CURSO GEOLOGIA GENERAL

PROFESOR

ING. WALTER MORALES PAETAN

FACULTAD DE INGENIERIA DE PETROLEO

GAS NATURAL Y PETROQUIMICA

Agosto 2012

GEOLOGIA GENERAL

• Este curso de Geología General

que ha sido elaborado

exclusivamente para Ingenieros

de Petróleo, Petroquímicos,

Geólogos Petroleros y Geofísicos

Petroleros

GEOLOGIA Etimológicamente, la palabra geología viene del griego "geo", tierra, y logos", tratado, es decir, tratado o conocimiento de la Tierra. La Geología es una ciencia multifacética, la cual tiene por objeto investigar la composición, estructura, origen y evolución de la tierra. Esto permite juzgar las condiciones físico-geográficos de sectores aislados de la superficie terrestre en épocas geológicas remotas. Su estudio abarca el proceso de la formación de las montañas, las rocas, los minerales, los restos orgánicos fosilizados, etc.

En otras palabras, la geología es el campo de la ciencia que se interesa por el origen del planeta Tierra, su historia, su forma, la materia que lo configura y los procesos que actúan o han actuado sobre él. Es una de las muchas materias relacionadas como ciencias de la Tierra, o geociencias.

En su acepción más amplio, la geología abarca el estudio de la litosfera, de los océanos y de la atmósfera, aunque probablemente por tradición la geología ha centrado su interés principalmente en la litosfera, tratando de explicar la historia de su evolución, sus características y el conjunto de fenómenos que en ella tienen lugar.

Esta es una imagen de la Tierra y sus capas internas.

Interior de la Tierra

• El interior de la Tierra está hecho de roca y metal. Tiene cuatro capas principales: 1) El núcleo interno: un núcleo sólido de metal 2) El núcleo externo: un núcleo fundido líquido 3) El manto: denso y básicamente roca sólida 4) La corteza: material rocoso delgado

REGÍMENES TECTÓNICOS Y PROCESOS GLOBALES

LA ESTRUCTURA DE LA TIERRA

• Se puede establecerse según dos criterios diferentes.

• Según su composición química, el planeta puede dividirse en: corteza, manto y núcleo (externo e interno).

• Según sus propiedades físicas se definen la litosfera, la astenosfera, la mesosfera y el núcleo(externo e interno).

-La litosfera esta compuesta fundamentalmente de silicio y magnesio llamada SIMA, y otra compuesta de aluminio y silicio SIAL que forman la raíz de las montañas

Estructura en capas de la Tierra.

• (1) el núcleo interno, (2) el núcleo externo, (3) manto inferior, (4) el manto superior, (5) litosfera, (6) la corteza

CORTEZA TERRESTRE

• Se denomina corteza terrestre a la corteza planetaria de la Tierra, la capa más superficial y su estructura geológica. Su espesor varía de 12 km, en el fondo oceánico, hasta 60 km en las zonas montañosas de los continentes; los elementos más abundantes de esta capa son el silicio, el oxígeno, el aluminio y el magnesio. La corteza de la Tierra ha sido generada por procesos ígneos, y estas cortezas son más ricas en elementos incompatibles que sus mantos subyacentes.

TIPOS DE CORTEZA

Corteza oceánica

Corteza continental

Manto.

La corteza oceánica cubre aproximadamente el 75% de la superficie planetaria.

Es más delgada que la continental

La corteza continental es de naturaleza menos homogénea, ya que está formada

por rocas con diversos orígenes como Ígneas, Metamórficas y Sedimentarias

LITOSFERA

• La litosfera o litósfera(del griego λίθος, "piedra" y σφαίρα, "esfera") es la capa superficial de la Tierra sólida, caracterizada por su rigidez. Está formada por la corteza terrestre y por la zona contigua, la más externa, del manto residual, y «flota» sobre la astenosfera, una capa «blanda» que forma parte del manto superior. Es la zona donde se produce, en interacción con la astenosfera, la tectónica de placas

LITOSFERA (Manto superior)

Este dibujo muestra a la litosfera de la Tierra (corteza y manto superior)

sobre la astenosfera.

Litosfera Litosfera

Corteza Continental Corteza Oceánica

Convergencia Oceánica - Continental

Astenosfera

PLACA DE NAZCA

CONTINENTE SUBAMERICANO

LITOSFERA • La litosfera está fragmentada en una serie de

placas tectónicas o litosféricas, en cuyos bordes se concentran los fenómenos geológicos endógenos, como el magmatismo (incluido el vulcanismo), la sismicidad o la orogénesis. Las placas pueden ser oceánicas o mixtas, cubiertas en parte por corteza de tipo continental.

CONCEPTO DE MAGMATISMO Y VULCANISMO

• Actividades magmáticas (magmatismo).− es todos

aquellos fenómenos que se originan desde la fusión

hasta el enfriamiento de un magma.

• Vulcanismo.− es uno de los principales procesos

geológicos y abarca el origen, movimiento y

solidificación de la roca fundida. También debajo de la

superficie terrestre se efectúa extensamente el

vulcanismo. La roca fundida subterránea se llama

magma, al enfriarse forma la roca ígnea y puede

alcanzar la superficie a través de fisuras o erupciones

volcánicas en cuyo caso se llama lava. A este proceso

geológico se le atribuye la formación del globo terrestre.

Una imagen de la corteza de la Tierra que muestra los continentes, así como la topografía submarina.

Una imagen de la corteza de la Tierra que muestra los continentes, así como Limites de placas convergente.

LA GEOLOGIA • La Geología no sólo implica el estudio de la

superficie terrestre, también se interesa por el interior del planeta. Este conocimiento es de interés científico básico y está al servicio de la humanidad. De esta forma, la geología aplicada se centra en la búsqueda de minerales útiles en el interior de la tierra, la identificación de entornos estables, en términos geológicos, para las construcciones humanas y la predicción de desastres naturales asociados con las fuerzas geodinámicas que se describen más adelante.

DISCIPLINAS QUE COMPONEN LA GEOLOGÍA

• La geología se ocupa de la historia de la Tierra, e incluye la historia de la vida, y cubre todos los procesos físicos que actúan en la superficie o en la corteza terrestre, o sea, estudia también las interacciones entre las rocas, los suelos, el agua, la atmósfera y las formas de vida. En la práctica, los geólogos se especializan en una rama, física o histórica, de la geología. La geología física incluye campos como geofísica, petrología y mineralogía, y está enfocada hacia los procesos y las fuerzas que dan forma al exterior de la Tierra y que actúan en su interior. Mientras, la geología histórica está interesada por la evolución de la superficie terrestre y de sus formas de vida e implica investigaciones de paleontología, de estratigrafía, de paleografía y de geocronología.

LA GEOLOGIA SE SUBDIVIDE EN DISCIPLINAS

• En función de la diversidad de objetivos

– La observación de la evolución terrestre a lo largo del tiempo es el campo de la Geología histórica y de la Paleogeología;

– De los procesos que se producen en el seno de la Tierra se ocupa la Geodinámica que puede dividirse en Geodinámica interna (Tectónica, Sismología, Vulcanología) y Geodinámica externa (Geomorfología, Hidrología, Glaciología, etc.);

– Del estudio de las sustancias que constituyen la Tierra es cubierto por la Cristalografía, la Mineralogía y la Petrografía;

– Finalmente, las aplicaciones prácticas de los recursos del subsuelo constituyen el dominio de la Geología económica.

DISCIPLINAS DE LA GEOLOGIA

GEOLOGIA HISTORICA

GEOLOGIA DINAMICA

ESTRATIGRAFIA TECTONICA

GEOLOGIA HISTORICA • Analiza el tiempo geológico con el fin de establecer límites que

permitan la comparación entre puntos distintos del planeta y el estudio de la sucesión de acontecimientos geológicos desde el origen de la Tierra.

• Estudia la edad de las rocas, evolución del mundo orgánico, las condiciones físico-geográficas de la superficie terrestre, la situación tectónica y el carácter de la actividad magmática, así como la coincidencia lógica entre los yacimientos minerales y determinadas estructuras.

• Hoy en día, la gran cantidad de datos existentes del conjunto del planeta hace posible la elaboración de mapas paleogeográficos (que indican la historia de las grandes formaciones geológicas) para, casi todas las zonas y casi todos los periodos del tiempo.

Escala del Tiempo Geológico. La columna a la derecha es una ampliación de la porción superior de la columna izquierda.

Sabemos que la Tierra es muy vieja –

tiene aproximadamente 4.6 mil millones

de años.

A esta gran cantidad de tiempo se le

conoce como tiempo geológico.

Nuestra comprensión de la Tierra

proviene de sus rocas. Las rocas

que están expuestas sobre la superficie

de la Tierra tienen diferentes edades.

Algunas son realmente jóvenes y se han

formado durante los últimos millones de

años

Otras rocas son muy viejas - varios

millones y hasta miles de millones de

años de edad.

DISCIPLINAS DE LA GEOLOGIA

GEOLOGIA HISTORICA

GEOLOGIA DINAMICA

ESTRATIGRAFIA TECTONICA

GEOLOGIA DINAMICA

• La geología dinámica.- estudia diversos procesos bajo cuya influencia se producen cambios en la corteza terrestre, los cuales se desarrollan en el subsuelo y en la superficie y se conocen con el nombre de ciclo geológico. Estos a su vez se dividen:

– En procesos internos (exógenos) y

– en procesos externos (endógenos).

En procesos internos (exógenos)

• Dinámica interna

• Actividades magmáticas (magmatismo).−

• Vulcanismo.

• Terremotos.

• Maremotos.

• Tectonismo.

• Metamorfismo.

TERREMOTOS

Los terremotos o sísmos son movimientos de la corteza terrestre que se

producen por el roce de las placas tectónicas en las zonas de subducción.

También son frecuentes los movimientos sísmicos por efecto de la acción

de los volcanes

En procesos externos (endógenos)

• Dinámica externa Estudia los procesos geológicos externos causados por la energía atmosférica

• Acción atmosférica

• Acción geológica de los ríos

• Acción de los mares

• El proceso llamado gradación (intemperismo).

DISCIPLINAS DE LA GEOLOGIA

GEOLOGIA HISTORICA

GEOLOGIA DINAMICA

ESTRATIGRAFIA TECTONICA

ESTRATIGRAFIA

• La estratigrafía, como parte de la Geología, estudia aquellos estratos constituidos de cuerpos rocosos, reconociendo en ellos formas, composiciones litológicas, propiedades geofísicas y geoquímicas, secciones originarias, relaciones de edad, distribución y contenido fosilífero. Todas estas características sirven para reconocer y reconstruir secuencialmente eventos geológicos tales como el avance o retiro del mar, plegamientos o las extinciones ocurridas a determinados organismos en el transcurso del tiempo geológico.

ESTRATIFICACION DE ESTRATOS ROCOSOS

Estratificación. se llama estrato a cada una de las capas en que se presentan

divididos los sedimentos, las rocas sedimentarias y en la naturaleza es común

los sedimentos, que se encuentren en estratos o capas llamada estratificación

DISCIPLINAS DE LA GEOLOGIA

GEOLOGIA HISTORICA

GEOLOGIA DINAMICA

ESTRATIGRAFIA TECTONICA

TECTONICA

• Estudia la estructura y el carácter de los sedimentos que componen la corteza terrestre.

• El relieve actual de la Tierra es el resultado de un largo proceso. Según la teoría de la tectónica de placas la litosfera está dividida en diversas placas tectónicas que se desplazan lentamente, lo que provoca que la superficie terrestre esté en continuo cambio, teoría de la deriva continental.

LA TEORÍA DE LA TECTÓNICA DE PLACAS

• La teoría de la tectónica de placas, que ha reactualizado y explica la génesis de la teoría de Weneger, parte de la idea de que la superficie terrestre, la litosfera o parte más externa de la Tierra, está constituida por placas rígidas que se mueven flotando por encima de una zona de materiales plásticos en el manto superior, denominada astenosfera. Los movimientos de las placas litosféricas rígidas se producen debido a las corrientes de convección existentes en el manto y explican los orógenos y otros fenómenos geológicos, como la actividad sísmica y volcánica, que se produce en los límites o bordes de las placas.

Movimiento

de las

placas

tectónicas

durante la

historia

terrestre

Movimiento de las placas tectónicas durante la historia terrestre

EL MOVIMIENTO DE LAS PLACAS TECTONICAS DESDE EL PERMICO(240M) HASTA HOY

Las placas tectónicas de la Tierra. Los límites de las placas aparecen en rojo. Aprenda más sobre las características geológicas relacionadas con las tectónicas de placas de la Tierra en Este Dinámico Planeta

DISCIPLINAS DE LA GEOLOGIA

HIDROGEOLO0GIA GEOFISICA GEOQUIMICA SEDIMENTOLOGIA PALEONTOLOGIA GEOMORFOLOGIA

HIDROGEOLO0GIA

• Es el estudio de distribución de las aguas superficiales o subterráneas.

• La hidrogeología es la parte de la geología que estudia las aguas subterráneas.

• Como todos sabemos el vapor del agua de la atmósfera cuando se condensa produce la lluvia. Este agua al caer, una parte discurre por la superficie, dando lugar a los ríos lagos y océanos y otra se infiltra. El agua se infiltra en el terreno, discurriendo por el subsuelo y reapareciendo en la superficie a través de manantiales, ríos o el mar.

HIDROGEOLO0GIA

• La hidrogeología es una rama de las ciencias geológicas (dentro de la Geodinámica Externa), que estudia las aguas subterráneas en lo relacionado con su circulación, sus condicionamientos geológicos y su captación, así su definición dice «La hidrogeología es la ciencia que estudia el origen y la formación de las aguas subterráneas, las formas de yacimiento, su difusión, movimiento, régimen y reservas, su interacción con los suelos y rocas, su estado (líquido, sólido y gaseoso) y propiedades (físicas, químicas, bacteriológicas y radiactivas); así como las condiciones que determinan las medidas de su aprovechamiento, regulación y evacuación»

HIDROGEOLO0GIA

• Actualmente 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

DISCIPLINAS DE LA GEOLOGIA

HIDROGEOLO0GIA GEOFISICA GEOQUIMICA SEDIMENTOLOGIA PALEONTOLOGIA GEOMORFOLOGIA

GEOFISICA

• La Geofísica es la ciencia que se encarga del estudio de 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.

GEOFISICA • Estudian el campo geomagnético, el paleomagnetismo

en rocas y suelos, los fenómenos de flujo de calor en el interior terrestre, la fuerza de la gravedad y la propagación de ondas sísmicas (sismología), por ejemplo. El subsuelo, la geofísica aplicada investiga, las características de escala muy pequeña y poco profundas en la corteza, como pequeños domos, sinclinales y fallas. La geofísica de exploración combina la información física y geológica para resolver problemas prácticos relacionados con la búsqueda de petróleo y gas, con la localización de estratos de agua, con la detección de yacimientos minerales y con diversos tipos en la ingeniería civil.

EXPLORACION GEOFISICA POR HIDROCARBUROS

GEOFISICA

GRAVIMETRICO MAGNETICO SISMICO ELECTRICO

Usados en temas tales como prospecciones mineras petroleras,

prospecciones de Agua y estudio de estructuras geológicas en

escalas regionales

PROSPECCION GEOFISICA POR HIDROCARBUROS (3D)

DISCIPLINAS DE LA GEOLOGIA

HIDROGEOLO0GIA GEOFISICA GEOQUIMICA SEDIMENTOLOGIA PALEONTOLOGIA GEOMORFOLOGIA

GEOQUIMICA • La geoquímica se refiere a la química de la Tierra en su conjunto,

pero se divide en áreas como la geoquímica sedimentaria, la orgánica, el nuevo campo de la geoquímica del entorno. El origen y la evolución de los elementos terrestres y de las grandes clases de rocas y minerales son importantes para los geoquímicos. En especial estudian la distribución y las concentraciones de los elementos químicos en los minerales, las rocas, los suelos, las formas de vida, el agua y la atmósfera. El conocimiento de su circulación por ejemplo, los ciclos geoquímicos del carbono, el nitrógeno, el fósforo y el azufre tiene importancia práctica, así como el estudio de la distribución y abundancia de los isótopos y de su estabilidad en la naturaleza (Ciclo del carbono). La geoquímica de exploración, o de prospección, tiene aplicaciones prácticas en los principios geoquímicos teóricos de la búsqueda de minerales.

LA GEOQUIMICA

•La geoquímica es una rama de la geología que se relaciona a la investigación:

•En la exploración por hidrocarburos, la geoquímica orgánica es fundamental para los geólogos y exploracioncitas (Geoquímica del Petróleo)

•En el origen, distribución y caracterización de los yacimientos de petróleo, gas y carbón.

•En aéreas como prospección, exploración y origen de yacimientos minerales y hidrocarburos.

•En el área de la geoquímica de la contaminación y de la meteorización en los ambientes tropicales.

UNA FORMACION DE LUTITAS CON ALTO CONTENIDO

DE CARBONO ORGANICO (TOC)

ROCA GENERADORA DERIVADO DE

PLANTAS TERRIGENAS

DISCIPLINAS DE LA GEOLOGIA

HIDROGEOLO0GIA GEOFISICA GEOQUIMICA SEDIMENTOLOGIA PALEONTOLOGIA GEOMORFOLOGIA

PETROLOGIA

Sedimentología

• La sedimentología es la rama de la geología que se encarga de estudiar los procesos de formación, transporte y deposición de materiales que se acumulan como sedimentos en ambientes continentales y marinos y que normalmente forman rocas sedimentarias. Trata de interpretar y reconstruir los ambientes sedimentarios del pasado. Se encuentra estrechamente ligada a la estratigrafía, si bien su propósito es el de interpretar los procesos y ambientes de formación de las rocas sedimentarias y no el de describirlas como en el caso de aquella.

FORMACION DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

MATERIAL (Roca Origen)

METEORIZACION

EROSION Y TRANSPORTE

DEPOSITACION / PRECIPITACION

DIAGENESIS

ROCAS

SEDIMENTARIAS

BLANDAS

Rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas.

Medios Ambientes Sedimentarios Clástico

AREA DE ABASTECIMIENTO

DE SEDIMENTOS

ABANICO ALUVIAL

LACUSTRINO EOLICO

FLUVIAL

DELTA

MARINO

ZONA LITORAL

PLATAFORMA

Petrología

• La petrología es la rama de la geología que consiste en el estudio de las propiedades físicas, químicas, mineralógicas, espaciales y cronológicas de las asociaciones rocosas y de los procesos responsables de su formación. La petrografía, disciplina relacionada, trata de la descripción y las características de las rocas cristalinas determinadas por examen microscópico con luz polarizada

SECCION DELGADA DE UNA ARENISCA CON LUZ NATURAL

SECCION DELGADA DE UNA ARENISCA CON LUZ POLARIZADA

SECCION DELGADA

BUENA CLASIFICACION

POROSIDAD MUY BUENA

Mineralogía

• La mineralogía es la rama de la geología que estudia las propiedades físicas y químicas de los minerales que se encuentran en el planeta en sus diferentes estados de agregación.

• Por mineral se entiende una materia de origen inorgánico, que presenta una composición química definida además, generalmente, por una estructura cristalográfica (minerales cristales, de lo contrario son llamados minerales amorfos) y que suele presentarse en estado sólido y cristalino a la temperatura media de la Tierra, aunque algunos, como el agua y el mercurio, se presentan en estado líquido

SISTEMA CUBICO

SISTEMA HEXAGONAL

SISTEMA TRIGONAL O ROMBOÉDRICO

DISCIPLINAS DE LA GEOLOGIA

HIDROGEOLO0GIA GEOFISICA GEOQUIMICA SEDIMENTOLOGIA PALEONTOLOGIA GEOMORFOLOGIA

PALEONTOLOGIA

• La paleontología, estudio de la vida prehistórica, investiga la relación entre los fósiles de animales (paleozoología) y de plantas (paleobotánica) con plantas y animales existentes. La investigación de fósiles microscópicos (micropaleontología) implica técnicas distintas que la de especimenes mayores. Los fósiles, restos de vida del pasado geológico preservados por medios naturales en la corteza terrestre, son los datos principales de esta ciencia. La paleontografía es la descripción formal y sistemática de los fósiles (de plantas y de animales), y las paleontologías de invertebrados y vertebrados se consideran con frecuencia subdisciplinas separadas.

Paleontología

• La paleontología es una subdisciplina geológica que toma elementos de la biología para el estudio de los seres orgánicos desaparecidos, a partir de sus restos fósiles y su interpretación en términos de la historia de la vida en la Tierra.

FOSIL GUIA

• El geólogo británico William Smith fue el primer investigador conocido en emplear el concepto de fósiles guía. Observó que los estratos rocosos no se podían identificar con certeza basándose únicamente en el tipo de roca. Al utilizar el tipo y un único grupo de fósiles presentes en todos los estratos logró identificar estratos individuales en zonas geográficas muy extensas. Smith observó también que la secuencia de fósiles aparecía siempre en el mismo orden. Esta observación se conoció como 'principio de la sucesión faunística y florística'. Smith llegó a la conclusión de que las rocas formadas durante un tiempo geológico determinado podían identificarse por su contenido fósil característico.

PROCESO DE FOSILIZACION

HUELLAS EN LOS SEDIMENTOS

HUELLA DE UNA AVE Y UN REPTIL

Rhynchocéphale Un oiseau primitif

Edad Jurasico

POISSON-LUNE-Gyrodus POISSON A ECAILLES EMAILLEES

Dapedius punctatus

Fósiles de Plantas

Tropische Pflanze – Guajacites heeri

Planta tropical de Italia del Terciario

Oberkarbon 228 Mill.

Humbolt Universitat

Fósiles de Reptiles, Crustaceos y

Insecto

Stenophlebia amphitrite- Libellule

Jurasico Sup.150 Mill

REPTIL VOLADOR

Crustace decapode

AMONITE

DISCIPLINAS DE LA GEOLOGIA

HIDROGEOLO0GIA GEOFISICA GEOQUIMICA SEDIMENTOLOGIA PALEONTOLOGIA GEOMORFO

LOGIA

GEOMORFOLOGIA

• La GEOMORFOLOGIA tiene por objeto la descripción y la explicación del relieve terrestre, continental y marino, como resultado de la interferencia de los agentes atmosféricos sobre la superficie terrestre. Se puede subdividir, a su vez, en tres vertientes: G. Estructural que trata de la caracterización y génesis de las “formas del relieve”, como unidades de estudio. La G. Dinámica, sobre la caracterización y explicación de los procesos de erosión y meteorización por los principales agentes (viento y agua). Y la G. Climática, sobre la influencia del clima sobre la morfogénesis (dominios morfoclimáticos).

La geomorfología describe el relieve terrestre.

IMAGEN DE LA SUPERFICIE DE LA

TIERRA

FIN

GRACIAS POR SU ATENCION