros negros, estrellas de neutrones, enanas blancas).

3. Haber limpiado la vecindad de su órbita; es decir una dominancia orbital, significando que es el cuerpo dominante y que no hay otros cuerpos de tamaño comparable con excepción de objetos bajo su influencia gravitacional.

Plutón solo cumple dos de estos tres criterios y por eso es considerado «planeta enano». Esta definición abarca tanto a planetas como a satélites, que son geológicamente iguales.

Eugene Shoemaker, quien introdujo la rama de astrogeología en el Servicio Geológico de los Estados Unidos, realizó importantes contribuciones en el campo y en el estudio de los cráteres de impacto, ciencia lunar, asteroides y cometas.

El envío de sondas espaciales a los diversos cuerpos planetarios de nuestro sistema solar a partir de los años sesenta está proporcionando valiosos datos, de cuyo análisis se deriva una revolución en el conocimiento geológico de nuestro propio planeta, acerca de cómo se formó y cual será el futuro que le espera. Así, la finalidad de la astrogeología es conocer la evolución de los planetas.

Geología regional

La geología regional es la rama de geología que estudia la configuración geológica de cada continente, país, región o de zonas determinadas de la Tierra.

Geomorfología

La geomorfología es una rama de la geografía y de la geología que tiene como objetivo el estudio de las formas de la superficie terrestre enfocado en describir, entender su génesis y su actual comportamiento.

Por su campo de estudio, la geomorfología tiene vinculaciones con otras ciencias. Uno de los modelos geomorfológicos más popularizados explica que las formas de la superficie terrestre son el resultado de un balance dinámico —que evoluciona en el tiempo— entre procesos constructivos y destructivos, dinámica que se conoce de manera genérica como ciclo geográfico.

La geomorfología se centra en el estudio de las formas del relieve, pero dado que estas son el resultado de la dinámica litosférica que en general integra, como insumos, conocimientos de otras ramas de la Geografía física, tales como la climatología, la hidrografía, la pedología, la glaciología, y también de otras ciencias, para abarcar la incidencia de fenómenos biológicos, geológicos y antrópicos, en el relieve. La geomorfología es una ciencia relacionada tanto con la geografía humana (por causa de los riesgos naturales y la relación del hombre con el medio) como con la geografía matemática (por causa de la topografía).

Geoquímica

La geoquímica es la ciencia —una especialidad de las ciencias de la Tierra— que utiliza las herramientas y los principios de la química y de la geología para explicar los mecanismos detrás de los principales sistemas geológicos como la corteza terrestre y sus océanos. El reino de la geoquímica se ha extendido más allá de la Tierra, abarcando todo el sistema solar y ha hecho importantes contribuciones a la comprensión de una serie de procesos que incluyen la convección del manto, la formación de planetas y los orígenes del granito y del basalto.

Estudia la composición y dinámica de los elementos químicos en la Tierra, determinando su abundancia absoluta y relativa y su distribución. También estudia la migración de esos elementos entre las diferentes geósferas —litósfera, hidrósfera, atmósfera y biósfera— utilizando como principales evidencias las transformaciones de las rocas y de los minerales que componen la corteza terrestre, con el propósito de establecer leyes sobre las que se base su distribución.

Los principales elementos químicos en función de su abundancia, denominados también como «elementos mayoritarios» en una escala de mayor a menor, son: oxígeno, silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio y magnesio.

Geofísica

La geofísica es la ciencia que estudia la Tierra desde el punto de vista de la física. Su objeto de estudio abarca todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra. Al ser una disciplina principalmente experimental, usa para su estudio métodos cuantitativos físicos como la física de reflexión y refracción de ondas mecánicas, y una serie de métodos basados en la medida de la gravedad, de campos electromagnéticos, magnéticos o eléctricos y de fenómenos radiactivos. En algunos casos dichos métodos aprovechan campos o fenómenos naturales (gravedad, magnetismo terrestre, mareas, terremotos, tsunamis, etc.) y en otros son inducidos por el hombre (campos eléctricos y fenómenos sísmicos).

Dentro de la geofísica se distinguen dos grandes ramas: la geofísica interna y la geofísica externa.

Hidrogeología

La hidrogeología es la rama de la geología aplicada, dentro de la geodinámica externa, que estudia las aguas subterráneas en lo relacionado con su origen, su circulación, sus condicionamientos geológicos, su interacción con los suelos, rocas y humedales (freatogénicos); su estado (líquido, sólido y gaseoso) y propiedades (físicas, químicas, bacteriológicas y radiactivas) y su captación.

Los estudios hidrogeológicos son de especial interés no solo para la provisión de agua a la población sino también para entender el ciclo vital de ciertos elementos químicos, como así también para evaluar el ciclo de las sustancias contaminantes, su movilidad, dispersión y la manera en que afectan al medio ambiente, por lo que esta especialidad se ha convertido en una ciencia básica para la evaluación de sistemas ambientales complejos.

El abordaje de las cuestiones hidrogeológicas abarca: la evaluación de las condiciones climáticas de una región, su régimen pluviométrico, la composición química del agua, las características de las rocas como permeabilidad, porosidad, fisuración, su composición química, los rasgos geológicos y geotectónicos, es así que la investigación hidrogeológica implica, entre otras, tres temáticas principales:

• el estudio de las relaciones entre la geología, las cuevas y las aguas subterráneas;

• el estudio de los procesos que rigen los movimientos de las aguas subterráneas en el interior de las rocas y de los sedimentos;

• el estudio de la química de las aguas subterráneas (hidroquímica e hidrogeoquímica).

La hidrogeología es una de las principales disciplinas estudiadas en las ciencias del karst, objeto de la espeleología.

Conclusión

Gracias a todos por leer estas publicaciones, amar y cuidar a los geólogos y la geología sin ella, estamos perdidos. 

Podéis aprender mucho más en el Glosario de geología y de los científicos destacados de la misma. 

Os dejo la bibliografía…

Bibliografía

Real Academia Española y Asociación de Academias de la Lengua Española (2014). «geo-». Diccionario de la lengua española (23.ª edición). Madrid: Espasa. ISBN 978-84-670-4189-7.

Real Academia Española y Asociación de Academias de la Lengua Española (2014). «-logía». Diccionario de la lengua española (23.ª edición). Madrid: Espasa. ISBN 978-84-670-4189-7.

Piera, Juan Vilanova y (1876). La creacion: historia natural, escrita por una sociedad de naturalistas. Montaner y Simon. 

Alvarez & Leitao, 2010. The neglected early history of geology: The Copernican Revolution as a major advance in understanding the Earth. Geology, March 2010, v. 38, p.231-234,

Romm, James (3 de febrero de 1994), «A New Forerunner for Continental Drift», Nature 367 (6462): 407-408, Bibcode:1994Natur.367..407R, doi:10.1038/367407a0..

Redfern, Martin (2013-03). 50 cosas que hay que saber sobre la Tierra. Grupo Planeta (GBS). ISBN 9788434406391. 

Artículo escrito por Ana María Morón Usero.

Gracias por leer. Que la ciencia y la fuerza os acompañen