Fundamentos de Geología
¿Qué es la Geología?
Es la ciencia que estudia las características, origen y transformación de nuestro planeta a lo largo del tiempo.
¿Qué postula la Teoría de la Tectónica de Placas?
La corteza terrestre está formada por placas rígidas en movimiento. Sus bordes interactúan, creando volcanes, fallas y montañas.
¿Qué postula la Teoría de la Deriva Continental?
Es una teoría anterior que postulaba que los continentes se mueven sobre el magma, convergiendo o divergiendo entre ellos.
¿Qué es la Orogénesis?
Es un proceso geológico interno que consiste en la formación de relieve (montañas y cordilleras) por el movimiento de las placas tectónicas.
¿Qué es la Erosión?
Es el deterioro y transporte de rocas y suelos por agentes externos como el agua, el viento, el hielo o la gravedad.
¿Qué es la Meteorización?
Es la desintegración y descomposición de las rocas en la superficie terrestre por la acción de agentes atmosféricos y biológicos. No implica transporte.
¿Qué es una zona de subducción?
Es donde una placa tectónica se hunde debajo de otra. Estas zonas generan la mayor actividad sísmica y volcánica del mundo.
Tipos de Fallas Geológicas
- ¿Qué tipo de falla se asocia a un esfuerzo compresional? Falla inversa.
- ¿Qué tipo de falla se asocia a un esfuerzo tensional? Falla normal.
- ¿Qué tipo de falla se asocia a un esfuerzo de cizalle? Falla de rumbo o de cizalle.
Tipos de Rocas y Minerales
¿Qué son las rocas ígneas?
Rocas que se forman a partir del enfriamiento del magma. Ejemplos: Granito, Basalto.
¿Qué son las rocas sedimentarias?
Rocas que se forman por la acumulación o precipitación de partículas de otras rocas, transportadas por agentes como el agua o el viento. Ejemplos: Caliza, Arenisca, Conglomerado.
¿En qué tipo de rocas se producen procesos diagenéticos?
En rocas sedimentarias (Conglomerados, Lutitas, Areniscas, Calizas).
¿Qué es el proceso diagenético?
Es un proceso físico y químico que ocurre después de la sedimentación. Consiste en la consolidación de los sedimentos a través de la compactación y la cementación, transformándolos en rocas sólidas.
¿Qué materiales sufren transformaciones diagenéticas?
Gravas, Arenas y Arcillas.
¿Cómo se forman los depósitos sedimentarios?
Se forman a partir del transporte y acumulación de partículas por agentes como el agua, el hielo y el viento. Según el tipo de transporte, se clasifican en:
- Glaciar (hielo)
- Fluvial (agua)
- Eólico (viento)
¿Qué son las rocas metamórficas?
Rocas que surgen de la transformación de rocas preexistentes (ígneas, sedimentarias o metamórficas) debido a cambios en la presión y temperatura. Ejemplos: Mármol, Cuarcita, Pizarra.
Modos de Ocurrencia de Rocas Ígneas
¿Cuáles son los dos modos de ocurrencia de las rocas ígneas?
Intrusivas y Extrusivas.
¿Qué diferencia a las rocas intrusivas de las extrusivas?
Las rocas intrusivas se enfrían lentamente dentro de la corteza (ej. granito), mientras que las extrusivas se enfrían rápidamente en la superficie (ej. basalto o pumita).
Minerales
Menciona 4 minerales comunes que forman rocas.
- Feldespatos
- Cuarzos
- Micas
- Piroxenos
¿Qué es un mineral?
Un mineral es un sólido de origen natural e inorgánico, con una composición química y una estructura atómica definida.
¿Qué se utiliza para identificar los minerales?
Se utiliza la dureza, el color, el brillo, la forma cristalina, la exfoliación y la densidad.
Formación y Tipos de Suelos
¿Cuál es el origen de los suelos?
Se forman por la acción de agentes geológicos, climáticos y orgánicos sobre las rocas de la corteza terrestre.
¿Qué son los suelos residuales?
Suelos que se han formado en el mismo lugar donde se encuentra la roca original, sin ser transportados.
¿Qué son los suelos transportados?
Suelos que han sido movidos desde su lugar de origen y depositados en otro sitio por agentes como el agua, el viento o la gravedad.
¿Qué es el ciclo roca-suelo?
Es el proceso natural en el que una roca se transforma en suelo a través de la meteorización y la erosión.
¿Cuáles son las fases del proceso de formación de suelos (Ciclo Roca-Suelo)?
Las fases principales son:
- Meteorización y Erosión: La roca se fragmenta y descompone.
- Transporte y Depósito: Los fragmentos se mueven y se acumulan.
- Diagénesis/Litificación: Los sedimentos se consolidan para formar rocas sedimentarias.
¿Cómo se relaciona la meteorización con los tipos de suelo?
La meteorización es la primera etapa en la formación del suelo.
- Si los productos de la meteorización permanecen en el lugar de la roca original, forman suelos residuales.
- Si los productos son transportados por agentes externos como el agua o el viento, forman suelos transportados.
Procesos de Erosión y Transporte
Explica la erosión química y sus factores.
La erosión química es la descomposición de las rocas y suelos por reacciones químicas. Sus factores son:
- Hidrólisis: Descomposición de sustancias orgánicas e inorgánicas complejas en otras más sencillas por acción del agua.
- Oxidación: Un mineral cede electrones, lo que causa cambios en su estructura y color, aumentando su estado de oxidación.
- Disolución: La disolución de minerales solubles en agua, que implica la desunión o separación de partículas.
Explica la erosión física y sus factores.
La erosión física es la desintegración de las rocas en fragmentos más pequeños sin alterar su composición. Sus factores son:
- Cambios de temperatura: La expansión y contracción de los minerales por las variaciones de temperatura.
- Acción orgánica: Las raíces de las plantas y la actividad de organismos que rompen la roca.
- Crecimiento de cristales: El agua en las fisuras se congela y expande, ejerciendo presión y fracturando la roca.
- Abrasión por agua: El arrastre de partículas por ríos y corrientes que chocan contra las rocas.
- Abrasión por viento: Las partículas transportadas por el viento chocan y desgastan las rocas.
¿Qué tipos de transporte de suelos existen?
- Gravedad: Deslizamientos y caída de rocas.
- Glaciar: Movimiento de masas de hielo.
- Fluvial: Transporte por corrientes de agua.
- Eólico: Transporte por el viento.
Propiedades Físicas del Suelo
¿Qué son las propiedades de estado (o índice) del suelo?
Son propiedades físicas que permiten diferenciar un suelo de otro y entender sus condiciones y comportamiento.
¿Cuáles son las fases del suelo?
El suelo está compuesto por tres fases:
- Fase sólida: Partículas minerales y materia orgánica.
- Fase líquida: Agua y sales minerales disueltas.
- Fase gaseosa: Aire y vapor de agua.
Explica el diagrama de fases.
Es una representación volumétrica y gravimétrica de las tres fases del suelo (sólida, líquida y gaseosa).
¿Cómo se determina la granulometría de un suelo?
Se determina por el análisis granulométrico, que puede ser:
- Por tamizado: Para suelos gruesos.
- Por sedimentación o hidrómetro: Para suelos finos.
¿Qué son los Límites de Atterberg?
Son el contenido de agua en el que los suelos finos cambian de estado, de líquido a plástico y de plástico a semisólido. Son:
- Límite líquido (LL): Contenido de agua en la transición de líquido a plástico.
- Límite plástico (LP): Contenido de agua en la transición de plástico a semisólido.
- Límite de retracción (LR): Contenido de agua en la transición de semisólido a sólido.
¿Qué es el índice de plasticidad (IP)?
Es la diferencia entre el límite líquido (LL) y el límite plástico (LP).
IP = LL - LP
Clasificación de Suelos
¿Cuál es el objetivo de la clasificación de suelos?
Establecer un lenguaje común en la ingeniería geotécnica para relacionar las propiedades de los suelos con grupos específicos.
¿Qué sistemas de clasificación de suelos son los más importantes?
Los principales son:
- Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (USCS)
- Sistema de Clasificación AASHTO
¿Cuáles son los indicadores de clasificación?
Los indicadores utilizados para clasificar un suelo son: Granulometría, Límites de Atterberg, Contenido de materia orgánica.
¿Qué es el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (USCS)?
Es un sistema de clasificación para partículas de tamaño menor a 3 pulgadas, utilizado principalmente en obras civiles.
¿Qué son los suelos gruesos?
Suelos donde más del 50% del material es retenido por la malla N°200. Se subdividen en:
- Gravas (G): Más del 50% del material grueso es retenido por la malla N°4.
- Arenas (S): Más del 50% del material grueso pasa la malla N°4.
¿Qué son los suelos finos?
Suelos donde más del 50% del material pasa por la malla N°200. Se subdividen en:
- Limos y Arcillas inorgánicas (M, C): Con baja o alta plasticidad.
- Limos y Arcillas orgánicas (O): Con baja o alta plasticidad.
Movimiento del Agua en el Suelo
¿Cuáles son las cuatro zonas con diferentes características que se identifican en el movimiento del agua en el suelo y subsuelo?
- Zona no saturada (Agua gravífica)
- Zona capilar
- Zona saturada (Agua intersticial)
- Agua retenida en poros no drenables y Agua en combinación química con la roca.
¿Qué es el «Agua capilar» y cómo se encuentra la presión en esta zona?
En esta zona, el agua se encuentra a presión negativa por capilaridad.
¿De qué factores depende la permeabilidad del suelo?
La permeabilidad del suelo depende de:
- La granulometría del suelo.
- La densidad del suelo.
- La forma y orientación de las partículas del suelo.
- El tamaño de los poros y la distribución de las partículas.
- La viscosidad y la densidad del fluido.
- La estructura del suelo.
¿Qué se entiende por «Erosión Interna» en el suelo?
Es cuando un flujo de agua en el suelo posee una fuerza erosiva que arrastra las partículas del suelo. Ocurre cuando las fuerzas erosivas son mayores que las fuerzas resistentes del suelo.
¿Qué es una «pérdida de carga ΔH» en el movimiento del agua en el suelo?
Cualquier obstáculo que se oponga al paso del agua (partículas de suelo) entre dos puntos, resultando en una disminución de la carga hidráulica. Para que exista flujo, debe haber una diferencia de carga hidráulica.
¿Qué representa el coeficiente de permeabilidad (k) de un suelo?
El coeficiente de permeabilidad (k) de un suelo representa su capacidad para permitir que el agua fluya a través de él.
Fenómenos Geotécnicos Relacionados con el Agua
¿Qué es el sifonamiento en el suelo?
Es un fenómeno donde un flujo ascendente de agua disminuye el esfuerzo efectivo entre las partículas del suelo, reduciendo su resistencia al corte.
¿Qué es la licuación o licuefacción del suelo?
Fenómeno en suelos saturados y sueltos (como arenas finas o limos) donde fuerzas cíclicas rápidas (terremotos) aumentan las presiones intersticiales, anulando los esfuerzos efectivos y haciendo que el suelo se comporte como un líquido.
¿Cuáles son las tres condiciones necesarias para que ocurra el proceso de licuación?
- Condición de estado (suelo saturado y suelto).
- Condición de activación (esfuerzo de corte por sismo).
- Condición de continuación (carga de tensión permanente).
¿Cuáles son algunas soluciones para evitar la licuación del suelo?
- Compactar el suelo.
- Estabilizar el suelo.
- Extraer el agua.
¿Cuáles son los supuestos principales para la aplicación de la Teoría de Boussinesq?
- El esfuerzo es proporcional a la deformación.
- El suelo es homogéneo, elástico e isótropo.