5. La Tierra

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DISTRIBUCIÓN Y ABUNDANCIA DE LOS

ELEMENTOS EN LA TIERRA

DISTRIBUCIÓN Y ABUNDANCIA DE LOSELEMENTOS

La distribución y dispersión de los elementos químicosen la Tierra pasó por varias etapas de acuerdo al ciclogeológico:

1. Una distribución primaria tuvo lugar mientras elplaneta se desarrolló en la forma como loconocemos ahora, que consta de corteza, manto ynúcleo a través de la denominada diferenciacióngeoquímica de la Tierra



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2. Existe una distribución química cuando un magma sesolidifica para formar rocas ígneas y una dispersión deelementos en la roca circundante al magma por alteración

hidrotermal.3. Existe una distribución y dispersión de los elementos químicos

cuando cualquier clase de roca está siendo intemperizada.

4. Los sedimentos son formados como resultado de una intensasegregación elemental y un factor que puede influenciargrandemente en la distribución química sedimentaria son losefectos biológicos.

5. La acción metamórfica y metasomática causa unaredistribución de los elementos químicos hasta llegar al puntode anatexis con la formación de magmas provenientes de

rocas preexistentes.

Los principales factores fisicoquímicos que controlan las citadasdistribuciones son:

presión,

temperatura,

concentración elemental,

presencia o ausencia de volátiles,

pH, Eh, solubilidades y

los efectos bioquímicos.



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DIFERENCIACIÓN GEOQUÍMICAPRIMARIA DE LA TIERRALa separación de la corteza, manto y núcleo terrestre:

se remonta probablemente a los tiempos iniciales de laformación de la Tierra.

Si se parte de que la Tierra se formó por la condensaciónde gases y polvos incandescentes, debió pasar por unaetapa en la que ésta era fluida de un extremo a otro; entales circunstancias,

los elementos se distribuían de acuerdo a su afinidadpara las fases existentes, las cuales serían silicatos enfusión, sulfuros en fusión, metal en fusión y unaatmósfera primigenia.

ESTRUCTURA GEOQUÍMICA DE LA TIERRA

Un descubrimiento básico es la estructura de la Tierra enforma de capas, determinada por los cambios en losparámetros físicos y químicos.

El término «capas» fue introducido por Vernadsky, y elsinónimo «geofase» por Murray (l910); actualmente se

usa el concepto de «geosfera».



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Geósferas

En el modelo estructural de la Tierra se han identificado las

siguientes geosferas:

1. Atmósfera. Es la envoltura gaseosa que se encuentraalrededor de la Tierra, considerándose también los gasespresentes en la hidrosfera y litosfera superior como el N2,O2, H2O, CO2, gases inertes.

1. Biosfera. Es la esfera sólida, líquida y gaseosa conteniendocon frecuencia coloidales, que contiene al conjunto de losseres vivos y en la cual es posible el desarrollo la vida.Involucra las sustancias orgánicas –C, H, O, N, S, H2 O– y lamateria esquelética distribuida sobre la superficie de laTierra a través de la hidrosfera y la atmósfera.

3. Hidrósfera. Es la envoltura acuosa de la Tierra,principalmente agua dulce y salada, que formanlos ríos, océanos y mares considerándose lasmasas de hielo, nieve, etc.

4. Litósfera. Es la envoltura sólida, compuesta desilicatos, llamada también corteza, cuya partesuperior es ácida denominada sial (Si, Al, álcalis,OH) y la región inferior es básica llamada sima (Si,

Al, Ca, Mg, Fe). 5. Chalcósfera. Llamado también manto que es unacapa de óxidos y sulfuros, groseramentecorresponde a las fases de troilita de losmeteoritos, sin embargo, contiene más óxidos ysilicatos de Fe-Mg.



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6. Siderósfera. Núcleo de Ni-Fe de la Tierra,groseramente corresponde la composición delos meteoritos de hierro. La parte superiorlíquida y la parte inferior probablemente sólida.

Recientemente J. Barrell postuló la existencia de laastenósfera, capa del manto superior que yacedebajo de litosfera rígida, en la cual las placascorticales están inmersas, y es donde se suponeque se realiza el reajuste isostático y se generan losmagmasa



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La corteza oceánica es subducida en el interior y después de estar en la

profundidad del manto, convecta o se eleva en plumas, desde el límite núcleo-

manto.a. La concentración del isotopo 3He es baja en el manto convectante, un aporte

de 3He (flechas pequeñas) será necesario desde un reservorio rico en volátiles en

la profundidad del manto para mantener los ratios observados 3He/4He en las

dorsales (4He es continuamente producido en el manto por decaimiento

radiactivo del U y Th). Manto bajo en 3He requiere niveles de argón (40Ar), parabalancear la concentración atmosférica de 40Ar observada. En este modelo, los

basaltos de isla oceánicos salen de este reservorio profundo rico en 3He,

explicando sus altos ratios He/4He.



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b. Pero si, los gases inertes son altamente compatibles y laconcentración de 3He en el manto es alta, ningún flujo de3He en la convección del manto o reservorio oculto de 40Ares requerido para explicar ya sea los altos ratios 3He/4He enlas dorsales o el ratio de Ar del manto al Ar atmosférico. Losaltos ratios 3He/4He de los basaltos de isla oceánicospodrían surgir debido a que muestran un reservorioprofundo que fue agotado de U y Th en un estado temprano

en la evolución, y en consecuencia, pobre en4

He.

DISTRIBUCIÓN Y ABUNDANCIA DE LOS

ELEMENTOS EN LA CORTEZA TERRESTRE



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La corteza es la capa más externa y delgada queconsiste:

en una zona superior de composición granítica conpredominio de silicatos alumínicos o Sial

en su parte inferior de silicatos pétreos conpredominancia de Mgde allí el nombre de Sima obasáltica;

ambas subcapas se encuentran separadas por ladiscontinuidad de Conrad.

La corteza está separada del manto por ladiscontinuidad de Mohorovicich, cuya profundidadpromedio es de 30 km debajo de los continentes, yhasta 60 km debajo de las cadenas montañosasrecientes y de 5 a 10 km debajo de los fondosoceánicos.



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Nuestro conocimiento de la composiciónquímica de la corteza viene del estudio de rocas

y de las evidencias geofísicas en la estructura dela corteza, llegan a concluir que no eshomogénea vertical ni lateralmente.

COMPOSICIÓN QUÍMICA

La composición química promedio de la corteza muestra laimportancia del O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, que formanaproximadamente el 99% del total.

Es necesario insistir en la importancia del oxígeno, que es elelemento dominante de la corteza consistiendo en cerca del47% del peso y 93% del volumen;

el otro elemento mayor es el silicio, el cual llega cerca del28% del peso, pero menor del l% del volumen debido altamaño pequeño del átomo del silicio.



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La abundancia de los elementos de la cortezaterrestre se dan en función de su porcentaje,dado en micrón/gramo o como unidad deconcentración en ppm (partes por millón).



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Los elementos en la corteza terrestre se puedenclasificar de acuerdo a su porcentaje ponderal entres grupos, en esta zona se encuentran los 80

elementos. El Grupo I comprende 12 elementos cuyos

contenidos sobrepasan los 1000 ppm omicrón/gramo y representan el 99,39% de lacomposición media de la corteza terrestre.

El Grupo II engloba 46 elementos de composiciónentre 1 a 1000 ppm y representan el 0,37%.

El Grupo III comprende los 22 elementos restantescuyos contenidos son inferiores a 1 ppm. y

representan el 0,0004%.



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Los dos últimos grupos son los que encierran a los «elementostraza» de las rocas, entre los cuales aún es posible distinguir: loselementos menores, elementos dispersos y elementos raros.

a) Los elementos menores, cuyo contenido en las rocas esapreciable, forman normalmente minerales aislados (Zr, Ti,Cr, Ba...)

b) Los elementos dispersos, cuyo contenido es bastantesignificativo pero que no se encuentran jamás expresadoscomo minerales (Rb, Ga, Hf...).

c) Los elementos raros , se encuentran en cantidades ínfimasen sustitución isomorfa en los minerales y en las rocas,pero que sólo raramente están expresados como minerales(Tb, Lu, Y, Bi...).



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Elementos muy importantes económicamenteson bastante raros, por ejemplo, el cobre es

menos abundante que el zirconio, el mercurio esmenos abundante que las tierras raras, elvanadio es más abundante que el estaño, elníquel es menor que el rubidio, etc.

Es evidente que se debe establecer unadistinción entre la abundancia de un elemento ysu geodisponibilidad.

La geodisponibilidad o explotabilidad de unelemento depende en gran medida de sucapacidad para formar minerales en los cualessea el constituyente mayoritario. Los elementosinexplotables son aquellos que no formanminerales por si mismos, pero se presentan encantidades menores al 1% en minerales de otros

elementos, como los casos del indio, rubidio,galio, hafnio, renio, etc.

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