CONCEPTOS BÁSICOS
Vamos a ver en este tema una idea básica de la estructura de la Tierra para desarrollar luego los conceptos de mineral y roca.
Intentaremos aprender algunas de sus propiedades y cómo observarlas. Veremos la clasificación de las rocas y algunos ejemplos significativos de cada una.
Trabajaremos en grupo para elaborar una pequeña clave dicotómica que evaluarán nuestros compañeros.
Conoceremos algunas sustancias cotidianas artificiales.
CONTENIDOS:
1. Estructura de la Tierra. 2. Concepto de mineral y roca. 3. Propiedades de los minerales. 4. Yacimientos minerales. 5. Las rocas. Ciclo de las rocas. 6. Clasificación de las rocas.
1. Rocas magmáticas 2. Rocas metamórficas. 3. Rocas sedimentarias. 7. ¿Y tú qué eres?
8. Reciclar ¿para qué?
Corteza: crust Crust is very thin compared to the mantle and the core Manto: mantle Rocks of the mantle can move slowly.
Núcleo: core The core of Earth is made up of metals.
Mineral: mineral Minerals can be classified according to their chemical composition. Roca: rock In geology we don’t use the word stone to refer to the rocks. roca plutónica: plutonic rock
roca volcánica: volcanic rock
1.-Estructura de la Tierra.
La Tierra es un planeta rocoso, como ya vimos, pero está rodeado de una atmósfera gaseosa (que estudiaremos en un tema posterior) y cubierta en un 71% de su superficie por una fina capa de agua a la que llamamos hidrosfera, que también veremos luego. Recuerda que el mar tiene una profundidad media de sólo 4 km.
Pero la Tierra no es homogénea por dentro, también está formada por capas de diferente composición y propiedades.Como sabes, el radio de la Tierra es de 6370 km y está dividida en tres capas principales, de fuera hacia dentro: Corteza, Manto y Núcleo.
1.1 La corteza.
La corteza es de dos tipos:
Aquella que se localiza bajo los océanos tiene un grosor de entre 5 y 10 km y se denomina corteza oceánica. Es relativamente joven (máximo 200 millones de años) está formada principalmente por una roca llamada basalto.
La que forma los continentes es algo más gruesa y oscila entre 50 y 75 km de profundidad, según los lugares. se denomina corteza continental. Su edad es muy variable pudiendo tener hasta 3500 millones de años. Podemos encontrar todo tipo de rocas en ella.
Todas las rocas que podemos ver y encontrar (incluso en la mina más profunda) son parte de la corteza. Las hay muy diversas y veremos algunas a continuación
1.2 El manto y el núcleo.
El manto se sitúa debajo de la corteza hasta una profundidad de 2900 km desde la superficie.
Está formado por rocas sólidas aunque sometidas a muy altas temperaturas y presión por el peso de todo lo que tiene encima. Por eso su comportamiento es un poco peculiar en el sentido de que puede deformarse y moverse muy lentamente a lo largo de millones de años, arrastrando consigo la corteza que tiene encima.
Su composición es de roca relativamente similar a la de la corteza oceánica.
El núcleo abarca desde los 2900 km hasta el centro del planeta y en su parte superior está fundido (se comporta como un líquido).
Está formado por elementos metálicos como el Hiero y algo de Níquel.
Los movimientos de este líquido son responsables de la formación del campo magnético de la Tierra. Podemos detectar este campo mediante una brújula. El campo magnética es muy importante porque nos protege de algunas radiaciones que emite el Sol y que si llegaran a la superficie de la Tierra impedirían que hubiera vida en ella.
2.- Concepto de mineral y roca.
Mineral: sustancia química natural que se presenta en la mayoría de los casos en forma de sólido cristalino.
Un mineral = una sustancia que posee una composición química que se expresa con una fórmula química. Presenta unas propiedades físicas que le son propias y que nos sirven para identificarlo y distinguirlo de otros.
Ejemplos: Cuarzo: SiO2 ; calcita: CaCO3.
Roca: Mezcla natural de minerales que se presentan en proporciones más o menos fijas (en estado sólido salvo el caso particular del petróleo).
Una roca = varios minerales (las proporciones de cada uno pueden variar ligeramente).
Podemos tener rocas diferentes (con nombres distintos) aunque tengan la misma composición de minerales si las proporciones entre ellos cambian o si lo hace el tamaño de los cristales o la estructura y disposición de los mismos. Ejemplo de roca: Granito: formado por los minerales: Cuarzo, Ortosa y mica negra.
En ocasiones, una roca puede estar formada mayoritariamente por un único mineral. En esos casos roca y mineral pueden tener el mismo nombre.
3.- Propiedades de los minerales.
En los minerales podemos estudiar diferentes propiedades. Como se ha dicho, esto nos permitirá identificarlos y distinguir unos de otros.
Vamos a estudiar sólo 5 de ellas: Densidad, dureza, color (de la raya), brillo y exfoliación.
o Densidad: sabemos lo que es la densidad: la cantidad de masa por unidad de volumen, y sus unidades, por ejemplo g/cm3.
o Dureza: en la práctica se mide por la capacidad de rayar a otros o de ser rayado por otros. Se estableció una escala numérica de dureza llamada la escala de Mohs:
• 10 Diamante. • 9 Corindón. • 8 Topacio. • 7 Cuarzo. • 6 Ortosa.
• 5 Apatito. • 4 Fluorita. • 3 Calcita.. • 2 Yeso. • 1 Talco.
o Color: Se refiere al color de la raya que se forma sobre una superficie de cerámica blanca. Es el color del polvo del mineral cuando se pulveriza al rozar contra la cerámica.
o Brillo: Cuando la luz se refleja en la superficie del mineral se percibe como:
▪ Mate: sin brillo.
▪ Metálico: como los metales (obvio).
▪ Céreo: como la cera o la grasa.
▪ Nacarado: como el nácar (las conchas por dentro).
▪ Vítreo: como el cristal.
▪ Sedoso: como la seda.
o Exfoliación: Se trata de un tipo particular de fractura (forma de romperse). Un mineral presenta exfoliación, por ejemplo, cuando se separa fácilmente en láminas muy delgadas.
4.- Yacimientos minerales.
Un lugar de donde se extraen los minerales se llama yacimiento. Para que un yacimiento sea explotable, es decir, sea económicamente rentable, el mineral que nos interese tiene que ser muy abundante. Esto no es lo habitual, así que son muy escasos.
Los minerales nunca están solos en grandes masas. Siempre se encuentran formando parte de las rocas (mezcla de varios minerales) e incluso unas rocas se suelen encontrar mezcladas o dispuestas en capas alternando con otras rocas.
Para conseguir extraer un mineral hace falta, por tanto, remover una enorme cantidad de rocas diversas. Llamaremos MENA al mineral que extraemos para su uso. Llamaremos GANGA a todo el resto de "impurezas" que es necesario extraer y que lo acompañan.
Las explotaciones mineras generan un gran impacto ambiental, es decir, alteran mucho el lugar y producen una enorme cantidad de residuos, muchos de ellos tóxicos.
En el siguiente cuadro te mostramos algunas de las aplicaciones de los minerales a modo de ejemplo:
Mineral Elemento Aplicación Yacimientos
Pirita SFe Fabricación de ácido sulfúrico, pinturas, explosivos,…
Acero, vigas, armazones, herramientas,... Rio Tinto (Huelva)
Cinabrio Hg Termómetros, industria química. Almadén (CR)
Galena Pb Industria, Córdoba, Murcia
Oligisto Fe Acero, vigas, armazones, herramientas,... Granada, Vizcaya
Calcita Cemento, construcción En Cuenca hay
Yeso Deshidratado para enlucir, construcción En Cuenca hay
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.- Las rocas.
Las rocas son mezcla de diferentes minerales y, en ocasiones, mezclas de otras rocas. Vemos como se forman en el llamado CICLO DE LAS ROCAS.
Ciclo de las rocas.
La Tierra es un planeta que conserva suficiente calor interno como para que las rocas se muevan, se formen nuevas montañas y se depositen sedimentos en otros lugares. Como consecuencia unas rocas se pueden transformar en otras.
Las rocas que forman las montañas se erosionan y sus restos, llamados sedimentos, acaban depositándose en otros lugares como el fondo del mar. Las rocas que se forman así se llaman ROCAS SEDIMENTARIAS.
Cuando estos sedimentos quedan enterrados por otros se calientan y aumenta su presión, las rocas cambian y se transforman en ROCAS METAMÓRFICAS.
Si llegan a fundirse se forma un magma que cuando se enfría da lugar a ROCAS MAGMÁTICAS.
6.- Clasificación de las rocas.
6.1.- Rocas magmáticas.
Se forman por la solidificación de un magma (minerales fundidos).
Se dividen en dos tipos: Plutónicas y Volcánicas.
Si el magma se enfría bajo tierra, entonces lo hará lentamente, quizá durante miles de años, y dará lugar a las ROCAS PLUTÓNICAS (Plutón: dios del inframundo).
o Se forman cristales de minerales grandes que, generalmente se pueden ver a simple vista.
o Todos los granos suelen tener un tamaño similar y o Están bien entrelazados unos con otros.
o El Granito : cuarzo , feldespato y mica
o La Sienita : con aspecto de granito de color rosado.
o El Gabro: como un granito pero con más mica negra (más oscuro).
Rocas volcánicas: Si el magma se enfría en la superficie no dará tiempo material a que se formen grandes cristales e incluso queda aire atrapado entre la masa de roca.
Típicas rocas volcánicas son:
o El Basalto: muy negro, a veces se ven pequeñitos cristales color verde. o La pumita o piedra pómez, con muchas burbujas de aire atrapadas.
7.2.- Rocas metamórficas.
Son rocas que se forman o mejor transforman, a partir de otras cuando a esas otras se las somete a mucho calor (sin fundir) y presión.
Si la presión es en una dirección los minerales se reorientan y la roca queda formada por minerales dispuestos como en láminas. Rocas típicas de este tipo son:
o La pizarra : de color oscuro y láminas a veces muy finas. Se utiliza mucho en tejados.
o Los esquistos y micacitas : formadas por minerales de mica y por ello tiene un cierto brillo.
o El gneis: el cual tiene los minerales del granito pero ordenados en forma laminar.
Si no se ordenan los cristales en láminas aparecen rocas como:
o El mármol: puede tener diferentes colores en función de impurezas. Se forma por metamorfismo de Carbonatos como la caliza. Al añadirle un ácido burbujea.
o La cuarcita: que esta formada por cuarzo fundamentalmente y que proviene del metamorfismo de rocas como la arenisca. Al chocar unas con otras huele a chamuscado.
Granito Sienita Gabro Basalto Pumita
7.3.- Rocas sedimentarias.
Formadas por sedimentos que se compactan. Pueden ser de varios tipos:
DETRÍTICAS.
Si se forman por acumulación de trozos de otras rocas.
o Arcillas . Si los granitos son muy finitos. Con el aliento huele a humedad. o Areniscas : granos del tamaño de la arena (hasta un par de mm). Muy rugoso
al tacto.
o Conglomerados: Fragmentos variados, algunos de ellos grandes.
EVAPORÍTICAS
Si se forman por que precipitan sustancias que van disueltas en el agua:
o Yeso: Generalmente de color blanquecino, en láminas (especular), en hilos (fibroso)o en grano (sacaroideo). Los hay en el patio y por todo el barrio en sus diferentes formas.
o Caliza o Dolomía: Puede tener colores variados, aunque el crema es el color dominante, como la que forma los relieves de las hoces de la Serranía.
o Las Margas son una mezcla de caliza y arcilla. Ese barro resbaladizo y pegajoso de color marrón, rojizo e incluso verdoso que está por todo el barrio.
ORGÁNICAS.
Están formadas por la acumulación de organismos durante largos periodos geológicos.
Pizarra
Cuarcita
Gneis
Micacita
o Carbón: restos vegetales acumulados en capas en zonas pantanosas. Hay diferentes tipos: antracita, hulla, lignito, turba.
o Petróleo: restos de microorganismos planctónicos marinos atrapados entre los sedimentos. Es una "roca" fluida, un líquido pastoso constituido por una mezcla de hidrocarburos.
OTROS MATERIALES.
En el entorno en que vivimos nos encontramos a diario con materiales que parecen naturales pero no lo son. Por ejemplo, las baldosas del suelo de tu aula pueden parecerte rocas, pero en realidad son productos artificiales creados con fragmentos naturales o artificiales de material que luego han sido cementados y pulidos.
Este tipo de productos son más baratos que las rocas naturales de igual aspecto, se pueden fabricar cerca de donde se usan y se pueden reproducir tantas veces como se quiera. Sin embargo, en otras ocasiones se utilizan materiales naturales para revestimiento de zócalos, e incluso fachadas enteras. También en cuartos de baño, encimeras, lápidas mortuorias, etc.
Ejercicio: Recorre alguna de las calles comerciales y observa los diferentes tipos de rocas que se emplean para ornamentar. Ten en cuenta que vas a encontrar las rocas cortadas y pulidas y no en su aspecto natural
Luego elabora un informe que explique:
1. Diez lugares: dirección: calle y número. (Comercio, portal, fachada…).
2. El tipo de roca que crees que han usado. (al menos el tipo), quizá puedas dar el nombre. 3. Ilústralo si quieres (voluntario) con imágenes fotográficas. El trabajo puedes entregarlo en
papel o formato electrónico.
Conglomerado
Carbón (turba)
Arcilla
Carbón (hulla)
Arenisca
7
.- ¿Y tú que eres?
Existe una herramienta que te permite identificar qué roca o mineral tienes en la mano. Se llama clave dicotómica. Se trata de una serie de preguntas en las que te dan dos alternativas. Cada una de ellas te dirige a otra pregunta y finalmente a una única roca o mineral.
Por ejemplo: usando alguna de las rocas que tendréis en la mano. 1. Minerales situados formando bandas ... 2
1. Minerales sin formar bandas...:... 3
2. Roca de color oscuro laminada... PIZARRA 2. Minerales más claros y distintos tamaños... GNEIS 3. Roca formada pos fragmentos de otras ... 4
4. Fragmentos de más de 2 mm...:... CONGLOMERADO 4. Fragmentos del tamaño de la arena ... ARENISCA
3. Roca con pequeños huecos ....:... 5
5. Roca oscura con muy pocos huecos ... BASALTO 5. Roca con muchos orificios... PUMITA
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Ejercicio. Trabajaréis en grupos de 4. Tendréis 6 minerales o rocas y con ellas tendréis que construir una clave dicotómica, similar a ésta, utilizando sus propiedades. Luego tendrás que dejar tu clave y tus minerales o rocas para que otro equipo compruebe que habéis hecho bien el trabajo.
8. Reciclar ¿para qué?
Los elementos químicos que se utilizan para fabricar objetos salen de los minerales y rocas de la Tierra, pero la Tierra no tiene materiales ilimitados. Además la cantidad de energía que se necesita para obtener por ejemplo un kg de Aluminio a partir de minerales es enorme en comparación con la necesaria para volver a producir latas de aluminio a partir de latas usadas.
Lo mismo sucede con el vidrio. Es mucho más cro energéticamente fundir cuarzo que fundir vidrio ya eleborado. Se ahorra mucha energía.
Reciclar papel o cartón salva muchísimos millones de árboles cada año.
Por ello es muy importante que reciclemos los materiales y como ciudadano puedes contribuir depositándolos en los contenedores adecuados. No los mezcles pues ello dificulta todo el proceso y hace inútil el esfuerzo de los demás ciudadanos.
o Contenedor AMARILLO : latas, papel aluminio, tetra-bricks, bolsas de plástico.
o Contenedor AZUL: Papel y cartón.
o Contenedor VERDE : botes y botellas de vidrio (no bombillas, ni cristales de ventana).
o Contenedor GENERAL : la materia orgánica y aquellas otras cosas que no sepas dónde.
Ejercicios para repasar.
1º ¿Qué características tienen las diferentes capas que forman la Tierra?
2º ¿Cuál es el origen del campo magnético de la Tierra? ¿por qué es importante?
3ºº Características de los dos tipos de corteza y su localización.
4º ¿Las rocas mas abundantes y frecuentes del barrio de qué tipo son?
5º ¿Qué diferencia hay entre roca y mineral?
6º El granito es una roca con puntitos. ¿qué es cada uno de ellos?
7º Cita algunos ejemplos de rocas y que uso tienen.
8º ¿Por qué es importante reciclar las latas de bebidas o el vidrio?
9º ¿Para qué se usan las rocas en la ciudad? pon ejemplos.
10º ¿Es posible que una roca arda? pon ejemplos.
11º ¿Qué diferencia hay entre rocas magmáticas y metamórficas?
12º ¿Qué rocas puedes encontrar de forma natural en tu barrio?
13º ¿Qué rocas, sin pulir, se utilizan en la ciudad para la construcción?
14º ¿Tienes rocas pulidas en tu portal o vivienda?
