1º ESO. SA 1-2. Geosfera: Minerales y Rocas

s.a. 1-2. La geosfera

MINERaLES Y ROCAS

GEORGIUS AGRÍCOLA. Un médico estudiando minas.

Me apena decirlo, pero, en mi época, todo el mundo opinaba que la minería era una actividad sórdida y desagradecida. Un oficio en el que los resultados se obtenían meramente a través del esfuerzo físico de hombres mugrientos que se dejaban el aliento y la salud picando en las oscuras galerías. Para mí la extracción de minerales era mucho más que eso. Era un arte donde el conocimiento, la estrategia y la tecnología se daban la mano.

Nací en 1494 en la ciudad de Glauchau, al oeste de Alemania. Mi nombre real es Georg Bauer pero en la época en la que viví el latín era la lengua dominante en los contextos académicos, por lo que Georgius Agricola es mi nombre latinizado. Mi nombre artístico, por así decirlo.

Desde muy joven me interesé por todo tipo de conocimiento. Todo espoleaba mi curiosidad. Entre 1514 y 1518 estudié teología, filosofía, latín, griego y filología en la universidad de Leipzig. Más tarde, en 1522, regresé a la universidad para estudiar medicina, fís ica y química.

A partir de 1527 me establecí en Alemania. Me casé y comencé a ejercer la medicina en una región célebre por sus yacimientos de plata. Para entonces ya había cultivado un vivo interés por la geología, mas nunca antes había tenido semejante contacto con la población minera. Al tiempo que observaba sus métodos y sus prácticas me esforcé por hallar remedios para las enfermedades que sufrían a causa de su profesión.

Hasta mis últimos días combiné mi trabajo como médico con la investigación. Redacté numerosos tratados recopilando mis conclusiones sobre metales, sedimentos, fósiles... Mi obra más relevante fue la última en la que trabajé. Lleva por título De re metallica y se publicó en 1556, un año después de mi fallecimiento. Ocupa la friolera de 12 volúmenes en los que aporté una clasificación para las rocas y minerales conocidos, descripciones de métodos para extraerlos e incluso numerosos grabados mostrando la tecnología necesaria para ello. Toda aquella información resultó tremendamente valiosa y sirvió de base para consolidar una industria que va mucho más allá de picar rocas aleatoriamente en pos de un hallazgo fortuito.

Video. La Silicosis

1. - LAS CAPAS O ESFERAS DE LA TIERRA

Video. Introducción

La Tierra, el planeta en el que vivimos, está formado por cuatro capas. En cada capa hay materiales en distinto estado: sólido, líquido o gaseoso.

Las cuatro capas de la Tierra son:

1. La geosfera (o litosfera) es la capa sólida (de minerales y rocas) que forma el suelo que pisamos y el interior de la Tierra.
2. La atmósfera es la capa gaseosa (de aire) que rodea a la Tierra.
3. La hidrosfera es la capa líquida (de agua) que hay en la Tierra.
4. La biosfera está formada por todos los seres vivos que hay en la Tierra

Video. Las capas de la Tierra

Presentación. Las capas de la Tierrra

LA GEOSFERA.-

La geosfera es la parte sólida de la Tierra y presenta un radio de 6371 km. Se trata de una bola casi esférica que está estructurada en capas concéntricas internas, como una cebolla, de diferente composición y estado: corteza, manto y núcleo

La geosfera es el soporte para la hidrosfera y la atmósfera, y es el medio físico donde se asientan la mayor parte de los seres vivos. Para el ser humano, la corteza es fuente de recursos naturales como el suelo, las rocas, los minerales y los combustibles fósiles. Estos recursos no son renovables, pues tardan mucho tiempo en formarse.

Video. El interior de la Tierra

Formación de las capas de la Tierra

Experimento. Realiza el siguiente experimento en tu casa y explica lo que ha sucedido relacionado con el modelo de formación de las capas de la Tierra.

2. - LA ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA

Video. Origen capas Tierra

A) La corteza.

Capa más externa de la Tierra y de menor espesor. Corresponde con la superfice terrestre y está compuesta por rocas sólidas, rígidas y ligeras.

La corteza ocupa el 1% del volumen de la Tierra y se divide en:

• Oceánica, corresponde con los fondos oceánicos y está formada por rocas magmáticas volcánicas como el basalto y el gabro, y presenta un espesor medio de 6-12Km.
• Continental, corresponde con los continentes y está formada por rocas magmáticas plutónicas como el granito, rocas sedimentarias y metamórficas, y presenta un espesor medio de 25-70Km.

Presentación. Los componentes de la corteza

Video. Deformación de los materiales

B) El manto.-

Capa intermedia que ocupa el 70% del volumen de la Tierra formado por rocas más densas. Se encuentra dividida en el manto superior, en el cual las rocas mas superficiales se encuentran en estado sólido y presentan un comportamiento rígido al igual que en la corteza, mientras que en la parte continua presentan un estado viscoso o fundido, con un comportamiento más plástico. El manto, se extiende desde los 12-70Km hasta los 2.900Km de profundidad, y está formado principalmente por peridotitas (rocas plutónicas)

C) El núcleo.-

Capa más interna de la Tierra compuesta fundamentalmente por minerales de hierro y níquel, con una elevada densidad.

El núcleo se extiende desde los 2.900Km hasta los 6.371Km de profundidad y se divide en externo, que se encuentra en estado líquido (fundido), e interno, en estado sólido debido a las altas presiones a las que está sometido.

Ejercicio. Completa el texto. La ________ es la parte sólida del planeta. En ella se distinguen tres capas internas: la corteza, el manto y el ___________. La corteza es la capa más ________ y de _______ espesor, sólida, y fría, que forman los continentes y los fondos marinos. Su espesor varía desde los 6 hasta los 70 km en las zonas montañosas. El manto es la capa que está entre la ______ y el _________ y es una gruesa capa de casi 2.900km y está compuesto principalmente por rocas plutónicas denominadas _________. El núcleo se divide en externo y se encuentra en estado ___________ e interno en estado ____________.

Ejercicio. Observa la imagen de la estructura de la geosfera y completa el texto sobre la litosfera con las palabras correctas.

La litosfera es la capa sólida y rígida más superficial de la Tierra, formada por la ________ terrestre y por la parte superior del ______, que es una capa rígida y más ligera que el resto del manto.

La litosfera __________, de unos 70 km de espesor, es más gruesa que la __________, que tiene unos ___ km de espesor.

A.- LOS MINERALES

La geosfera está formada por rocas, pero las rocas no son los componentes básicos de la geosfera, ya que están compuestas, a su vez, por uno o más minerales.

1.- CARACTERÍSTICAS

Los minerales son sustancias que cumplen con las siguientes características:

• Son sólidos (ni líquidos ni gaseosos), sus átomos se encuentran tan fuertemente unidos que ocupan posiciones fijas.
• Son inorgánicos, en general, carecen de átomos de carbono en su estructura o no proceden de los seres vivos.

• Son homogéneos, sustancias únicas que no puede ser subdividida en componentes químicos más sencillos sin que pierda sus propiedades.
• Son de origen natural, no fabricados por el ser humano.
• Tienen una composición química definida, que se puede expresar mediante una fórmula química. Por ejemplo, la fórmula química de la halita es NaCl.
• Tienen una estructura cristalina, o sea, los átomos que los componen tienen una disposición regular en el espacio siguiendo un modelo geométrico (cubos, pirámides...), como por ejemplo la halita (NaCl). Estas sustancias reciben el nombre de cristales. Otros, en cambio, no disponen de ella, como por ejemplo el ópalo, cuyo nombre recibe materia amorfa.

Video. ¿Qué son los minerales?

Video. Las minas de sal

Video. Cómo se forman los cristales

Taller. Composición química de la halita o sal de roca: NaCl

2.- CLASIFICACIÓN

Los minerales se clasifican, según su composición química (elementos) en:

• Silicatados, son aquellos que poseen silicatos en su composición, o sea sustancias compuestas por silicio (Si) y oxígeno (O), acompañadas de otros elementos como el hierro (Hi), magnesio (Mg) o el aluminio (Al). Constituyen el 75% de los minerales de la corteza terrestre. Por ejemplo el cuarzo (SiO2).
• No silicatados, son aquellos que no contienen silicatos en su composición, como por ejemplo la calcita (CaCO3).

Cuarzo

Calcita

Presentación. Propiedades

3.- PROPIEDADES

Video. Los minerales

Los minerales tienen unas propiedades físicas específicas, que dependen de su composición química y de su estructura cristalina y que permiten identificarlos.

• La forma depende del ordenamiento interno de sus átomos. La gran mayoría de los minerales son amorfos e irregulares pero otros presentan formas externas geométricas regulares ya que presentan una estructura atómica ordenada de manera natural, por ejemplo la pirita (FeS2) con forma cúbica y el aragonito de forma hexagonal.

• El brillo es el aspecto que presenta la superficie del mineral al reflejar la luz, pudiendo ser metálico (galena) y no metálico, y dentro de este último, vítreo (calcita), nacarado (biotita), graso (apatito), otros.

Video. El brillo

• El color de la superficie no siempre es el mismo ya que algunos presentan variedades. La azurita siempre es de color azul mientras que el cuarzo puede ser blanco, morado, rosa o amarillo.

• El color de la raya es el color que observamos cuando rayamos con un mineral una placa de porcelana. No siempre coincide con el color de la superficie.

• La dureza es la resistencia que ofrece el mineral a ser rayado. Se mide mediante la Escala de Mohs, compuesta por diez minerales ordenados de manera que cada mineral es rayado por los de la dureza superior y raya a los de dureza inferior.

Presentación. Escala de Mohs

• La forma en la que se rompe un mineral:
• Fractura, es la forma que adopta la superficie de un mineral cuando es golpeado, a lo largo de una superficie irregular

• Exfoliación, se produce cuando un mineral se rompe de forma regular siguiendo planos. Por ejemplo, en láminas como la mica o en cubos como la halita

• La densidad es la relación entre la masa y el volumen de un mineral y siempre será el mismo para cada uno de ellos.

• Otras propiedades. El sabor salado de algunos minerales (halita) y el magnetismo de minerales que contienen hierro en su composición y son atraídos por un imán (magnetita)

Mica

Experimento. Densidad

Video. Densidad

Ejercicio. Completa el texto con las palabras correctas. El hecho de que los minerales tengan ________ cristalina significa que los átomos que los componen tienen una disposición __________ en el espacio. Esto se manifiesta en __________ observables, es decir, los fragmentos de los minerales presentan forma externa regular.

Ejercicio. Selecciona las frases relacionadas con la exfoliación.

• Resistencia que ofrece la superficie de un mineral a ser rayado.
• La forma del cristal de la pirita es cúbica u octaédrica.
• Rotura de un mineral en forma regular dando lugar a planos, fibras o figuras geométricas.
• Aspecto que presenta la superficie del mineral al reflejar la luz.
• La mica se rompe en finas láminas.

Ejercicio. Según la definición de mineral ¿cuáles de los siguientes son minerales? Elige la opción u opciones correctas: Madera, Cuarzo, Cristal de una ventana, o Petróleo

Ejercicio. Explica qué es la estructura cristalina de un mineral.

Ejercicio. Relaciona mediante flechas.

Ejercicio. Crucigrama

4.- IDENTIFICACIÓN

Presentación. Guía de minerales

¿Qué es una clave dicotómica?.

Es una herramienta que se utiliza para la clasifiación e identificación de seres vivos, animales, minerales y rocas, etc. Se llama dicotómica porque en cada paso hay que elegir entre dos opciones, la opción elegida te remite a otro paso en el que hay que elegir entre otras dos opciones y así hasta alcanzar un resultado.

5.- USOS DE LOS MINERALES

Desde la Prehistoria, el ser humano ha utilizado los minerales para la fabricación de utensilios y herramientas.

Los minerales son recursos importantes para el ser humano pero no son renovables, por lo que se debe llevar a cabo una gestión sostenible de los mismos, fomentando el reciclado de los mismos.

Flechas de sílex

Debate socioambiental. La minería ¿oportunidad económica o amenaza ambiental?

Un yacimiento mineral es una concentración natural de minerales en la corteza terrestre. La mena es el material natural del que se pueden extraer minerales o metales con beneficio económico y la ganga es el resto de la roca en el que se encuentra y no tiene valor comercial. Por ejemplo, el oligisto es una mena de hierro.

Podemos clasificar los minerales, según su utilidad, en los siguientes grupos:

a) Minerales metálicos.-

Contienen metales usados en la industria y en la fabricación de objetos ornamentales.

Aunque algunos metales se encuentran en estado puro, como el oro, lo más frecuente es encontrarlos junto a otros elementos.

Vídeo. Un día sin minerales

b) Minerales energéticos.-

Se utilizan para extraer combustible para las centrales nucleares, por ejemplo, la uraninita, de la que se extrae el uranio.

c) Gemas o piedras preciosas.-

Son cristales de algunos minerales cuyas propiedades (dureza y transparencia) y belleza permiten su uso en joyería, como, por ejemplo, el rubí o el diamante.

d) Minerales utilizados en la construcción y en la industria.-

• El cuarzo se emplea en la fabricación de ordenadores y relojes.
• La halita o sal de roca es un condimento y conservante alimentario.
• Con el grafito se fabrican las minas de los lápices.

• Bauxita, se extrae el aluminio para la fabricación de carrocerías, marcos de puertas y utensilios de cocina.
• Magnetita y oligisto, se extrae el hierro para la industria siderúrgica y obtención de acero, que se utiliza en vehículos, tuberías, elementos estructurales, etc..

• Pirita, se extrae el azufre como fertilizante y en la fabricación de baterías, pólvora, insecticidas, etc.

• Talco, se extrae polvos de talco para la fabricación de papel, lacas y pinturas, en cerámica, cosmética y como aditivo de gomas y plásticos.
• Yeso, se extrae el yeso en polvo para la construcción, para confeccionar moldes de dentaduras, escayolas de uso quirúrgico, moldes para escultura.
• Fluorita, se extrae el flúor para obtener teflón y CFC, y en salud dental.

Enlace. Galería minerales de Canarias

Presentación. Usos de los minerales

Video. Los tipos de rocas

B.- LAS ROCAS

Las rocas son agregados naturales formados por un solo tipo de mineral o por varios minerales diferentes:

El mármol está compuesto únicamente por mineral calcita

Video. Las rocas

Video. Introducción

1.- PROPIEDEADES

Las rocas se pueden identificar gracias a sus propiedades:

• La forma con la que aparecen en la naturaleza, por ejemplo, formando estratos horizontales o inclinados, fragmentos sueltos, bloques, coladas de lava, etc.

• La composición, o sea, el tipo o conjunto de minerales que contiene. Puede ser un solo mineral como la caliza o varios minerales como el granito.

Roca Granito

• La textura, que es la forma en la que se disponen los minerales en la roca, observada a simple vista o en el microscopio:

• Granuda, si se observan minerales de diferentes tamaños y colores.
• Vítrea, si no se observan cristales a simple vista.
• Clástica, si se observan fragmentos de minerales procedentes de la erosión de otras rocas.

Presentación. Propiedades de las rocas

Ejercicio. Selecciona las frases relacionadas con la textura de una roca.

• Tipo de minerales que contiene la roca.
• Forma en la que se disponen los minerales en la roca, observada a simple vista o con el microscopio.
• El granito presenta granos de minerales grandes y bien formados.
• Forma en la que aparecen las rocas en la naturaleza.
• Puede ser granuda, vítrea y clástica.

Ejercicio. Completa la frase escribiendo esas palabras donde corresponda (roca, mineral y geosfera) La _____ está formada por _____ , que son agregados de uno o más componentes llamados_______

2.- CLASIFICACIÓN

Las rocas se clasifican según su proceso de formación en tres grandes grupos: rocas sedimentarias, metamórficas y magmáticas.

Video. El ciclo de las rocas

El Ciclo de las Rocas

Las rocas están sometidas continuamente a procesos que las cambian. Esto sucede de forma tan lenta que dura millones de años. El ciclo de las rocas consiste en los cambios que sufren los tres tipos de rocas, transformándose unas en otras.

Las rocas que se encuentran en la superficie terrestre con el paso de tiempo y bajo los efectos del agua de lluvia, del viento, del hielo o del mar se alteran, se erosionan y se fragmentan en trocitos pequeños, los sedimentos. Estos sedimentos son transportados hasta el fondo de los lagos o del mar donde se depositan. Los sedimentos se van acumulando y hundiéndose por el peso de otros sedimentos posteriores, lo que hace que se compacten y se unan cada vez más, así se forman las rocas SEDIMENTARIAS. Estas rocas sedimentarias pueden alcanzar grandes profundidades donde las altas presiones y elevadas temperaturas las transforman en rocas METAMÓRFICAS. Si la temperatura sigue aumentando las rocas llegan a fundirse formando el magma que intenta ascender hacia la superficie.

Si este magma se queda en el interior terrestre y se enfría lentamente se forman rocas MAGMÁTICAS PLUTÓNICAS, pero si consigue llegar a la superficie, se enfriará rápidamente formando las rocas MAGMÁTICAS VOLCÁNICAS. Debido a los movimientos de las placas tectónicas las rocas profundas afloran a la superficie terrestre y comienza de nuevo el ciclo de las rocas” .

Ejercicio. Completa el siguiente texto“Las rocas que se encuentran en la superficie terrestre bajo los efectos del agua de lluvia, del viento, del hielo o del mar se alteran y se erosionan, y los ……………………… de roca desprendidos son ……………… hasta el fondo de los lagos o del mar donde se sedimentan. Estos sedimentos se van hundiendo por el peso de otros sedimentos posteriores y se van ………………………… y cementando hasta formar rocas ………………… Estas rocas pueden alcanzar grandes profundidades donde hay altas presiones y ………………………, llegando a transformarse en rocas …………………………. Si las rocas llegan a fundirse se forma el ………………. que intenta ascender hacia la superficie. Si este magma se queda en el interior terrestre y se enfría ………………………………… se forman rocas …………………………………, pero si consigue llegar a la superficie, se enfriará …………………………… formando las rocas ……………………………………”

• VOLCÁNICAS
• TEMPERATURAS
• SEDIMENTARIAS
• RÁPIDAMENTE
• PLUTÓNICAS
• METAMÓRFICAS
• MAGMA
• TRANSPORTADOS

• FRAGMENTOS
• COMPACTANDO
• LENTAMENTE

Clasificación de las rocas

a) Las rocas magmáticas

Las rocas magmáticas o ígneas se producen por la solidificación (enfriamiento) del magma (masa fundida de rocas). Según el lugar de enfriamiento, nos encontramos con:

• Rocas plutónias, cuando se enfrían y solidifican lentamente en el interior de la Tierra, formando rocas con cristales. Por ejemplo, el granito.

• Rocas volcánicas, cuando el magma sale a la superficie en forma la lava, la cual se enfría rápidamente, formando rocas sin cristales o cristales diminutos. Por ejemplo, el basalto.

Video. Las rocas magmáticas

Video. Las rocas sedimentarias

b) Las rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias se producen por la compactación y cementación de sedimentos en las cuencas sedimentarias. Suelen formar capas paralelas, denominadas estratos, y pueden contener fósiles. Según su origen pueden ser:

• Rocas detríticas, si los sedimentos proceden de la erosión de otras rocas. Por ejemplo, la arenisca y la arcilla.
• Rocas no detríticas, si los sedimentos proceden de la precipitación de sales minerales disuletas en agua. Por ejemplo, la caliza.
• Rocas orgánicas, si los sedimentos proceden de restos de organismos vivos, que es utilizada como fuente de energía. Por ejemplo, el carbón y el petróleo.

Video. Las rocas metamórficas

c) Las rocas metamórficas

Las rocas metamórficas se producen por la transformación en estado sólido (no llega a fundirse la roca) de otras rocas por aumento de la presión y/o temperatura. Según su textura pueden ser:

• Rocas foliadas, por efecto de la presión, sus minerales quedan alineados en capas o láminas. Por ejemplo, la pizarra y gneis.
• Rocas no foliadas, por efecto de la temperatura, presentan aspecto homogéneo con minerales grandes de un solo tipo y sin orientación. Por ejemplo, el mármol.

3.- IDENTIFICACIÓN

¿Qué es una clave dicotómica?.

Es una herramienta que se utiliza para la clasifiación e identificación de seres vivos, animales, minerales y rocas, etc. Se llama dicotómica porque en cada paso hay que elegir entre dos opciones, la opción elegida te remite a otro paso en el que hay que elegir entre otras dos opciones y así hasta alcanzar un resultado.

Presentación. Carbón y petróleo

4- LOS COMBUSTIBLES FÓSILES

Los combustibles fósiles (como el petróleo, el carbón y el gas natural) son aquellos que provienen de la descomposición natural de la materia orgánica (plantas, microorganismos, bacterias y algas) después de un proceso de transformación que puede durar más de 600 millones de años.

Como principal característica es la capacidad de arder y producir calor, por lo que se utilizan como fuente de energía.

• El carbón procede de restos vegetales. Se quema en las centrales térmicas para producir energía eléctrica, y en las industrias metalúrgicas, para fundir metales.

• El petróleo procede del plancton marino. Es la principal fuente de energía mundial. De él se obtienen multitud de productos, como carburantes, plásticos, lubricantes, fertilizantes o alquitrán.

5.- USOS Y EXTRACCIÓN DE LAS ROCAS

Los rocas son recursos importantes para el ser humano pero no son renovables, por lo que se debe llevar a cabo una gestión sostenible de los mismos. Los principales usos de las rocas son:

• Con el granito se construyen columnas, estatuas, encimeras y el basalto se utiliza en zonas de cultivo (picón), muros, piedra de molino..
• La caliza, el yeso y la arcilla se calcinan para obtener el cemento, que al mezclarse con agua y arenas se forma el hormigón.
• Con la arcilla se fabrica la cerámica: tejas, ladrillos, azulejos, etc.
• Con la fundición de las areniscas y las cuarcitas se obtiene el vidrio.

• El mármol y la pizarra se utilizan como elementos decorativos y construcción (encimeras, tejados, paredes, etc.)

Presentación. Usos de las rocas

La extracción de los recursos

Video. Explotaciones y minas

Los yacimientos son las zonas de la corteza terrestre en las que es rentable la explotación de un recurso, por su concentración, precio o facilidad de extracción:

• Las canteras son explotaciones superficiales en las que se extrae las rocas.
• Las perforaciones son conductos que se utilizan para extraer petróleo, gas o agua.
• Las minas son excavaciones empleadas para explotar yacimientos. Pueden ser a cielo abierto o subterráneas.

Efectos medioambientales

• Impacto visual fuerte debido a la destrucción del paisaje.
• Ruidos de explosiones, polvo y caída de fragmentos de roca.
• Potencian la erosión y la contaminación de los acuíferos.
• Pérdida del suelo y de su cubierta vegetal.

Explotación y extracción de recursos naturales en Canarias

• Canteras y minas.
• Piconera de Tiscamanita

• Cantera de Barranco de la Torre (Caleta Fuste)
• Cantera de Arucas (Auditorio Alfredo Krauss)
• Cantera de Montaña Bermeja en Tefía (Faro de la Entallada)
• Perforaciones.
• Pozos.
• Minas y galerías

Enlace. Galería rocas de Canarias

¿Cómo se hace el cemento?

Ejercicio. Localiza 15 términos de geología en la sopa de letras

PRESENTACIONES

• Las capas de la Tierra

• Los usos de los minerales

• La corteza terrestre

• Los usos de las rocas

• Las propiedades de los minerales

• Formación del carbón y petróleo

• Escala dureza de Mohs

• Guía de minerales

• Las propiedades de las rocas

• Guía de las rocas

• Formación de tipos de rocas