Laboratorio de geología

Sigue a un magma basáltico mientras cristaliza bajo el volcán Cerro Ceniza, como roca volcánica o plutónica, o cambia a rocas metamórficas para seguir a una lutita que se transforma dentro de una cordillera.

1La lámina delgada

Imagina que en cada momento sacamos un poco de magma y lo enfriamos de golpe. Al microscopio veríamos los cristales que ya se habían formado (fenocristales) rodeados de vidrio.

1 mm

Basalto

Porcentaje modal estimado de fenocristales y vidrio. Los minerales que se forman primero se hunden y desaparecen de las lavas más evolucionadas, siguiendo la serie de reacción de Bowen.

2Clasificación en el diagrama TAS

El diagrama de álcalis totales contra sílice (Le Bas et al., 1986) clasifica las rocas volcánicas. Conforme cristalizan minerales pobres en sílice, el líquido se desplaza hacia la derecha.

3Diagramas de Harker

Cada óxido mayor contra el SiO₂. La forma de cada curva delata qué mineral se está formando: el MgO cae con el olivino, el CaO con el piroxeno y la plagioclasa, y el TiO₂ y el Al₂O₃ suben primero y caen después.

¿Qué observar? Busca los "quiebres" en las curvas. El Al₂O₃ deja de subir justo cuando la plagioclasa se vuelve abundante, y el TiO₂ cae cuando aparece la magnetita. Cada quiebre marca la entrada de un mineral nuevo.

4Tierras raras

Concentraciones normalizadas a condrita (McDonough y Sun, 1995). La línea punteada es el basalto inicial; la continua, el líquido actual.

Anomalía de Eu (Eu/Eu*)1.00

Fraccionamiento (La/Yb)_N—

Enriquecimiento de La× 1.0

¿Qué observar? Todo el patrón sube porque las tierras raras no caben en los cristales. El "valle" del Eu se profundiza cuando cristaliza mucha plagioclasa, y la hornblenda curva el patrón en forma de cuchara al atrapar las tierras raras medias.

5Procesos magmáticos

La cristalización no es lo único que cambia a un magma. Cada pestaña es un caso de estudio con su propio control.

¿Qué observar? Al 80 % de cristalización el Rb se multiplica casi 5 veces mientras el Ni prácticamente desaparece.

¿Qué observar? Con granate la razón La/Yb es mucho más alta porque el Yb se queda en el manto. Así estimamos la profundidad de fusión.

¿Qué observar? Un poco de basalto rico en Sr domina la señal isotópica. Rocas alineadas en esta hipérbola son una pista fuerte de mezcla.

¿Qué observar? La cristalización sola no cambia los isótopos de Sr; la asimilación sí.

1Construye una cuenca sedimentaria

Una plataforma marina recibe sedimento de un río mientras el nivel del mar sube y baja. Observa cómo la línea de costa avanza y retrocede, y cómo se apilan las capas en el pozo de exploración.

Cambios del nivel del mar 0 = nivel constante · 100 = oscilaciones grandes (como en las glaciaciones)

Aporte de sedimento del río Más aporte = la costa avanza hacia el mar (progradación)

Nivel del mar relativo—

Línea de costa—

Tendencia—

¿Qué observar? En el pozo, las facies que están lado a lado en la superficie aparecen una encima de otra (ley de Walther). Si la arena queda sobre la lutita, la costa avanzó hacia el mar (regresión); si la lutita cubre a la arena, el mar invadió el continente (transgresión).

2¿Qué puede mover un río? Diagrama de Hjulström

Durante una crecida del río Santa Rosa la velocidad del agua aumenta. Según el tamaño del grano, el agua lo erosiona del fondo, lo transporta o lo deja depositado.

¿Qué observar? La arena fina (~0.2 mm) es lo más fácil de erosionar. Las arcillas, aunque son diminutas, necesitan mucha velocidad para levantarse porque se pegan entre sí (cohesión), pero una vez en el agua viajan lejísimos.

1El reloj radiactivo

Cada cuadro es un átomo radiactivo (padre). Nadie sabe cuándo decaerá uno en particular, pero la mitad de ellos lo hará en un tiempo fijo: la vida media. Por eso el conjunto funciona como un reloj.

Vidas medias0

Tiempo real0

Átomos padre400

Edad calculada (D/P)—

¿Qué observar? La edad se calcula con t = ln(1 + D/P) / λ, contando hijos (D) y padres (P). Con pocos átomos la edad calculada "tiembla" alrededor de la real: por eso los laboratorios miden millones de átomos. Y cada sistema sirve para un rango: el ¹⁴C para restos de hasta ~50 mil años, el U–Pb para las rocas más antiguas de la Tierra. (En el caso del ¹⁴C, en la práctica no se mide el nitrógeno producido: se compara el ¹⁴C que queda con el que tienen los seres vivos.)

2La isócrona Rb–Sr

Un granito cristalizó hace tiempo. Todos sus minerales nacieron con la misma relación ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, pero distinta cantidad de rubidio. Con el tiempo, los minerales ricos en Rb producen más ⁸⁷Sr y los puntos se alinean en una recta cuya pendiente es la edad.

Pendiente de la isócrona0

Edad (desde la pendiente)0

(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) inicial0.7035

¿Qué observar? La recta gira alrededor del punto donde el Rb es cero: ese intercepto es la relación inicial y no cambia. La edad sale de la pendiente: t = ln(1 + m) / λ. Además, el intercepto nos dice de dónde vino el magma: valores cercanos a 0.703 indican manto; valores altos, corteza.

1Localiza el epicentro

Ocurre un sismo en algún lugar de la región. Las ondas P (rápidas) y S (lentas) viajan hacia tres estaciones sismológicas. Con la diferencia de llegada entre ambas ondas calculamos a qué distancia está el sismo de cada estación, y donde se cruzan los tres círculos está el epicentro.

🔺 Estaciones- - Onda P (6 km/s)— Onda S (3.5 km/s)○ Distancia calculada

¿Qué observar? Mientras más lejos está la estación, más se separan las ondas P y S en el sismograma. Con una sola estación sabes la distancia pero no la dirección; con tres, el epicentro queda determinado. Así trabaja el Servicio Sismológico Nacional.

2¿Qué tan grande es un sismo?

La escala de magnitud es logarítmica: cada punto más significa unas 32 veces más energía. Mueve la magnitud y compara.

Magnitud

Energía liberada

Equivale a

Energía frente a un M5

Sismos así en el mundo

1Nace un pórfido de cobre

Un intrusivo de composición intermedia se emplaza a 2–4 km de profundidad. Sus fluidos calientes, ricos en metales, alteran la roca alrededor en zonas concéntricas y depositan los sulfuros de cobre. Millones de años después, la erosión y el agua de lluvia pueden concentrar aún más el cobre.

Etapa—

Ley de cobre en la zona rica—

¿Qué observar? En el campo, un "sombrero" de óxidos rojizos (limonita) sobre roca con alteración fílica es una pista clásica: debajo puede estar la capa enriquecida con calcocita, la parte más rica del yacimiento. Así se descubrieron depósitos como Cananea y La Caridad en Sonora.

1Del esfuerzo a la falla

Las rocas aguantan esfuerzos hasta que el círculo de Mohr toca la envolvente de falla. En ese momento se rompen y los bloques se deslizan. La orientación del esfuerzo mayor (σ₁) decide qué tipo de falla se forma.

σ₁—

σ₃—

Estado—

Desplazamiento—

¿Qué observar? La falla no se forma a 45° de σ₁ sino a unos 30°: depende del ángulo de fricción de la roca. Por eso las fallas normales buzan cerca de 60° y las inversas cerca de 30°. Es la misma idea que el archivo de Círculos de Mohr, pero viéndola en la roca.

1Cristales en tres dimensiones

El acomodo ordenado de los átomos le da a cada mineral su forma y su simetría. Elige un cristal, gíralo con el botón o arrastrándolo, y muestra sus ejes de simetría.

2La luz polarizada y la birrefringencia

En nícoles cruzados, la mayoría de los minerales muestran colores de interferencia que dependen de su birrefringencia. Al girar la platina del microscopio, el grano se apaga cuatro veces por vuelta (extinción). Los minerales isótropos, como el granate, se quedan siempre negros.

Birrefringencia (Δn)

Retardo (30 µm)

Color de interferencia

¿Qué observar? El cuarzo da grises y blancos; el olivino, colores vivos de segundo orden; la calcita, un blanco nacarado de orden muy alto. Comparar colores con la carta de Michel-Lévy es una de las primeras herramientas para identificar minerales al microscopio.

Perfora la Tierra hasta el centro

El centro del planeta está a 6 371 km de nuestros pies. Nadie ha perforado ni el 0.2 % de ese camino. Enciende el taladro y descubre qué encontrarías, qué tan caliente está y cuánta presión soportarías.

Estás en:

Profundidad

Temperatura

Presión

Densidad de la roca

Del camino al centro

Caminando a 5 km/h tardarías

Valores aproximados basados en modelos sismológicos de la Tierra (PREM, Dziewonski y Anderson, 1981). Nadie ha medido directamente el interior profundo: todo lo sabemos por cómo viajan las ondas de los sismos.

Viaje de los continentes: de Pangea a hoy

Hace 200 millones de años todos los continentes estaban unidos en Pangea. Se han separado al ritmo al que crecen tus uñas, unos centímetros por año. Sigue a México (punto rojo) en su viaje.

Periodo geológico

¿Qué está pasando?

Reconstrucción esquemática con fines didácticos: las formas de los continentes son simplificadas y sus posiciones son aproximadas.

Construye tu volcán

Dos ingredientes deciden si un volcán derrama lava tranquilamente o explota: la sílice (que hace al magma espeso, como miel fría) y el gas disuelto (que actúa como el gas de un refresco agitado). Prepara tu magma y provoca la erupción.

Sílice (SiO₂) 45 % = basalto fluido · 75 % = riolita muy espesa

Gas disuelto (agua, CO₂) Poco gas = burbujeo suave · mucho gas = explosión

Tipo de erupción

Forma del volcán

Viscosidad del magma

Índice de explosividad (VEI)

Ejemplo real:

Tu vida en tiempo geológico

Escribe tu fecha de nacimiento y descubre todo lo que la Tierra ha hecho mientras tú vives. Al final, descarga tu tarjeta para compartirla.

Fecha de nacimiento

Tu tarjeta está lista para historias de Instagram, TikTok o Facebook. Etiqueta a @platicandodelatierra21 para que la compartamos.

Cifras aproximadas basadas en promedios globales: velocidades de placas tectónicas, catálogos de sismos del USGS y estimaciones de material extraterrestre que cae a la Tierra.

El viaje de un grano de arena

La arena que pisas en la playa alguna vez fue parte de una montaña. Acompaña a un grano de cuarzo en su viaje por el ciclo de las rocas. Antes de empezar, elige su destino.

Etapa

Tiempo transcurrido

Forma del grano

¿Sabías que…? Casi toda la arena de las playas es cuarzo porque es uno de los minerales más duros y resistentes: los feldespatos y las micas se deshacen en el camino. Un grano puede hacer este viaje varias veces a lo largo de cientos de millones de años.