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UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL Página 1 APROBADO EN EL CONSEJO DE FACULTAD DE INGENIERÍA CON EL ACTA 1943 DEL 6 DE DICIEMBRE DEL 2012 PROGRAMAS DE INGENIERÍA NOMBRE DE LA MATERIA PROFESOR OFICINA HORARIO DE CLASE HORARIO DE ATENCION NOTA GEOLOGÍA FÍSICA Y GEOMORFOLOGÍA GLORIA BETANCURH MONTES MJ16-18 (Grupo2 y 3), aula 19-304. La asistencia de los estudiantes a las actividades programadas son obligatoria en un 100% INFORMACION GENERAL Código de la materia Semestre Área Horas teóricas semanales Horas teóricas semestrales No. de Créditos Horas de clase por semestre Campo de formación Validable Habilitable Clasificable Requisitos Correquisitos Programa a los cuales se ofrece la materia 2557120 Electiva profesional Medio Ambiente 04 64 04 64 Ingeniería Aplicada Si Si Si 2543173, 120 créditos Ninguno Ingeniería Sanitaria Ingeniería Civil Ingeniería Ambiental INFORMACION COMPLEMENTARIA Propósito del curso: La Geología (del griego "gea", tierra, y logos", tratado) es la ciencia que tiene por objeto el estudio de la composición, estructura y evolución de la Tierra. En su acepción más amplia, 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 histórica de su evolución, sus características y el conjunto de fenómenos que en ella tienen lugar. La Geología se subdivide en diversas ramas particulares, en función de la diversidad de objetivos: el estudio de UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL Página 2 Justificación: Objetivo General: Objetivos Específicos: las sustancias que constituyen la Tierra es cubierto por la Cristalografía, la Mineralogía y la Petrografía, 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.); la observación de la evolución terrestre a lo largo del tiempo es el campo de la Geología histórica y de la Paleogeología. Finalmente, las aplicaciones prácticas de los recursos del subsuelo constituyen el dominio de la Geología económica La Materia Geología para Ingenieros es una guía ofrecer un panorama agradable de una de las ramas la las Ciencias de la Tierra, vista a través de los ojos del Ingeniero Civil, y a partir de las siguientes características: a) Dar a conocer los elementos fundamentales de la geología, útiles para los Ingenieros Civiles. b) Ofrecer como sustrato algunos elementos relevantes de la geología colombiana. c) Plantear la participación del hombre como mediador de algunos desastres naturales. d) Mostrar el lenguaje gráfico, tablas y cuadros que enriquecen el conocimiento geológico. e) Dar a conocer un lenguaje propio de la geología para estudiantes de Ingeniería Civil. Como consecuencia de esto, se desea facilitar a los estudiantes de Ingeniería Civil la formación de algunos conceptos necesarios para la comprensión del impacto de las obras civiles sobre el entorno geológico y de los procesos que en él se dan, también para la apreciación del medio abiótico tropical andino, como recurso natural aprovechable y transformable en beneficio de nuestra gente. Formar al estudiante con los conceptos fundamentales y la terminología de la geología para establecer un puente de contacto e interacción entre las ciencias geológicas y su aplicación en el diseño y ejecución de obras civiles. Conocer y comprender los conceptos, principios, procesos y teorías geológicas generales. Conocer la estructura interna de la tierra y los procesos que en su interior se generan. Comprender la base de manejo de tiempo geológico y su influencia en procesos recientes. Conocer las generalidades de los principales UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL Página 3 Contenido resumido minerales y sus utilidades como materias primas. Comprender a grandes rasgos la dinámica de terrestre y procesos relacionados (vulcanismo) Identificar y diferenciar los principales tipos de rocas y minerales y los procesos que las generan. Conocer y comprender los procesos que se producen en la superficie terrestre, tanto de deformación de los materiales geológicos, como los generadores de las formas del relieve. Identificar las grandes unidades del relieve y los procesos que las han generado. Aprender a reconocer diferentes perfiles de meteorización y sus aplicaciones ingenieriles. Reconocer la problemática asociada a diversos procesos erosivos y sus implicaciones en la calidad del suelo. Identificar y valorar las características geológicas del medio físico y su relación con el hombre. El Sistema Solar La Tierra Sólida Y Fluida Tiempo Geológico Los Minerales Vulcanismo Rocas: Ígneas, Sedimentarias Y Metamórficas Estructuras Meteorización Movimientos Masales Geomorfología Sismos Aguas: Superficiales Y Subterráneas Glaciares Y Desiertos UNIDADES DETALLADAS Unidad No. 1 Tema(s) a desarrollar Subtemas El sistema solar Concepto de medio continuo Clases de medios continuos. Propiedades mecánicas, térmicas y electromagnéticas de los medios continuos. Principios de conservación de la masa, de conservación de la cantidad de movimiento (momentum) y del momento de la cantidad de movimiento (momento de momentum). UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL Página 4 No. de semanas que se le dedicarán a esta unidad Media (0.5) clase (una hora) Unidad No. 2 Tema(s) a desarrollar Subtemas No. de semanas que se le dedicarán a esta unidad La tierra sólida y fluida Los grandes acontecimientos de la Geología, como la Creación de los sistemas montañosos y el movimiento tectónico de placas, son muy difíciles de medir si no se poseen aparatos muy sensibles, y no se extienden las observaciones a largos períodos de tiempo. Es en este Campo en donde los aparatos y los principios de la Geofísica proporcionan la base par la Comprensión de estos fenómenos Media (0.5) clase (una hora) Unidad No. 3 Tema(s) a desarrollar Subtemas No. de semanas que se le dedicarán a esta unidad Tiempo geológico Se trata de la rama de la Geología que 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. 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 de tiempo. El estudio de la evolución histórica, proporciona, junto a la historia de los acontecimientos tectónicos y a los movimientos de la tectónica de placas, datos que coordinados en conjunto permiten obtener una síntesis del estado de la Tierra en cada fase de su pasado geológico. Dos (2) semanas Unidad No. 4 Tema(s) a desarrollar Subtemas Minerales Son los componentes de las rocas. Existen casi tres mil UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL Página 5 No. de semanas que se le dedicarán a esta unidad tipos distintos de minerales, muchos de los cuales tienen un notable valor económico, tanto por sus aplicaciones industriales como por su posible valor como gemas u objetos decorativos. Los minerales que se estudian son: Minerales energéticos Minerales metálicos Minerales y metales preciosos Minerales no metálicos Materiales para la construcción Tres (3) semanas Unidad No. 5 Tema(s) a desarrollar Subtemas No. de semanas que se le dedicarán a esta unidad Vulcanismo Significa 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. Dos (2) semanas Unidad No. 6 Tema(s) a desarrollar Subtemas Rocas corteza terrestre está Constituida principalmente por tres tipos de rocas: Sedimentadas, que se han formado por precipitación química o bien mediante deposición, grano a grano, de las suspensiones acuosas de partículas que forman los ríos y los mares; Ígneas, que pueden ser "plutónicas", resultantes de la intrusión y cristalización del magma en el interior de la corteza terrestre, o "volcánicas", generadas por extrusiones superficiales de lava a través de los volcanes y Metamórficas, que son rocas ígneas o Sedimentabas que han estado sometidas a un intenso UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL Página 6 No. de semanas que se le dedicarán a esta unidad calentamiento y a una presión elevada en niveles profundos, debido generalmente al efecto de movimientos tectónicos causados por la deriva de los continentes. Tres (3.5) semanas y media Unidad No. 7 Tema(s) a desarrollar Subtemas No. de semanas que se le dedicarán a esta Estructuras Que son todas las fuerzas verticales las cuales producen fracturamientos de las rocas y afectan a una extensión considerable, pero no causan mucha deformación. Se producen las siguientes deformaciones: Fracturas.- Cualquier grieta en una roca sólida es una fractura. Fisuras.- Una fractura extensa se llama fisura que puede llegar a ser un conducto que sirva para el paso de la lava, que formará un basalto de meseta o de soluciones que originarán vetas mineralizadas. Junturas.- Las fracturas a lo largo de los cuales no han habido movimientos perceptibles y que ocurren en grupos paralelos se llaman juntas, en cualquier tipo de roca la junta se producen como estructuras secundarias por la fuerza de compresión, torsión y esfuerzo cortante. Fallas.- Cuando en las fracturas, fisuras o juntas se ha efectuado un desplazamiento apreciable, se llaman fallas. Diaclasas.- las diaclasas se pueden definir como planos divisorios o superficies que dividen las rocas y a lo largo de las cuales no hubo movimiento visible paralelo al plano o superficie. Dos (2) semanas Unidad No. 8 Tema(s) a desarrollar Subtemas No. de semanas que se le dedicarán a esta Geomorfología Las características superficiales, o paisaje, de la corteza terrestre son el producto de la interacción dinámica entre los materiales antes mencionados y las fuerzas que actúan sobre la superficie de la Tierra (atmósfera, ríos, mares, manantiales, glaciares y actividad biológica y gravitacional). Dos (2) semanas UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL Página 7 Unidad No. 9 Tema(s) a desarrollar Subtemas No. de semanas que se le dedicarán a esta Meteorización Bajo el título general de intemperización, existen dos tipos de transformaciones Meteorización física. Significa desintegración de una roca en partículas menores sin alteración química. Hay dos tipos principales de esta intemperización mecánica. El primero de ellos desintegración en bloque, resulta de la formación de grietas, que rompen la masa de roca en gran número de bloques o fragmentos individuales. El segundo tipo, llamado desintegración granular, resulta de una pérdida de cohesión entre las partículas individuales de los minerales, que hace que la roca se convierta en una masa granular incoherente. Meteorización química. La meteorización o intemperización química, es la alteración de las rocas a causa de modificaciones mineralógicas o químicas, inducidas por agentes superficiales. Los ingredientes activos, en lo que se refiere a la intemperización de las rocas, son el oxígeno, el anhídrido carbónico, el vapor de agua y los ácidos. Estos se disuelven en el agua que cae como precipitación y pueden llegar al interior de la roca pues siempre penetra una cierta cantidad de agua en la parte superficial de la tierra. Estos son suelos de consistencia fina y disminuyen según el clima. Se obtiene suelo de grano fino (arcilla, limo). Actúan en climas húmedos y calientes produciendo suelos de baja resistencia. Dos (2) semanas Unidad No. 10 Tema(s) a desarrollar Subtemas Movimientos en masa Son los movimientos de la roca y del material no consolidados, en respuesta a la atracción de la gravedad. El agua, el hielo y el viento son agentes geológicos de erosión. Aunque los medios de transporte son variados; entre los principales figuran los ríos. Los agentes de estos procesos externos están impulsados fundamentalmente por dos fuerzas: la energía del Sol y la gravedad. Estos procesos actúan en sentido inverso a procesos internos que regeneran el relieve. UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL Página 8 No. de semanas que se le dedicarán a esta Son varias las causas que condicionan el modelado de las rocas y las distintas morfologías. Entre éstas podríamos destacar tres: la tectónica, la climatología y el tipo de roca. Las fuerzas internas son las principales responsables de las formas a gran escala que se observan sobre la superficie del planeta, como cordilleras y depresiones. Aparece aquí la climatología influenciando los agentes geológicos externos que provocan erosión. En las regiones montañosas frías el hielo, en las regiones áridas el viento y por una y otra parte el agua, que es el principal agente modelador de las regiones templadas. Dos (2) semanas Unidad No. 11 Tema(s) a desarrollar Subtemas No. de semanas que se le dedicarán a esta Sismos La sismología es la rama de la geología que se encarga del estudio de terremotos y la propagación de las ondas elásticas (sísmicas), que estos generan, por el interior y la superficie de la Tierra. Un fenómeno que también es de interés es el proceso de ruptura de rocas, ya que este es causante de la liberación de ondas sísmicas. La sismología también incluye el estudio de los maremotos y las marejadas asociadas (tsunamis) y las trepidaciones previas a erupciones volcánicas. Dos (2) semanas Unidad No. 12 Tema(s) a desarrollar Subtemas Aguas Aguas Superficiales La mayoría de las ciudades satisfacen sus necesidades de agua extrayéndola del río, lago o embalse más próximo. Los hidrólogos recogen y analizan los datos necesarios para predecir cuanta agua se dispone de las fuentes locales y si será suficiente para satisfacer las necesidades futuras proyectadas. La gestión de los embalses puede ser muy compleja ya que, generalmente, tienen propósitos diversos. Los embalses aumentan la confiabilidad de los abastecimientos locales de agua. Los hidrólogos usan mapas topográficos y fotografías aéreas para determinar hasta donde llegarán los niveles del embalse y así UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL Página 9 calcular las profundidades y la capacidad de almacenamiento. Este trabajo asegura que no ocurran inundaciones aún a su capacidad máxima. La decisión de cuanta agua liberar y cuanto almacenar depende de la época del año, las predicciones de flujo para los próximos meses, y las necesidades de los regantes y las ciudades al igual que las de los usuarios aguas abajo que dependen del embalse. Si también se usa el embalse para recreación o para la generación de energía hidroeléctrica, hay que tener en cuenta sus requerimientos. Los hidrólogos reúnen las informaciones necesarias y corren un modelo informático con ellas para tratar de predecir los resultados bajo varias estrategias de operación. En base a estos estudios, los administradores de los embalses pueden tomar las mejores decisiones. Los hidrólogos ayuden en la vigilancia de los abastecimientos de agua para asegurarse que alcancen ciertos niveles de calidad. Cuando se descubre contaminación, los ingenieros ambientales trabajan con los hidrólogos para establecer el necesario programa de muestreo. Aguas Subterráneas Con frecuencia, el agua subterránea es más barata, más conveniente y menos vulnerable a la contaminación que las aguas superficiales. Por lo tanto, estas aguas son comúnmente usadas para el abastecimiento de agua; en algunas áreas (regiones áridas), las aguas subterráneas pueden ser la única opción. Los hidrólogos estiman el volumen de agua almacenada subterráneamente a través de mediciones de los niveles de agua en los pozos locales y estudiando la geología local. De esta manera, determinan la extensión, profundidad y espesor de los sedimentos y rocas con agua. El agua subterránea es menos visible que las aguas de los ríos y lagos, pero es más insidiosa y difícil de limpiar. La contaminación de las aguas subterráneas resulta frecuentemente como resultado de una inadecuada eliminación de los desechos sobre el suelo. Entre las principales fuentes se encuentran los productos químicos industriales y del hogar, la basura en los rellenos sanitarios, las lagunas de desechos industriales, las colas y aguas usadas en las minas, los derrames de tanques de almacenamientos y tuberías, los lodos cloacales y sistemas sépticos. Los hidrólogos dan lineamientos para la localización de UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL Página 10 No. de semanas que se le dedicarán a esta pozos de vigilancia alrededor de lugares de eliminación y toman muestras de ellos a intervalos regulares para determinar si los lavados están contaminando las aguas subterráneas. En lugares contaminados, los hidrólogos pueden tomar muestras de suelo y agua para identificar el tipo y extensión de la contaminación. Tres (3) semanas Unidad No. 13 Tema(s) a desarrollar Subtemas No. de semanas que se le dedicarán a esta Glaciares y desiertos Un glaciar es una masa de hielo que se forma por recristalización de nieve (previo paso por neviza) y que fluye hacia adelante gracias a la energía que le provee la gravedad en forma de río lento; esa dinámica depende, no solo de la pendiente, sino de la relación entre carga y pérdida; el clima condiciona el límite de nieve, el que a su vez condiciona la longitud del glaciar, pues aunque aquel este en movimiento si el límite es estable la longitud no se modifica, lo contrario ocurrirá cuando se modifique el clima, el glaciar avanzará o retrocederá. Los desiertos se forman en regiones en las que la tasa de pérdida de agua por evaporación es mayor que la de ganancia por precipitación. La temperatura, al igual que la lluvia, es importante; en latitudes frías crecen bosques aún con precipitaciones escasas que en los trópicos sólo explicarían montes bajos y condiciones semiáridas. Aproximadamente el 25% de la superficie terrestre se caracteriza por climas secos, y los desiertos propiamente dichos cubren gran parte de la tierra comprendida entre las latitudes de 10 y 35 norte y sur. Tres (3) semanas METODOLOGÍA a seguir en el desarrollo del curso: En las clases teóricas el profesor presenta los temas, se discuten en la clase y señala fuentes de consulta para que los estudiantes complementen la información. Como evaluación de este componente se realizarán tres exámenes parciales con algunas preguntas de selección múltiple y otras de tipo respuesta abierta. Se realizan prácticas de laboratorio de acuerdo a los recursos disponibles, se evaluara la viabilidad de hacer un reconocimiento en campo de los principales grupos de rocas UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA AMBIENTAL Página 11 EVALUACIÓN Actividad Porcentaje Fecha (día, mes, año) Sesiones de clases Primer Parcial 25% Segundo Parcial 25% Tercer Parcial 20% Exposición 10% Salida de campo 10% Práctica de laboratorio 10% Actividades de asistencia obligatoria Exámenes parciales y salida de campo. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA: Contenido de todo el programa CASQUET, César; MORALES, Jorge y otros. La Tierra, planeta vivo. Aula abierta Salvat. Madrid, 1985. INVESTIGACIÓN Y CIENCIA - Temas 20. La superficie terrestre. 2º trimestre 2000. INVESTIGACIÓN Y CIENCIA – Temas 8. Volcanes. LEGGET, Robert F. y KARROW, Paul F. Geología aplicada a la Ingeniería Civil. McGraw-Hill. México, 1986. MONROE S., James y WICANDER, Reed. Physical Geology - Exploring the Earth. Brooks/Cole - Thomson Learning. 4º ed. Canadá, 2001. 712 p. TARBUCK, Edward y LUTGENS, Frederick. Ciencias de la Tierra. Una introducción a la geología física. Prentice Hall. Madrid. 2000. 540 p.