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UNIDAD 7. GEOSFERA

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. Clasificación de los minerales. (ejemplos).

5. Yacimientos minerales.

6. Las rocas

1. Ciclo de las rocas.

7. Clasificación de las rocas.

1. Rocas magmáticas

2. Rocas metamórficas.

3. Rocas sedimentarias.

8. ¿Y tú qué eres?

9. 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 roca sedimentaria: sedimentary rock roca metamorfica: metamorphic rock

PRIMERO. T-7. Geosfera. Curso 2017-18. IES Santiago Grisolía. Prof.: Luis P. Ortega y José L. Fernández.

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.

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.

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 llegara a la superficie de la Tierra impedirían que hubiera vida en ella.

Ejercicio. Une dos folios por su cara más corta. Dibuja un segmento de la Tierra a escala 1:20.000.000 y dibuja en diferentes colores el núcleo,, manto y cortezas.

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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 servirán 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.

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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.

Ejercicio: observaremos minerales y trataremos de anotar sus propiedades en una tabla. Luego compararemos y completaremos la misma entre todos. Puedes ver las imágenes y colocando el puntero sobre ellas aparecerá su nombre. Fíjate que muchos minerales tiene forma de cuerpos geométricos (con caras aristas y vértices). Son cristales naturales, que no debes confundir con el vidrio.

PROPIEDADES DE LOS MINERALES

Mineral Densidad C o l o r raya Dureza Brillo Exfoliación

en láminas Otras característica

AZUFRE (S)

PIRITA

CALCITA

ARAGONITO

YESO ESPECULAR

CUARZO

ORTOSA

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4.- Clasificación de los minerales.

Los minerales se clasifican en función de su composición química. En primero de la ESO vamos a ver sólo algunos minerales como ejemplo, bien por su interés económico o científico.

Veamos los diferentes grupos: • ELEMENTOS NATIVOS. Incluye aquellos que son elementos químicos.

o Oro (generalmente en pepitas) (Au)

o Azufre. (S)

o Diamante (C) Piedra preciosa.

o Grafito (C) Igual que el diamante, solo que tiene estructura laminar (lástima, la mina de los lápices es de grafito y no de diamante).

• SULFUROS: su molécula contiene azufre.

o Pirita : FeS2. Forma unos bonitos cubos de color dorado y brillo metálico. Se obtiene hierro y Azufre.

o Cinabrio: HgS. Se obtiene el mercurio. (las minas de Almadén en Ciudad Real se han explotado desde tiempos de los romanos).

o Galena : PbS. Se extrae el Plomo.

• HALOGENUROS: Formados por alguno de los elementos de la columna del Cloro.

o Halita: NaCl. Nombre del mineral de sal común.

o Silvina KCl. De color anaranjado, con un sabor un poco más picante.

• OXIDOS: metales que forman compuestos con el Oxígeno.

o Magnetita: Fe3O4. De él se extrae Hierro.

o Oligisto: Fe2O3. Es el principal mineral del que se extrae Hierro.

Azufre Pirita Cinabrio Galena

Halita Silvina Magnetita Oligisto

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• CARBONATOS: sales del ácido carbónico

o Calcita: CaCO3. Principal mineral de las rocas calizas.

o Aragonito CaCO3. Otra forma cristalina que tiene aspecto externo de prisma hexagonal.

• SULFATOS: azufre y oxígeno junto con otros elementos.

o Anhidrita (yeso) CaSO4. Cristaliza en tres formas típicas: en láminas (especular), en granos (sacaroideo) y en filamentos (fibroso). Suele tener impurezas que le dan diferentes tonos.

• FOSFATOS contienen el elemento Fósforo.

o Turquesa: piedra semipreciosa de un bonito color azul claro.

• SILICATOS: formados por Si y O son muy variados y los más abundantes de la corteza terrestre. Generalmente aparecen en mezclas que forman diferentes rocas: granito, pizarra, gneis, etc.

o Cuarzo SiO2

o Ortosa

o Mica blanca (moscovita)

o Mica negra (biotita).

o Talco

Calcita Aragonito yeso especular Yeso fibroso

Yeso sacaroideo Ortosa Mica negra Talco

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5.- 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:

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Mineral Elemento Aplicación Yacimientos

Pirita SFeFabricación 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

Cuarzo SiO2 Fabricación de vidrio, electrónica, En Cuenca hay


6.- 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.

6.1 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 , l lamados 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.

7.- Clasificación de las rocas.

7.1.- 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.

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Entre las rocas plutónicas más importantes están:

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 quizá quede más claro si decimos son la transformación) 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.

o Los esquistos y micacitas : formadas por minerales de mica (recuerda la mica negra).

o El gneis: que tiene los minerales del granito pero ordenados en forma laminar.

Si no se ordenan los cristales en láminas aparecen rocas como:

o El mármol: que puede tener diferentes colores en función de impurezas. Se forma por metamorfismo de Carbonatos como la caliza.

o La cuarcita: que esta formada por cuarzo fundamentalmente y que proviene del metamorfismo de rocas como la arenisca.

Granito Sienita Gabro Basalto Pumita

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7.3.- Rocas sedimentarias. Formadas por sedimentos. Pueden ser de varios tipos:

DETRÍTICAS.

Si se forman por acumulación de trozos de otras rocas. o Arcillas . Si los granitos son muy finitos. o Areniscas : granos del tamaño de la arena (hasta un par de mm). o Conglomerados: Fragmentos variados, algunos de ellos grandes.

EVAPORÍTICAS

Si se forman por que precipitan sustancias que van disueltas en el agua:

o Yeso: como los que hay en el patio y por todo el barrio en sus diferentes formas.

o Caliza o Dolomía: como la que forma los relieves de las hoces de la Serranía. o Las Margas (ese barro resbaladizo y pegajoso que está por todo el barrio) son

una mezcla de caliza y arcilla.

ORGÁNICAS.

Están formadas por la acumulación de organismos durante largos periodos geológicos.

o Carbón: restos vegetales acumulados en capas en zonas pantanosas. Hay diferentes tipos: antracita, hulla, lignito, turba.

Pizarra

Cuarcita

Gneis

Mármol

Micacita

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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. 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 por e-mail.

Conglomerado

Carbón (hulla)

Arcilla

Marga

Arenisca

Carbón (turba)

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8.- ¿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:

1. Mineral de Brillo metálico............................................ 2 1. Mineral con otro brillo................................................... 3

2. De color gris plomo, muy denso...................... GALENA 2. De color amarillo latón, forma cubos………. PIRITA

3. Presenta exfoliación.................................................... 4 4. Láminas rígidas, translúcidas........................... YESO ESPECULAR 4. Láminas muy finas con brillo nacarado.......... MICA

3. Sin exfoliación………………………………………… 5 5. Translúcido blanquecino, salada..................... HALITA 5. Color anaranjado, salada................................. SILVINA

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.

9. 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.

Por ello es muy importante que reciclemos los materiales y como ciudadano puedes contribuir depositándolos en los contenedores adecuados.

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. o PUNTOS LIMPIOS: al lado del "Mirador" (en la subida al aparcamiento) existe uno de

estos puntos en los que debes llevar: electrodomésticos, madera, muebles....

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Cuadro informativo.

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 abundNtes 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 minerales y que uso tienen.

8º ¿Por qué es importante reciclar las latas de bebidas o el vidrio?

9º ¿Para que se usan las rocas en la ciudad? pon ejemplos.

10º ¿Es posible que una roca arda? pon ejemplos.

PROPIEDADES DE LOS MINERALES

Mineral Densidad Color raya Dureza Brillo Exfoliación en láminas Otras característica

AZUFRE (S) 1,4 amarilla 3 céreo no huele mal si se calienta

DIAMANTE 3,5 - 10 cristalino no frágil

GRAFITO 2,2 negra 1,5 metálico imperfecta mancha las manos

PIRITA 5 negra 6 metálico no cubos dorados

CINABRIO 8,1 Roja 2,5 cristalino no color granate característico

GALENA 7,5 negro 3 metálico no gris perla, muy densa

HALITA 2,1 blanco 2,5 céreo no sabor salado

SILVINA 2 blanca 2 céreo no sabor salado más amargo

MAGNETITA 5,2 negra 5,6 metálico imperfecta imanta

OLIGISTO 5 m a r r ó n claro 6 metálico no color negro. Densa

CORINDÓN 4 - 9 cristalino no muy duro

CALCITA 2,7 blanca 3 cristalino no reacciona con el vinagre.

ARAGONITO 2,9 blanca 3,9 cristalino no prismas hexagonales

YESO ESPECULAR 2 blanca 2 nacarado sí cristal tranparentes planos

YESO FIBROSO 2 blanca 2 sedoso no parecen pelitos juntos

YESO SACAROIDEO 2 blanca 2 cristalino no parece azúcar

CUARZO 2,6 blanca 7 cristalino no forma cristales grandes

ORTOSA 2,7 blanca 6 cristalino no color crema

M I C A N E G R A - BIOTITA 2,8 2,5 nacarado sí láminas muy finas negras

TALCO 2,5 blanca 1 c é r e o -mate no suave al tacto

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