El término «procesos geológicos» describe las fuerzas naturales que dan forma a la estructura física de un planeta. La tectónica de placas, la erosión, la meteorización química y la sedimentación son ejemplos de fuerzas que afectan significativamente la superficie de la Tierra y explican sus principales características. Estos procesos son estudiados de cerca por geólogos y científicos de la tierra para mejorar su comprensión de la historia del planeta; para ayudar a localizar recursos útiles, como minerales metálicos; y para ayudar a predecir eventos potencialmente desastrosos, como terremotos, tsunamis y erupciones volcánicas.
Tectónica de placas
Al mirar la Tierra desde el espacio, da una impresión de serenidad total e inamovible. La historia del planeta, sin embargo, está dominada por la división y unión de masas de tierra para formar nuevos continentes que cambian sus posiciones de forma continua. Estos procesos geológicos están impulsados por la tectónica de placas y ocurren en escalas de tiempo que son demasiado largas para que los humanos las aprecien directamente. La corteza terrestre consta de “placas” sólidas de roca que flotan sobre un material más denso, pero semilíquido, que se encuentra debajo. Las corrientes de convección en este material, conocido como manto, hacen que estas placas, que forman los continentes, se muevan con el tiempo.
A veces, las placas continentales chocan entre sí, formando cadenas montañosas como el Himalaya. Las placas también pueden separarse, como está sucediendo hoy en el Valle del Rift de África. Si uno pudiera ver el planeta como era hace aproximadamente 250 millones de años, se vería muy diferente a su apariencia actual. Se cree que, en ese momento, todos los continentes estaban unidos en un enorme «supercontinente» que los investigadores llaman Pangea. Hace unos 200-225 millones de años, impulsada por procesos tectónicos, esta masa de tierra comenzó a fragmentarse en pedazos más pequeños, formando finalmente los continentes modernos.
Los procesos tectónicos también pueden unir continentes. Algunos geólogos piensan que la Tierra ha pasado por varios ciclos en los que enormes masas de tierra se han dividido para formar continentes más pequeños que luego se han fusionado nuevamente. Es posible que haya habido varios supercontinentes anteriores.
La corteza terrestre consta de dos capas: la corteza continental y, debajo de ella, la corteza oceánica, que está compuesta por rocas más densas. La corteza oceánica está expuesta debajo de los océanos. Bajo el Océano Atlántico, está surgiendo nuevo material del manto para formar una cresta oceánica a medida que América y Europa se separan cada vez más. En otras áreas, incluida la costa oeste de América del Sur, la corteza oceánica se hunde bajo la corteza continental en lo que se denomina zona de subducción. La fricción producida por este proceso ha provocado el vulcanismo en esta zona, formando la cordillera de los Andes.
La tectónica de placas explica por qué los terremotos y la actividad volcánica tienden a ocurrir alrededor de los bordes de los continentes. Estas son las áreas de mayor actividad geológica, donde la subducción o el movimiento de las placas continentales entre sí pueden resultar en eventos violentos. Desafortunadamente, un gran número de personas vive en áreas geológicamente activas cerca de los límites de las placas, pero los humanos están comenzando a desarrollar los medios para predecir desastres. Al monitorear de cerca cosas como pequeños movimientos de rocas, fracturas e hinchazón del suelo, los científicos a veces pueden emitir advertencias anticipadas de terremotos y erupciones volcánicas.
La comprensión de los procesos geológicos involucrados en la tectónica de placas también puede ayudar a localizar valiosos recursos minerales. El material de las cortezas continental y oceánica, y del manto, varía en su composición mineral. Los geólogos pueden trazar los límites de las placas y mapear las posiciones probables de diferentes tipos de corteza y manto de roca. Combinando esto con el conocimiento de los puntos de fusión de los minerales y las secuencias en las que cristalizan, puede ser posible, por ejemplo, adivinar la ubicación probable de un depósito de mineral de cobre dentro de una gran masa de magma solidificado.
Erosión
Cuando la roca se desgasta por el agua, el hielo o incluso el viento, esto se conoce como erosión. Es uno de los procesos geológicos más importantes y, con el tiempo, puede transformar paisajes. Las partículas de arena transportadas por el agua o el viento tienen un efecto abrasivo y pueden esculpir la roca en nuevas formas a gran escala. Algunas de las características terrestres más dramáticas son producidas por el hielo en forma de glaciares. La arena y los fragmentos de roca incrustados en el hielo raspan la roca, alterando el paisaje a gran escala.
La elevación de la tierra provocada por la colisión de dos placas continentales se combina con las fuerzas de la erosión para formar cadenas montañosas como el Himalaya o los Alpes. El agua forma los valles de los ríos, lo que ayuda a dar forma a la cordillera, pero cuando la tierra se eleva lo suficiente para la nieve permanente, se forman glaciares. Estos ríos de hielo de movimiento lento surcan valles empinados y de fondo plano, crestas estrechas y picos piramidales agudos, produciendo las cadenas montañosas que la mayoría de la gente conoce hoy en día. El Matterhorn en los Alpes suizo-italianos es un ejemplo clásico de pico piramidal.
El agua corriente también tiene un gran impacto en los paisajes. Forma valles fluviales y desfiladeros, según la naturaleza del terreno. Uno de los ejemplos más espectaculares de erosión hídrica es el Gran Cañón, un desfiladero de más de una milla (unos 6,000 pies o 1.83 km) de profundidad que marca el paisaje de Arizona. Se formó durante un período de aproximadamente 17 millones de años.
La erosión eólica también puede contribuir a la configuración de los paisajes, aunque generalmente a menor escala. Las características causadas por esta forma de erosión generalmente se encuentran en áreas muy secas. El viento puede eliminar el material suelto del suelo, formando depresiones que pueden ser bastante grandes, como la depresión de Qattara en Egipto. La arena y la arena arrastradas por el viento pueden producir características del paisaje a menor escala, como yardangs: crestas largas y suaves alineadas con la dirección habitual del viento.
Meteorización química
La roca puede reaccionar con sustancias presentes en el agua o en el aire, produciendo meteorización química. Cuando las rocas que se forman en las profundidades subterráneas quedan expuestas en la superficie, pueden cambiar lentamente de color y desmoronarse debido a los compuestos de hierro que reaccionan con el oxígeno del aire, por ejemplo. El material resultante, más débil, puede comenzar a formar suelos o puede erosionarse y depositarse en otro lugar.
Otro ejemplo común es la disolución de la piedra caliza con agua ácida. El agua puede acidificarse por compuestos orgánicos o absorbiendo gases volcánicos. La piedra caliza se compone principalmente de carbonato de calcio, que reacciona fácilmente con los ácidos. Las cuevas y los sumideros son resultados comunes de la erosión química de la piedra caliza. Dentro de las cuevas, las estalagmitas y estalactitas se forman con el tiempo a través del goteo y la evaporación del agua que contiene material rocoso disuelto.
Sedimentación
El material suspendido o disuelto en agua forma una roca mediante un proceso conocido como sedimentación o deposición. Esto puede suceder a través de la acumulación y compactación de pequeñas partículas a medida que se asientan fuera del agua, o por evaporación que provoca la cristalización de sustancias químicas disueltas. Las rocas formadas de esta manera se denominan rocas sedimentarias. Los ejemplos incluyen arenisca, que se forma a partir de granos de arena; piedra caliza, que consiste en las conchas de pequeños organismos; y depósitos de sal y yeso, que se forman a partir de la evaporación del agua que contiene estos minerales. A veces, las rocas sedimentarias pueden acumularse en capas de varios kilómetros de espesor.
Las rocas sedimentarias pueden contener fósiles, que es mucho más probable que se conserven en este tipo de rocas que en aquellas que han sido sometidas a altas temperaturas. Los geólogos y paleontólogos han podido reconstruir la historia de la vida en el planeta analizando rocas sedimentarias y fósiles. Los organismos marinos fosilizados que se encuentran en las cimas de las montañas lejos del mar fueron una indicación temprana de que el movimiento de la roca, tanto horizontal como vertical, había tenido lugar a gran escala en algún momento del pasado. Fueron las similitudes en fósiles de cierta edad en diferentes continentes las que llevaron finalmente a la teoría de la tectónica de placas.
La hipótesis de que el impacto de un meteorito pudo haber causado la extinción de los dinosaurios surgió del descubrimiento de una capa rica en iridio, un metal raro, en un sedimento que data aproximadamente del momento de la extinción. Esta capa se encuentra en partes muy separadas del mundo donde se expone roca de la edad adecuada, lo que sugiere que probablemente provino de una fuente externa que causó un evento que tuvo un impacto extremadamente amplio.