CIENCIAS NATURALES 1º ESO

TEMA 10. LOS MATERIALES DE LA GEOSFERA.

1. LOS MINERALES.La capa de la geosfera que mejor conocemos es la más superficial: la corteza terrestre. La corteza terrestre está formada por los materiales sólidos de aspecto diverso que conocemos como rocas.

Hay muchos tipos diferentes de rocas; cada una está formada por unos materiales, llamados minerales, que se consideran los componentes básicos de la corteza terrestre.

La corteza terrestre está constituida por muchos tipos de rocas. Las rocas, a su vez, están formadas por minerales.

Un mineral es una materia natural, inorgánica, sólida, cristalina y con una composición química fija.

Son sólidos, es decir, no se consideran minerales los líquidos o los gases. Su origen es natural. Se forman en procesos geológicos. En ningún caso podrá ser

considerada mineral una sustancia fabricada por el hombre. Son inorgánicos. No se originan por la actividad de los seres vivos ni forman parte de

ellos. Son homogéneos. Cada mineral tiene una composición determinada que se mantiene

en todas sus partes. Sus componentes están ordenados.

Actualmente se conocen más de 3.500 minerales diferentes. De todos ellos hay unos 20 que son más abundantes que el resto y que suelen encontrarse en muchas rocas; son los llamados minerales petrogenéticos.

Cada tipo de mineral tiene unas características únicas que permiten identificarlos: son sus propiedades.

1.1. Propiedades de los minerales.Las propiedades de un mineral, es decir, sus características, son únicas y dependen de su composición y de cómo se ordenan sus componentes. Para identificar un mineral debemos estudiar sus propiedades.

Las propiedades más utilizadas para la identificación de u mineral son:

Dureza: Se define como la resistencia que opone a ser rayado. Cuanto más próximas estén las partículas entre sí mayor es la dureza que presenta el mineral. ¿Puede ser un mineral duro y frágil a la vez? La respuesta es sí aunque las uniones entre partículas sean fuertes puede ser que la estructura interna no sea muy estable y se fracture con

cierta facilidad, por ejemplo el diamante es el mineral más duro y a su vez es muy frágil.

En 1920 el científico F. Mohs estableció una escala de dureza con los siguientes valores: Talco (dureza 1), Yeso (2), Calcita (3), Fluorita (4), Apatito (5), Ortosa (6), Cuarzo (7), Topacio (8), Corindón (9) y Diamante (10). Se rayan con la uña 1 y 2., se rayan con navaja 3 y 4, se rayan con la lima 5 y 6, rayan al vidrio 7, 8, 9 y 10.

Exfoliación: Es la capacidad que tienen ciertos minerales de romperse originando caras planas. Algunos minerales cuando se les golpea se rompen en cubos (galena), otros en láminas (yeso), etc. Los minerales que no son exfoliables, cuando se rompen presentan

superficies irregulares denominadas fracturas, como por ejemplo la fractura concoidal (fractura en forma de concha) propia del cuarzo, etc.

Tenacidad: Esta propiedad se define como la resistencia que opone un mineral a deformarse o a romperse.

Color: El color de un mineral es el tipo de luz que refleja al ser iluminado. Algunos minerales presentan colores diferentes según las impurezas que contenga, dando lugar a sus diferentes variedades. Así el cuarzo se puede presentar en las variedades: cuarzo puro (incoloro), cuarzo ahumado (negro), cuarzo rosa (rosa), cuarzo amatista (violeta), cuarzo citrino (amarillo limón) etc.

Raya: Es el color que presenta el polvo del mineral, que se obtiene haciendo una raya sobre el mineral que está colocado sobre una superficie blanca. El color de la raya puede coincidir con el de su superficie o ser completamente diferente, por ejemplo, la pirita es dorada y su raya es negra.

Brillo: Es el aspecto que presenta la superficie del mineral cuando refleja la luz. Existen diferentes tipos de brillo: metálico (calcopirita), vítreo (cuarzo), sedoso (malaquita), nacarado, adamantino, craso (talco) y resinoso.

1.2. Clasificación de los minerales. Los minerales se clasifican según su utilidad en dos grandes grupos:

No metálicos: No se utilizan para la obtención de metales; entre ellos destacan los silicatos (cuarzo, feldespatos, micas), los carbonatos (aragonito, calcita), los sulfatos (yeso), las sales (halita, silvina).

Metálicos: Se utilizan para la obtención de metales. El hierro se obtiene de la magnetita, siderita y oligisto. El cobre de la azurita y malaquita. El cinc de la blenda y el plomo de la galena. El aluminio de la bauxita y el mercurio del cinabrio. El azufre de la pirita.

2. LAS ROCASLas rocas son agregados naturales formados por granos de un solo mineral o de varios minerales diferentes.

Los granos de una roca son los minerales que la componen, que pueden ser de un solo tipo o de varios tipos diferentes.

2.1. Las propiedades de las rocas.Al igual que los minerales, las rocas tienen unas propiedades que permiten su identificación. Estas propiedades dependen, sobre todo, del modo en que la roca se formó en la naturaleza.

Las propiedades de las rocas son:

1. La forma en la que una roca aparece en la naturaleza   . Pueden aparecer de formas diversas: enormes bloques macizos, muy fragmentadas, en capas horizontales, inclinadas o curvadas, etc.

2. La composición de una roca.    Es el conjunto de los minerales que la forman. Ejemplo: El granito es una roca compuesta por feldespato, cuarzo y mica. También hay rocas que están compuestas por un solo elemento, ejemplo: las rocas calizas cuyo único elemento es la calcita.

3. La textura de una roca. Es la forma en la que se disponen los granos minerales en la roca. Estos pueden ser de tamaño y forma distintos, pueden disponerse de forma ordenada, pueden ser fragmentos de otras rocas, etc.

2.2. Clasificación de las rocas en función de su origen.

Según su origen, los diferentes tipos de rocas se pueden clasificar, en tres grandes grupos:

ÍGNEAS/MAGMÁTICAS:

Están formadas a partir del enfriamiento de rocas fundidas (magmas). Los magmas pueden enfriar de manera rápida en la superficie de la Tierra originando las rocas volcánicas o cristalizar lentamente en el interior, originando grandes masas de rocas llamadas plutónicas. Cuando cristalizan en grietas de la corteza forman las rocas ígneas filonianas.

ROCAS PLUTÓNICAS: Se forman cuando el magma solidifica en el interior de la Tierra. Como en el interior las temperaturas son elevadas, el enfriamiento de los magmas es muy lento. En estas condiciones los minerales disponen de mucho tiempo para crecer, por lo que estas rocas presentan cristales relativamente grandes (se ven bien a simple vista). Como la presión del interior es también muy elevada, los minerales crecen estrechamente unidos formando rocas densas y sin huecos. Los granitos son las rocas plutónicas más comunes, están compuestos por una mezcla de los minerales cuarzo, feldespatos y micas. Destacan también como rocas plutónicas la sienita y la diorita.

o ROCAS VOLCÁNICAS: Se originan cuando los magmas enfrían en la superficie terrestre, a temperaturas y presiones bajas. En estas condiciones el enfriamiento es muy rápido con lo que los cristales disponen de muy poco tiempo para formarse y crecer. Por ello, son rocas constituidas por una masa de cristales de pequeño tamaño o bien materia amorfa sin cristalizar (vidrio). Al originarse en la superficie, donde la presión es baja, pueden adquirir un aspecto esponjoso. Destacan el basalto, la riolita, la piedra pómez.

o ROCAS FILONIANAS: Los magmas también pueden cristalizar en el interior de grietas o fracturas en las que las presiones y temperaturas no son tan elevadas como las que soportan las rocas plutónicas durante su formación, ni tan bajas como las de las rocas volcánicas. Destacan el pórfido y la aplita,

METAMÓRFICAS:

Se

originan a partir de otras rocas que, sin llegar a fundirse, han sido sometidas a grandes presiones y temperaturas y se han transformado. El proceso metamórfico se realiza en estado sólido, es decir las transformaciones se producen sin que la roca llegue a fundirse. La mayoría de las rocas metamórficas se caracterizan por un aplastamiento general de sus minerales que hace que se presenten alineados (foliación). Ejemplos de rocas metamórficas foliadas son las pizarras, los esquistos, el gneis, y como no foliadas destacan el mármol y la cuarcita.

SEDIMENTARIAS:

Se forman en zonas superficiales de la corteza terrestre a partir de materiales que se depositan formando capas o estratos. Son detríticas si se originan a partir de trozos de otras rocas, y no detríticas (químicas y orgánicas) si se forman a partir de precipitación de compuestos químicos o acumulación de restos de seres vivos.

o ROCAS NO DETRÍTICAS: Son las formadas a partir de la precipitación de determinados compuestos químicos en soluciones acuosas (Químicas) o bien por acumulación de substancias de origen orgánico (Orgánicas). Un tipo muy común es la roca caliza, formada en su mayor parte por restos de organismos como corales, algas, etc. aunque también puede originarse por precipitación de cementos calcáreos. Las tobas calcáreas son rocas muy porosas y con abundantes restos vegetales que se originan en los ríos cuando el carbonato de calcio precipita sobre la vegetación. Los carbones y petróleos son rocas sedimentarias orgánicas originadas a partir de la acumulación de restos de materia orgánica. Poseen un enorme interés económico.

o ROCAS DETRÍTICAS: Se forman a partir de la sedimentación de trozos de otras rocas después de una fase de transporte. La clasificación de estas rocas se basa en los tamaños de los trozos que las componen. Las constituidas por trozos de tamaño grande son los conglomerados, las areniscas poseen granos de tamaño intermedio y los limos y arcillas poseen trozos muy pequeños.

3. LOS RECURSOS DE LA GEOSFERA Y SU EXPLOTACIÓN.Los seres humanos obtenemos de la corteza terrestre tres tipos de recursos:

Minerales. Rocas. Combustibles fósiles.

Llamamos yacimientos a las zonas de la corteza terrestre en las que hay concentraciones explotables de recursos de la geosfera.

3.1. Minerales que utilizamos.Utilizamos sobre todo gemas y minerales de interés industrial.

Gemas o piedras preciosasLas gemas son cristales de algunos minerales que por su belleza y escasez, alcanzan un gran valor. Una vez tallados se utilizan en joyería. Algunos ejemplos son: el diamante, el rubí, el zafiro, la esmeralda, etc.

Minerales de interés industrialDe los minerales de interés industrial se extraen las materias primas, como por ejemplo:

De la uraninita se extrae el uranio que se emplea como combustible en las centrales nucleares.

Del cuarzo se obtienen el vidrio y un material llamado sílice con el que se fabrican ordenadores, placas solares, etc.

De los minerales llamados menas metálicas se extraen los metales que contienen. Ejemplo: De la calcopirita se extrae el cobre, del oligisto el hierro, de la galena el plomo, de la bauxita el aluminio.

3.2. Rocas que utilizamos.Según sus aplicaciones distinguimos entre:

Rocas industriales.De ellas se obtienen materiales de construcción, como:

El cemento que se fabrica moliendo caliza y arcilla. El hormigón que se fabrica haciendo una pasta con cemento, agua, grava y arena,

cuando fragua es muy duro y resistente. La cerámica con la que se hacen ladrillos, tejas, baldosas, vajillas, etc, se fabrica con

arcilla pulverizada, mezclada con agua, modelada y cocida a altas temperaturas.

Rocas ornamentales.Son rocas ornamentales el mármol, el granito, la pizarra y el basalto, ya que tienen un aspecto muy bello una vez talladas y pulidas. Se utilizan para esculturas, revestimientos, suelos, etc.

3.3. Los combustibles fósiles.Son entre otros el carbón y el petróleo. No son ni rocas ni minerales, pero son recursos de la geosfera, ya que se encuentran en el interior de la corteza, se caracterizan por:

o Ser combustibles. Pueden arder y producir mucho calor.

o Haberse originado de un modo similar que los fósiles, ya que proceden de restos de seres vivos que se depositaron en los fondos de lagunas o mares y fueron enterrados por muchas capas de sedimentos.

El petróleo.

Es un líquido espeso, aceitoso y de color negro o marrón oscuro. Procede de la transformación de restos de seres marinos. Se trata en instalaciones llamadas refinerías, para proporcionar diferentes combustibles (butano, gasolina, gasóleo, etc) y otros materiales como alquitrán, el plástico, fertilizantes, etc.

El carbón.Es una sustancia sólida, de color negro o marrón y de aspecto rocoso. Procede de la transformación de restos de plantas. Se quema en centrales térmicas para producir energía eléctrica y en las industrias metalúrgicas para fundir metales.

Ilustración 1: Central Térmica del carbón

3.4. La extracción de recursos de la geosfera.Podemos extraer recursos de la geosfera mediante explotaciones superficiales o minas subterráneas.

Explotaciones superficialesDestacan:

o Las canteras. Son explotaciones para extraer rocas ornamentales (granito, pizarra, mármol, etc) o industriales (gravas, arenas, etc).

o Las minas a cielo abierto. Son excavaciones verticales de terreno; tienen forma de embudo, con las laderas escalonadas para permitir el transporte del material hasta la superficie.

o Las perforaciones. Son tuberías que se introducen mediante taladros hasta el yacimiento. Se utilizan para extraer petróleo.

Minas subterráneas.Cuando el yacimiento se encuentra en capas profundas, se excavan minas subterráneas. Estas constan de:

o Conductos verticales o pozos para acceder al yacimiento.o Conductos horizontales o galerías donde se excava y se extrae el material.