Tema 68

La geología estudia la composición, estructura y evolución de la Tierra, y sus contenidos ocupan la parte final del temario del cuerpo 590-007, en la frontera con las Ciencias de la Naturaleza. Este tema articula cuatro planos complementarios: los materiales que constituyen la corteza (minerales y rocas), la ciencia que describe las formas del relieve (geomorfología), los procesos que las esculpen (el modelado y sus factores) y, por último, el suelo, esa delgada interfaz viva entre la litosfera, la atmósfera y la biosfera de la que depende la vida terrestre. El hilo conductor es el principio del uniformitarismo o actualismo, enunciado por James Hutton en el siglo XVIII: «el presente es la clave del pasado», es decir, los procesos que hoy observamos son los mismos que han modelado la Tierra a lo largo del tiempo geológico.

Conviene distinguir desde el inicio dos grandes conjuntos de procesos. Los procesos internos o geológicos internos (tectónica de placas, sismicidad, magmatismo) construyen relieve y aportan energía procedente del interior terrestre. Los procesos externos (meteorización, erosión, transporte y sedimentación), impulsados por la energía solar y la gravedad, tienden a desmantelarlo y a nivelar la superficie. El relieve que observamos, y en particular el de la Península Ibérica, es el resultado del equilibrio dinámico entre ambos.

1. Las rocas y los minerales fundamentales del relieve español, propiedades e importancia económica

Minerales: concepto y propiedades

Un mineral es un sólido natural, inorgánico, de composición química definida (o variable dentro de un rango) y estructura cristalina ordenada. Sus propiedades físicas derivan de esa estructura interna y permiten identificarlo:

• Dureza: resistencia a ser rayado. Se mide con la escala de Mohs, de 1 a 10: talco (1), yeso (2), calcita (3), fluorita (4), apatito (5), ortosa (6), cuarzo (7), topacio (8), corindón (9) y diamante (10).
• Exfoliación y fractura: tendencia a romperse según planos (micas, calcita) o de forma irregular (cuarzo).
• Brillo (metálico, vítreo, nacarado), color y raya (color del mineral pulverizado).
• Densidad, magnetismo (magnetita), efervescencia con ácidos diluidos (carbonatos).

Los silicatos son el grupo mineral dominante en la corteza (más del 90 %). Su unidad estructural es el tetraedro $[\mathrm{SiO_4}]^{4-}$, que se enlaza de distintos modos dando lugar a olivinos, piroxenos, anfíboles, micas, feldespatos y cuarzo ($\mathrm{SiO_2}$). Junto a ellos, tienen gran importancia geológica los carbonatos —calcita ($\mathrm{CaCO_3}$) y dolomita ($\mathrm{CaMg(CO_3)_2}$)—, los sulfatos —yeso ($\mathrm{CaSO_4 \cdot 2H_2O}$)—, los sulfuros —pirita ($\mathrm{FeS_2}$), galena ($\mathrm{PbS}$), cinabrio ($\mathrm{HgS}$)— y los cloruros —halita ($\mathrm{NaCl}$)—.

Rocas: concepto y clasificación

Una roca es un agregado natural de uno o varios minerales. Según su origen se clasifican en tres grandes familias, cuyo tránsito describe el ciclo de las rocas:

• Ígneas o magmáticas: proceden del enfriamiento de un magma. Si cristaliza en profundidad (plutónicas), da rocas de grano grueso como el granito; si lo hace en superficie (volcánicas), rocas de grano fino como el basalto.
• Sedimentarias: se forman por acumulación y diagénesis de sedimentos. Pueden ser detríticas (arenisca, arcilla), químicas (caliza, yeso, sales) u orgánicas (carbón, algunas calizas). Solo estas rocas contienen fósiles.
• Metamórficas: resultan de la transformación de otras rocas en estado sólido por aumento de presión y temperatura. Ejemplos: pizarra (de arcillas), cuarcita (de arenisca), mármol (de caliza) y gneis (de granito o rocas arcillosas de alto grado).

Los materiales del relieve español

La Península Ibérica se organiza, atendiendo a su litología, en tres grandes dominios clásicos:

1. Iberia silícea (paleozoica): dominada por rocas antiguas y resistentes —granitos, pizarras, cuarcitas y gneis— del Macizo Hespérico o Ibérico. Ocupa el oeste peninsular (Galicia, oeste de la Meseta, Sistema Central, Montes de Toledo, Sierra Morena). Da un modelado de formas redondeadas (berrocales) y suelos ácidos.
2. Iberia caliza (mesozoica): formada por calizas y dolomías dispuestas en una banda en forma de «Z» invertida (Prepirineo, parte de la Cordillera Cantábrica, Sistema Ibérico, Cordilleras Béticas y Baleares). Sobre ella se desarrolla el característico modelado kárstico.
3. Iberia arcillosa (cenozoica): materiales blandos de relleno —arcillas, margas y yesos— de las depresiones del Ebro y del Guadalquivir y de las cuencas interiores de ambas submesetas.

Importancia económica

Las rocas y minerales españoles sostienen sectores industriales de primer orden:

• Rocas industriales y ornamentales: España es líder mundial en producción y exportación de pizarra de techar (León, Galicia); son emblemáticos el mármol de Macael (Almería) y los granitos gallegos y extremeños. Las calizas y arcillas son la materia prima del cemento, y el país es uno de los mayores productores europeos de yeso.
• Áridos (gravas y arenas) para hormigón y obra pública.
• Minerales metálicos: la Faja Pirítica Ibérica (Huelva) alberga grandes yacimientos de sulfuros polimetálicos (Cu, Pb, Zn, Ag), explotados desde la Antigüedad en Riotinto. Almadén (Ciudad Real) fue el mayor yacimiento mundial de mercurio (cinabrio), hoy Patrimonio de la Humanidad.
• Sales y evaporitas (halita, potasa, yeso) en las cuencas cenozoicas.

2. Geomorfología

La geomorfología es la rama de la geología que estudia las formas del relieve terrestre, su origen, su descripción y su evolución en el tiempo. Se sitúa en la confluencia entre la geología y la geografía física, pues el relieve resulta de la interacción entre la estructura geológica (litología y tectónica) y los agentes externos.

Su objeto exige combinar dos escalas de análisis. En la escala de las formas se describen y clasifican los relieves (montañas, valles, mesetas, depresiones) y las microformas asociadas a cada agente. En la escala de los procesos se estudian los mecanismos que los generan y su ritmo, medido en el tiempo geológico (millones de años), una magnitud que desafía la intuición cotidiana.

Un concepto integrador es el de nivel de base: la cota por debajo de la cual un agente (típicamente un río) no puede seguir erosionando; el nivel de base general es el mar. Sobre esta idea, William Morris Davis propuso a finales del siglo XIX el ciclo geográfico o ciclo de erosión, que describe la evolución idealizada del relieve tras un levantamiento tectónico a través de tres estadios:

• Juventud: valles encajados en «V», fuertes pendientes, red fluvial poco jerarquizada.
• Madurez: laderas suavizadas, valles amplios, máxima diversidad de formas.
• Senectud: relieve arrasado y aplanado que tiende a una penillanura próxima al nivel de base.

El modelo de Davis, aunque hoy matizado (los levantamientos no son instantáneos ni el clima constante) por autores posteriores como Walther Penck o Lester King, sigue siendo una herramienta didáctica valiosa para introducir la idea de evolución del paisaje.

3. El modelado del relieve y los factores que lo condicionan

El modelado es el conjunto de procesos externos que transforman la superficie terrestre. Comprende tres fases encadenadas: meteorización, erosión-transporte y sedimentación.

La meteorización

Es la alteración in situ de las rocas por su exposición a las condiciones de la superficie. Se distinguen dos tipos:

Meteorización física o mecánica: fragmenta la roca sin cambiar su composición. Sus mecanismos principales son la gelifracción (el agua que se congela en las grietas aumenta su volumen y actúa como cuña), la termoclastia (dilataciones y contracciones por cambios térmicos), la haloclastia (cristalización de sales) y la descompresión o lajamiento.

Meteorización química: modifica la composición mineral, generalmente en presencia de agua. Sus reacciones fundamentales son:

• Disolución de sales y carbonatos. La reacción clave del modelado kárstico es la carbonatación, en la que el agua cargada de $\mathrm{CO_2}$ disuelve la caliza:

El carácter reversible de esta reacción explica tanto la disolución (formación de cuevas) como la precipitación posterior (estalactitas y estalagmitas).

• Hidrólisis de los silicatos, que transforma feldespatos en minerales de la arcilla, principal fuente de arcillas del planeta. Por ejemplo, la ortosa se altera a caolinita:

• Oxidación, típica de minerales con hierro. La oxidación de la pirita —relevante en zonas mineras como la Faja Pirítica— genera aguas ácidas:

A ellas se suma la meteorización biológica (raíces, líquenes, bacterias), que combina acción física y química.

Erosión, transporte y sedimentación por agentes

Una vez alterada la roca, los agentes geológicos externos arrancan (erosión), desplazan (transporte) y depositan (sedimentación) los materiales, generando sistemas morfoclimáticos característicos:

• Sistema fluvial (ríos): el agente más universal. Genera valles en «V», meandros, terrazas fluviales y, en la desembocadura, deltas y llanuras de inundación.
• Sistema kárstico: sobre rocas solubles (calizas, yesos). Da un modelado singular con lapiaces, dolinas, simas, poljés y redes de cuevas con espeleotemas.
• Sistema glaciar: los glaciares excavan circos y valles en «U» y depositan morrenas. En la Península se conservan formas heredadas en Pirineos, Picos de Europa y Sierra Nevada.
• Sistema eólico: en climas áridos, el viento erosiona por deflación y abrasión y construye dunas y depósitos de loess.
• Sistema litoral: el oleaje modela acantilados, plataformas de abrasión, playas y flechas o cordones litorales.
• Movimientos de ladera: bajo la acción directa de la gravedad (desprendimientos, deslizamientos, coladas de barro).

Factores que condicionan el modelado

La forma final del relieve depende de la interacción de varios factores:

• Litología: la naturaleza de la roca determina su resistencia y su respuesta (relieve kárstico en calizas, formas redondeadas en granitos, bad-lands en arcillas).
• Estructura tectónica: pliegues, fallas y la disposición de los estratos guían el trazado de valles y cuestas (relieves jurásicos, apalachianos, germánicos).
• Clima: controla qué agentes predominan (hielo, agua, viento) y la intensidad de la meteorización química.
• Tiempo: la evolución del relieve requiere escalas geológicas.
• Actividad biológica y antrópica: la vegetación protege el suelo, mientras que la acción humana (deforestación, urbanización, minería) se ha convertido en un potente agente geomorfológico.

4. El suelo, componentes, destrucción y recuperación

El suelo es la capa superficial de la corteza, resultado de la interacción entre la roca madre y los seres vivos, capaz de sostener vegetación. Su estudio corresponde a la edafología, ciencia fundada por Vasili Dokucháyev, que lo definió como un cuerpo natural con organización y evolución propias, y no como un mero material inerte.

Componentes

El suelo integra tres fases:

• Fase sólida: comprende la fracción mineral —partículas clasificadas por tamaño en arena, limo y arcilla, cuya proporción define la textura— y la fracción orgánica o humus, materia orgánica transformada que aporta fertilidad y estructura.
• Fase líquida: la solución del suelo, agua con sales y nutrientes disueltos.
• Fase gaseosa: el aire de los poros, más rico en $\mathrm{CO_2}$ y más pobre en $\mathrm{O_2}$ que el atmosférico.

A ellos se añade el edafón, el conjunto de organismos vivos (bacterias, hongos, lombrices, artrópodos) responsables del reciclado de la materia orgánica.

El perfil del suelo

Un suelo maduro presenta una sucesión vertical de capas u horizontes:

• Horizonte O: hojarasca y restos orgánicos en superficie.
• Horizonte A: mineral, oscuro, rico en humus; zona de máxima actividad biológica y de lavado (eluviación).
• Horizonte B: de acumulación de los materiales lavados desde arriba (iluviación).
• Horizonte C: roca madre fragmentada y alterada.
• Horizonte R: roca madre inalterada.

Su formación (edafogénesis) depende de cinco factores clásicos: roca madre, clima, relieve, organismos y tiempo.

Destrucción del suelo

El suelo es un recurso prácticamente no renovable a escala humana: formar un horizonte fértil puede requerir siglos o milenios. Sus principales amenazas son:

• Erosión hídrica y eólica, acelerada por la pérdida de cubierta vegetal.
• Desertificación: degradación en zonas áridas y semiáridas; buena parte del territorio español está en riesgo alto.
• Salinización por riego mal gestionado.
• Contaminación por vertidos, plaguicidas o metales pesados.
• Sellado (impermeabilización) por urbanización e infraestructuras.
• Pérdida de materia orgánica y compactación por prácticas agrícolas intensivas.

Recuperación y conservación

Frente a esa degradación, las técnicas de conservación buscan proteger el suelo y restaurar su fertilidad:

• Reforestación y mantenimiento de la cubierta vegetal.
• Cultivo en terrazas y en curvas de nivel para frenar la escorrentía en laderas.
• Rotación de cultivos, uso de cubiertas vegetales y laboreo de conservación (mínimo laboreo, siembra directa).
• Aporte de materia orgánica (compost, abonos verdes) para regenerar el humus.
• Corrección de la salinidad mediante drenaje y lavado controlado.

Aplicación didáctica

Aunque estos contenidos pertenecen al ámbito de la geología, en el currículo LOMLOE (Real Decreto 217/2022) se desarrollan sobre todo en la materia de Biología y Geología de la ESO —donde se abordan los minerales y las rocas, el ciclo de las rocas, el modelado del relieve y el suelo como recurso— y se profundizan en la Geología de 2.º de Bachillerato. Para el profesorado de Física y Química, dominarlos es indispensable por su presencia en el temario 590-007 y por su conexión con la química (enlace iónico y covalente en los minerales, reacciones ácido-base y redox de la meteorización).

Son contenidos idóneos para desarrollar la competencia STEM y la competencia ecosocial, y se prestan a situaciones de aprendizaje en torno a problemas reales: la desertificación, la gestión de canteras, el uso sostenible del suelo o el patrimonio geológico local. El trabajo con muestras de mano, claves de identificación, mapas geológicos e itinerarios de campo resulta especialmente motivador y conecta con la indagación científica.

Conviene anticipar ideas previas y errores frecuentes del alumnado: confundir mineral y roca; creer que el suelo es un material inerte y no un ecosistema vivo; suponer que el relieve es estático o que se formó de golpe, sin percibir la magnitud del tiempo geológico; o pensar que los procesos geológicos externos son insignificantes frente a los internos. La observación directa de espeleotemas, de un perfil de suelo o de las terrazas de un río ayuda a corregir estas concepciones alternativas.

Conclusión

Este tema recorre la escala de la geología externa desde el material hasta el paisaje. Los minerales y las rocas, definidos por su composición y su estructura, constituyen los ladrillos de la corteza y sostienen dominios litológicos —silíceo, calizo y arcilloso— que explican la diversidad del relieve español y su relevancia económica. La geomorfología proporciona el marco para describir e interpretar las formas, mientras que el modelado, mediante la meteorización, la erosión, el transporte y la sedimentación, y condicionado por la litología, la estructura, el clima y el tiempo, da cuenta de su origen. En la cúspide de este sistema se sitúa el suelo, síntesis de litosfera y biosfera y recurso frágil cuya conservación es un reto ambiental de primer orden. Comprender estos procesos, regidos por el uniformitarismo de Hutton, es entender la Tierra como un sistema dinámico en permanente transformación.