UNIDAD #2 - HMXEarthScience

UNIDAD #2
ROCAS, MINERALES Y RECURSOS
VOCABULARIO
Litosfera
Raya
Magma
Precipitación
Roca
Brillo
Vesicles?
Evaporites?
Mono mineral
Hendidura
Lava
Mineral
Fractura
Formadores de
rocas
Cristal
Elementos
Gravedad
especifica
Cristalino
Extrusión e
intrusión?
Materiales
felsico Y
mafico
Rocas
sedimentarias
Compresión y
cimentación
Agente
transportador
evaporación
Sedimentos
orgánicos
Bioclastic?
Propiedades
físicas y químicas
Dureza
Escala de dureza
Moh’s
Silicato
Roca ígnea
Solidificación
Metamorfismo
de contacto y
termal
Metamorfismo
regional
Orogeny?
Ciclo de roca
Fósil
Cantera
Rocas
metamorficas
Roca madre
Combustibles
de fósiles
Recursos no
renovables
Reciclar y
rehusar
Erosión y
desgaste
Foliation? y
banding?
Estructura
distorsionada
cristalización
La parte sólida de la corteza de la Tierra, la litosfera, esta compuesta de elementos
naturales que han sido formados de uno o más minerales. Estos elementos se llaman
rocas. Todas las rocas están compuestas de minerales. Cuando la roca tiene solamente
un mineral, a esta se le llama mono mineral. Cuando la roca esta compuesta de mas de
una clase de minerales, se llama multi mineral. Muchas rocas tienen una serie de
minerales en común.
A. Los Minerales
Minerales son elementos naturales que pueden ser inorgánicos, cristalinos, materiales
sólidos y tienen una composición química definida, una estructura molecular y
características físicas específicas. Existen más de 2,400 minerales en la Tierra. Los mas
abundantes son como 12 y constituyen mas de un 90% de la litosfera. Estos materiales
que son comunes se llaman “formadores de rocas”.
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CARACTERISTICAS DE LOS MINERALES EN LAS ROCAS
Minerales pueden ser compuestos de un solo elemento o de dos o más elementos.
Aunque la Tierra tienen mas de 2,400 minerales, la mayoría de la corteza de la Tierra esta
compuesta de un pequeño numero de elementos (compuestos de átomos que no pueden
reducirse a sustancias mas sencillas). El elemento que más abunda es el Oxigeno (O) y
representa un 46.65% de la masa total de la Tierra y un 93.8% de su volumen. El segundo
elemento que se encuentra con mas frecuencia es el Silicio (Si con un 27.7% de la masa
terrestre y un 0.9% del volumen). Los otros elementos mas comunes son el Aluminio
(Al), el Hierro (Fe), el Calcio (Ca), el Sodio (Na), el Potasio (K) y el Magnesio (Mg).
PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS
Los minerales tienden a ser identificados a través de una serie de características físicas y
químicas. Estas características o propiedades están bien definidas. Ejemplos de estas
propiedades son: el color, la dureza, el brillo, la hendidura, la quebradura, la forma de
cristal. También existen unas propiedades especiales que ayudan a la clasificación de los
minerales, estas son: el olor, el magnetismo y las propiedades ópticas.
El Color se utiliza para identificar minerales. Aunque algunos minerales tienen un color
muy característico y diferente, hay muchos que tienen el mismo color. También es
posible encontrar un mineral que tenga muchos colores debido a que pueden existir
rastros de otros elementos. Un ejemplo que ilustra este caso es el Cuarzo, ya que este se
puede encontrar de diferentes colores como blanco, rosa, verde, amarillo o morado.
La Dureza es definida como la resistencia de un material a ser rayado. Si fricciona dos
materiales que sean distintos, el material más duro hace una raya en el más blando. La
escala de dureza de Mohs ilustra 10 materiales en orden de dureza. El valor #1 se le da al
mas suave (el talco) y el #10 al mas duro (el diamante). Para determinar el valor relativo
de dureza de un material desconocido se puede usar uno de los elementos incluidos en la
tabla. Se rozan los dos materiales y aquel que muestre una raya es el más blando. La
dureza de minerales también puede establecerse al comparar estos materiales con
elementos cuya dureza sea conocida como por ejemplo las uñas, una moneda 1centavo, o
un vidrio.
Raya?. Es el color del polvo que se crea quebrar o rayar un material a través de su plano
raya (una pieza de porcelana sin acabado con lustre) El color del material puede ser muy
diferente al color de su raya.?
El brillo es causado por el reflejo de la luz sobre la superficie del mineral. Un mineral
puede llegar a tener un brillo metálico como el de un metal. Un material no brilloso (no
metálico) puede describirse como vidrioso, encerado, grasoso, aperreado, o simplemente
sin brillo.
Algunos minerales tienen a quebrarse a través de una o más de una superficie o plano. En
estos casos se dice que los minerales tienen Cleavage.?
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A un mineral que no tenga cleavage? Bien definido se le dice que tiene una fractura.
Minerales que muestran fracturas usualmente se quiebran de manera no uniforme
creando superficies con puntas y no son lisas.
La estructura atómica de la parte interna de un material crea una forma geométrica que
se conoce como el cristal. Minerales que tengan un color similar pueden ser distinguidos
por las diferencias en sus formas de cristal.
La gravedad específica es otra de las propiedades que se usan para identificar
materiales, y es definida como la proporción del peso de un mineral al peso de un
volumen idéntico de agua. Un mineral que tenga una gravedad específica de 3.0 es 3
veces más pasado que un volumen similar de agua. La gravedad específica de un material
es igual a su densidad porque la densidad del agua pura es 1 gr/cm3.
Algunos materiales tienen propiedades especiales como la calcita. Este material presenta
burbujas de dióxido de carbón cuando se le pone en contacto con una gota diluida en
ácido hidroclorato. El mineral conocido como halita Tiene un sabor salado, magnetite?
Es magnético y el talco se siente resbaloso al tacto.
PROPIEDADES DE LOS MINERALES
Los muchos minerales son considerados como elementos cristalinos?. Esto significa que
los átomos que están dentro del mineral están unidos siguiendo una estructura muy patrón
especial. Dos minerales pueden tener la misma composición química pero propiedades
muy diferentes. Un buen ejemplo es el diamante y el grafito, estos dos están hechos de
carbón. El grafito es bien blando ya que sus capas de átomos de carbón que no están
fuertemente ligadas entre ellas. El diamante por su lado se forma en grandes
profundidades bajo muy alta presión, haciendo que los átomos de carbón tengan una
estructura compacta. Por eso el diamante es el mineral mas duro.
Los minerales pueden agruparse de acuerdo a los elementos que los forman, o a los
compuestos que ellos pueden crear. Por ejemplo, el grupo de oxide? esta compuesto por
materiales que contienen oxigeno y otro elemento. El grupo de carbonatos esta
conformado de uno o mas metales que combinan carbón con 3 átomos de oxigeno (CO3).
Siendo que el oxigeno y el silicio son los materiales mas abundantes en la corteza de la
tierra, no es sorprendente el que los silicatos sean minerales que contienen estos dos
elementos y que a su vez sean el grupo mas grande de minerales.
B. Las Rocas
Las rocas son clasificadas sobre la base de su origen en 3 grupos ígnea, sedimentaria o
metamórfica. La clasificación depende de su composición mineral y de su textura, la cual
es determinada por las condiciones ambientales durante el proceso de formación. En
general las características visuales de las rocas nos ofrecen pistas sobre el proceso y las
condiciones en las que se han formado.
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B1. Las Rocas Ígneas
Las rocas ígneas son aquellas que han sido formadas de la solidificación y cristalización
de roca molten?. Esto hace que este tipo de roca sea sólido, compacta y dura.
Debajo de la superficie de la Tierra, el material que hace la roca molten?es llamado
magma. Cuando el magma llega a la superficie cambia de nombre y se le llama lava. El
enfriamiento del magma o la lava forma lo que se conoce como roca ígnea. El proceso de
transformación ocurre cuando la roca liquida se empieza solidificar y volverse dura. El
resultado es una piedra que contiene cristales minerales, por eso la roca ígnea tiene una
textura cristalina. Existenmuchas variedades de este tipo de roca.
La textura de las rocas ígneas depende de la rata de enfriamiento. Un enfriamiento lento
produce cristales grandes y rocas que tienen una textura áspera (phaneritic?). El rápido
enfriamiento produce cristales pequeños y rocas de textura fina (aphanitic?) Si existen
burbujas de gas cuando la lava se solidifica, se crean huecos. Rocas ígneas que contienen
huecos, como es el caso de la scoria? se llaman vesicular (bolsas de gas).
El enfriamiento tiene una relación directa con la temperatura y la presión. Un
enfriamiento rápido produce cristales pequeños o texturas que contienen muchos granos.
Lo mismo ocurre con un decrecimiento en presión. Estas condiciones pueden llegar a
existir en áreas cerca de la superficie de la Tierra o en sitios donde el material molden?
(lava) llega a la superficie, como es en el caso de una erupción volcánica. Una erupción
ocurre cuando la lava fluye y se endurece en la superficie. La roca que es formada se
conoce como roca ígnea eruptiva (volvanica).
Como la presión y la temperatura son mucho más elevadas en las partes profundas que en
la superficie de la Tierra, el proceso de enfriamiento es mucho mas lento haciendo que se
formen cristales más grandes. Cuando el magma se endurece dentro de la Tierra, es
conocido como introsivo. La roca que se forma se le llama roca ígnea intrusita. La tasa
relativa de enfriamiento de una roca ígnea puede ser determinada por el tamaño de los
cristales.
Las rocas ígneas se forman del proceso de solidificación y cristalización del magma o la
lava. Para que se forme magma es necesario que minerales se derritan. Algunos minerales
como el cuarzo, la moscovita mica, se derriten y se solidifican a muy bajas temperaturas.
Otros minerales como la olivita y el puroxeno se derriten y solidifican a más altas
temperaturas. En una masa de magma que se esta enfriando, los minerales que se
derriten a altas temperaturas se cristalizan y se ‘salen’ del elemento derretido. Aquellos
minerales que se derriten a bajas temperaturas son los últimos en cristalizarse, de esta
manera el proceso de cristalización ayuda a la separación de minerales.
Las rocas ígneas que tienen diferente composición pueden estar en el mismo cuerpo de
magma. Rocas que contienen olivita usualmente no contienen Cuarzo.El diagrama
Esquema para la Identificación de Rocas Ígneas muestra que la textura, color, densidad y
la composición mineral son usadas para la identificación de rocas ígneas. Las rocas de
color claro tienden a ser formadas de materiales felsico. Estos contienen mucho
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aluminio. Por eso, estas rocas tienen una densidad menor que las rocas oscuras que
contienen minerales mafica, que tienen alto contenido de hierro y magnesio.
La excepción al proceso de identificación a través de la densidad es la roca ígnea
vidriosa llamada obsidian?. Una roca obsidian? Se ve negra pero es de composición
felsica
La presencia de rocas ígneas es común en la superficie de la Tierra, tanto en los
continentes como en el fondo del mar. Rocas de baja densidad, felsicas, rocas ígneas de
granito son muy comunes en la masa terrestre. En las profundidades del mar, son mas
comunes rocas de mayor densidad, maficas, conocidas como rocas ígneas balsalticas?
B2. Rocas Sedimentarias
El paso del tiempo y el cambios de clima crean un proceso que ayuda a que las rocas se
partan produciendo sedimentos inorgánicos que son trasportados por el agua, el viento,
los glaciales y a su vez son depositados en diferentes sitios de la Tierra ya sea bajo el
agua o sobre la tierra. Las rocas sedimentarias tienden a contener capas pegadas de
granos redondos porque el agua ha sido el agente transportador del sedimento. Muchas
de las rocas sedimentarías se forman debajo del agua en diferentes maneras.
COMPRESION YCEMENTACION
Algunas rocas sedimentarias se forman cuando la presión del agua y otros sedimentos
que se encuentran cerca comprime unas pequeñas partículas (cal y colloides?) que se han
depositado fuera de su agente transportador (deposición). La presión solamente podría ser
suficiente para crear una roca de estos sedimentos finos. Un ejemplo de un tipo de roca
creada de sedimento comprimido (restringido) es shale?. Aunque el proceso de
cementacion (unir partículas y fragmentos de rocas) puede ocurrir en su creación. Se ha
confirmado que algunos shales? Son capas hechas de cemento natural.
Algunos sedimentos son combinados con cementos naturales que se precipitan del agua
(se separan de la solución) y el resultado es cementacion. Algunos de los cementos
naturales son el Hierro, el Silicio y la cal. Usualmente la cementacion ocurre en presencia
de sedimentos grandes como la arena, pequeñas piedras y rocas.
Piedra arena? es un una roca sedimentaria que tiene partículas de tamaño uniforme. La
mayoría de los conglomerates? Se forman cuando pequeñas piedras no son seleccionadas
y cementadas. Frecuentemente, el color de una roca se determina por el tipo de agente de
cementacion.
PROCESO QUIMICO
Algunas rocas sedimentarías se forman como resultado de procesos químicos.La
evaporización y la precipitación de un mineral que se ha disuelto en agua y que se esta
evaporando.
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PROCESOS BIOLOGICOS
Algunas rocas sedimentarias son formadas a través de procesos biológicos. Sedimentos
orgánicos incluyen restos de diferentes organismos como pueden ser plantas o animales.
Carbón se forma de restos de plantas que han sido depositados en agua, luego se
descomponen y son comprimidos.
Algunos animales acuáticos, como el coral, usan minerales para formar sus conchas.
Cuando un animal muere, los minerales (frecuentemente calcio y sales marinas) son
comprimidos formando una clase de rocas sedimentarias (piedra de cal). Restos de
animales y fósiles se encuentran de manera exclusiva en las rocas sedimentarias.
Las rocas sedimentarias están clasificadas dependiendo de su formación en 3 grupos:
fragmentales (clasticas), químicas, y orgánicas. Las rocas fragméntales sedimentarias
están compuestas de varios sedimentos que han sido compactados y cementados. Esta
clase de roca sedimentaria es clasificada sobre la base del tamaño del grano. La Tablas de
Referencia, muestran que si el rango del tamaño de las partículas es de 0.006 a 0.2 cm,
las piedras son llamadas piedras de arena?
Existe una relación entre el tamaño de las partículas en las rocas sedimentarias y el
agente que las transporta y las deposita. El agente transportador más importante es el
agua ya que esta los deposita en capas horizontales. Estas capas son importantes para
poder identificar las características de muchas de las rocas sediméntales.
Un rango de partículas de diferente tamaño, que a menudo se parecen a un riachuelo o un
deposito delta, tiende a tener las partículas más densas en el fondo y las más pequeñas y
menos densas a medida que se acerca a la superficie de la roca. El tipo de partícula más
común da información sobre el espécimen, tamaño y densidad de sedimento.
Rocas sedimentarias formadas por reacciones químicas y orgánicas son identificadas
por su composición y textura. Las rocas sedimentarias químicas tienden a ser compuestas
por un solo mineral como la roca sal que esta hecha del mineral halite?. Estas rocas
tienen una textura cristalina. Aunque la roca cal es la mas común, 90% de estas rocas son
formadas de manera orgánica. Están hechas de conchas que han sido unidas, fragmentos
de conchas y esqueletos. Rocas como estas se llaman bioclastic.
Fósiles que se encuentran en rocas sedimentarias proveen evidencia del ambiente en el
cual se formaron las rocas. Rocas sedimentarias que contienen fósiles de pescados fueron
formadas en un ambiente marino, mientras que las rocas que muestran plantas y tierra no
fueron formada en este ambiente.
B3. Rocas Metamórficas
Rocas Metamórficas son ígneas, sedimentarias y también metamórficas que han
cambiado de forma usualmente en las profundidades de la Tierra. La gran presión, altas
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temperaturas, y soluciones químicas que existen en lo profundo de la corteza hacen
cambios en las rocas existentes, formando las rocas metamórficas.
Metamorfismo es el resultado de re-cristalización. Cristales que no se habían derretido
bajo condiciones de alta presión y temperatura crecen cristales y nuevos minerales se
forman sin necesidad de derretirse (una reacción en estado sólido). La roca de la cual se
forman las piedras metamórficas se conoce como la piedra madre. Esta roca puede ser
ígnea, sedimentaria o metamórfica. Los cambios climáticos y la erosión en la superficie
de la Tierra ayudan a que las rocas metamórficas sean expuestas.
Rocas metamórficas son usualmente más densas y duras que las rocas de las cuales se
han formado. Las capas originales se doblan o se distorsionan. La roca metamórfica
puede llegar a mostrar folios, que se reconoce como el alineamiento de minerales o la
separación de ellos en capas platy? (flaky?) o capas livianas y oscuras.
La presencia o ausencia de folio provee la base para la clasificación de las rocas
metamórficas. Las rocas metamórficas que son no- foliada se clasifican por su
composición.
La formación de bandas de diferente materiales le da a una apariencia de ‘zebra’ a las
tocas metamórficas. Líneas claras y oscuras demarcan la presencia de diferentes
materiales. Entre mas intensa sean las condiciones de presión y temperatura son mas
gruesas las capas de mineral que se forman. Capas gruesas indican un alto grado de
metamorfismo.
La aparición de una estructura deformada, tiene como apariencia unas líneas dobladas,
es causada por fuerzas que la Tierra ejerce sobre las rocas.
Un contacto metamórfico ocurre cuando molten? Magma o Lava entra en contacto con
otras rocas y las transforma. Este proceso es llamado metamorfismo térmico porque es
causado por calor. En estas rocas no existe un punto en el que se pueda identificas la
parte de la roca que ha sido cambiada y la que no fue afectada. Una zona de transición
puede llegar a formarse. Una roca puede ser cambiada si el material molten? pasase sobre
o a través de ella.
La cantidad más grande de metamorfismo es producida por el metamorfismo regional que
es asociado con la alta presión que acompaña orogeny? O la creación de montanas.
Diferentes tipos de rocas metamórficas pueden ser formados de la misma roca madre
dependiendo de las condiciones de presión y temperatura. Por ejemplo, un pedazo de
shale? (sedimentario) es transformado, este lo hace en etapas pasando por las siguientes
etapas: de slate? -- phyllite? –schist? --gneiss? A medida que el proceso de cambio se va
dando.
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DISTRIBUCION
Rocas sedimentarias se encuentran usualmente en capas delgadas, pero cubriendo áreas
grandes. Rocas Ígneas, que están cerca de la superficie se encuentran en las zonas
volcánicas y las montanas donde la intrusion (magma forzado en grietas existentes entre
las capas de rocas) y extrusion ( empujadas hacia la superficie de la Tierra) han ocurrido.
El pasar del tiempo y la erosión causada a través de millones de anos puede hacer que
rocas ígneas intrusivas? se encuentren cerca o sobre la superficie de la Tierra.
C. El Ciclo de las Rocas
El ciclo de las rocas es un esquema que nos muestra la relación entre todos los tipos de
rocas. Con la excepción de los meteoritos, la cantidad de materia de roca en la Tierra es
constante. Las rocas cambian gradualmente en respuesta a cambios en las condiciones
ambientales en las que se encuentran.
La roca Ígnea es la roca más común, roca madre, que existe en la superficie de la Tierra.
A medida que las rocas son descompuestas por cambios de clima y erosión, estas crean
sedimentos. Estos sedimentos son depositados, cementados y forman las rocas
sedimentarias.
Si estas rocas son expuestas a presión y temperaturas extremas, ellas pueden cambiar a
rocas metafóricas. Estas rocas a su vez pueden ser expuestas a otras fuerzas y fenómenos
terrestres, que las podrían derretir convirtiéndolas en magma y eventualmente se
enfriarían creando nuevas rocas Ígneas. De esta manera el ciclo de formación de rocas se
completa.
Cualquier tipo de roca, ya sea ígnea, sedimentaria o metamórfica, puede ser transformada
a otro tipo de roca dependiendo de las condiciones ambientales a la que sea expuesta. Las
transformaciones de una roca no se pueden predecir.
EVIDENCIA DEL CICLO DE LAS ROCAS
LA composición de algunas rocas sedimentarias sugiere que sus componentes
(sedimentos o pedazos de rocas) pueden tener distintos origines. Tal como se cubrió en
una de las secciones ya discutidas, las rocas sedimentarias pueden crearse de la
combinación de sedimentos y de restos orgánicos que hayan sido transportados grandes
distancias y que hayan sido depositados en un mismo lugar. Una vez allá, las fuerzas del
medio ambiente cambian estos sedimentos y los convierten en rocas compactas o
sedimentadas.
La conversión de algunas rocas sugiere que los materiales han pasado por una serie de
transformaciones como parte del proceso de ciclo de las rocas. El Modelo del Ciclo de las
Rocas (Tablas de referencia de Ciencias de la Tierra) muestra como un tipo de roca se
puede transformar en otro. Por ejemplo, empezando con las rocas Ígneas y siguiendo el
ciclo en dirección contraria a las manecillas del reloj, las rocas ígneas pueden sufrir de
erosión – depositadas –enterradas – cementas en roca sedimentaria. La roca puede ser
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transformada por calor y presión creando una roca metamórfica, y luego puede ser
derretida y solidificada como roca ígnea. Este es uno de los rumbos posibles, pero existen
muchos mas en el ciclo de la roca.
La roca ígnea puede ser precristalizada formando rocas metamórficas, las cuales cuando
podrían sufrir de erosión, o depositadas o enterradas, cementadas en roca sedimentaria.
Es posible que la roca sedimentaria se haya formado en la superficie de la Tierra pueda
seguir una de los ‘caminos’ ilustrados en el modelo y podría eventualmente ser parte de
una roca extraída molten? Y finalmente transformarse en una roca ígnea extraída.
D. Ambiente para la formación y el uso de rocas
La composición, estructura y textura de las rocas depende del ambiente en el cual se han
formado.
Así como las condiciones bajo las cuales se forman las rocas determinan sus propiedades,
son las propiedades las que ayudan a determinar su uso. Por ejemplo, las rocas ígneas de
granito pueden ser pulidas dando un bien brillo, por eso estas rocas son usadas en la
construcción de monumentos y en las partes ornamentales de los edificios. Grabbo?, que
también es una roca ígnea, tiene la estructura cristalina de los materiales mafico . Esta
estructura interna es muy dura. Esta roca es partida en pedazos pequeños y es usada en la
construcción y reparación de carreteras.
La roca sedimentaria de arena es usada en la construcción de edificios ya que su
composición hace que se le pueda extraer fácilmente en pedazos grandes y uniformes.
Muchos de los edificios que existen en New York, conocidos como Brownstones, están
construidos con una piedra arenosa Triassic? de color rojo y café.
La roca slate? metamorfica foliated? Es utilizada en la construcción de techos y pisos ya
que esta roca es fácilmente cortada en pedazos uniformes. El mármol, que es una roca
metamórfica non foliated? Es un material industrial muy importante. Mármol se
encuentra en de muchos colores y se emplea en estatuas y muchos elementos
ornamentales o de arquitectura.
E. Conservación de Recursos
Con el crecimiento de la población, la demanda por energía y materiales a esta creciendo
rápidamente. Hoy en día la fuente principal de energía son los combustibles derivados
de fósiles. Estos combustibles no son recuperables y no son reemplazables. Ejemplos de
estos son el carbón, el petróleo, el gas natural. Estos combustibles se formaron hace
mucho tiempo de la descomposición de materiales orgánicos. Se dice que no son
recuperables ya que estos están siendo consumidos a una velocidad y en cantidades mas
grandes que las que pueden o están siendo producidos. Algunos de estos materiales como
el petróleo no solo se consume como fuente de energía sino que también está siendo
utilizado para crear productos como plásticos, medicinas, cosméticos, telas y muchos
otros productos. Una gran parte de nuestra economía global depende de estos recursos
naturales. El uso indiscriminado y la creciente demanda por estos minerales hacen que los
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precios de artículos suban, se reduzca el nivel de vida de la gente y en varias ocasiones ha
creado situaciones que han resultado en guerras.
De la misma manera que los fósiles no son reemplazables, la mayoría de los minerales
tampoco. Por eso es muy importante que no-solo se busquen nuevas fuentes para crear
energía (solar, hidroeléctrica, viento, olas, GEO termal y energía nuclear) sino que
también se practiquen el re-uso, reciclaje, reducción y el reclamo. Estos principios son
conocidos como las 4 “R”. El ser humano, y cada uno de nosotros debe encontrar
maneras para reducir nuestras necesidades, rehusar los materiales que tenemos en mano
(menos empaques y menos productos desechables), utilizar materiales que puedan ser
reciclados y de reclamar materiales que aun puedan ser usados.
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