GEOLOGÍA TEMA 4.- LOS PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS

GEOLOGÍA TEMA 4.- LOS PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS Y LAS
ROCAS SEDIMENTARIAS
LOS PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS
Los procesos geológicos externos son los cambios que se producen en la
superficie terrestre como consecuencia de la acción de determinados agentes
geológicos, como el agua, el viento, el hielo, los seres vivos, etc.
Los procesos geológicos externos son cuatro:
•
•
•
•
Meteorización
Erosión
Transporte
Sedimentación
LA METEORIZACIÓN
Se define la meteorización como el conjunto de cambios que experimentan
las rocas de la superficie terrestre como consecuencia de la acción de la
atmósfera, del agua y de los seres vivos y que dan como resultado una
serie de cambios tanto físicos como químicos. Se trata de un proceso
estático, cuyo resultado es la disgregación de las rocas o la variación de
su composición química (la erosión, por el contrario, es un proceso de
desgaste de las rocas que implica un desplazamiento de materiales por parte
del agua o del viento, y es por tanto un proceso dinámico).
El grado de meteorización depende de la composición de las rocas, las
características climáticas y el tiempo de exposición a las condiciones que
provocan la meteorización.
La meteorización puede ser de tres tipos:
a) Meteorización mecánica o física
b) Meteorización química
c) Meteorización biológica
a).- Meteorización mecánica o física
La meteorización mecánica consiste en la fragmentación de las rocas sin que
se altere su composición química. La meteorización física se puede producir por
descompresión, gelifracción y por cambios de temperatura.
1
•
Descompresión.- La disminución de la presión a la que está sometida una
roca produce su fragmentación. Por este proceso se generan bloques de
distintos tamaños que se desprenden de la roca. La disminución de la
presión se puede producir por la erosión de las rocas suprayacentes que la
cubren.
•
Gelifracción.- En climas fríos, el agua que penetra en las grietas de las
rocas, al bajar la temperatura, puede llegar a congelarse, aumentando su
volumen. Esto somete a la roca a un “efecto cuña”. Al aumentar la
temperatura de nuevo, el hielo se licua, disminuyendo el volumen y la
presión sobre la roca. Este proceso de congelaciones y deshielos sucesivos
acaba ensanchando la grieta y termina por romper la roca, fenómeno que
se conoce como crioclastia.
•
Cambios de temperatura.- En climas desérticos o de alta montaña
existen grandes diferencias de temperatura entre el día y la noche: durante
el día las rocas se calientan y se dilatan, aumentando su volumen; durante
la noche se enfrían y contraen, disminuyendo su volumen. La repetición de
este fenómeno termina por agrietar y romper la roca, fenómeno que se
conoce como termoclastia
b) Meteorización química
Es la meteorización que produce la alteración química de las rocas. Dos
factores facilitan este tipo de meteorización: la humedad atmosférica y la
temperatura. A mayor humedad, mayor meteorización química, ya que en casi
todos los procesos interviene el agua. A mayor temperatura, mayor alteración,
ya que aumenta la velocidad de la reacción
Existen distintos tipos de meteorización química:
•
•
Hidrólisis: Produce la alteración de los minerales por la acción de los iones
H+ y OH- presentes en el agua, favoreciendo los procesos de disgregación
de las rocas. Mediante este proceso se produce la mayor parte de los
materiales arcillosos.
Disolución: El agua puede disolver algunos tipos de rocas, sobre todo las
evaporitas (yeso, halita) lo que da lugar a formación de acanaladuras en la
superficie de las mismas. La carbonatación es un caso especial de
disolución que afecta a las rocas calizas. En este proceso el agua y el
dióxido de carbono de la atmósfera reaccionan formando ácido carbónico.
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C0 2 + H 2 0
H 2 CO 3
Ácido carbónico
El ácido carbónico reacciona con el carbonato cálcico que forma las rocas
calizas dando lugar a bicarbonato cálcico soluble
CaCO 3 + H 2 CO 3
Ca (HCO 3 ) 2
Bicarbonato cálcico
La carbonatación es la responsable del modelado kárstico, como el que se
da en el Torcal de Antequera o en la Ciudad Encantada de Cuenca.
•
Oxidación: Es la alteración química que produce la reacción del oxígeno del
aire con ciertos elementos presentes en las rocas. El caso más significativo
es la oxidación de minerales que contienen hierro, lo que da como resultado
óxidos de hierro que dan a las rocas un aspecto rojizo característico de este
tipo de meteorización.
•
Hidratación Ciertas rocas y minerales pueden incorporar agua aumentando
su volumen, cambiando sus características y facilitando la disgregación de
las rocas. Es el caso de la hidratación de la anhidrita, que da lugar a yeso:
CaSO 4 + 2H 2 0
Anhidrita
CaSO 4 .2H 2 0
Yeso
c).- Meteorización biológica
Es la meteorización que producen los seres vivos. Puede tener efectos
mecánicos (Ej.- raíces de las plantas) o químicos (Ej.- generación de ácidos
por parte de líquenes, hongos y bacterias)
El efecto conjunto de los tres tipos de meteorización es que se produce la
disgregación de la roca, permitiendo su posterior erosión y transporte por los
agentes geológicos.
LA EROSIÓN
Es el desgaste de las rocas producido por el agua o el viento. Depende del
tiempo de exposición a los agentes geológicos y de la composición de las
rocas. Si previamente se ha producido la meteorización, el proceso de erosión
resulta más fácil.
La erosión se produce de dos maneras:
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•
•
Desprendimiento de partículas de roca por la fuerza del agua o del
viento.
Abrasión de las rocas, proceso en el que las partículas sólidas que
transportan el agua y el viento chocan contra la superficie de las rocas
produciendo el desprendimiento de partículas de las mismas.
EL TRANSPORTE
Es el traslado de los materiales que resultan de la meteorización y la erosión.
El transporte puede ser realizado por el agua o por el viento mediante
diferentes mecanismos dependiendo del tamaño de las partículas:
•
•
•
•
Arrastre o reptación. Las partículas más grandes y pesadas, como las
piedras son arrastradas rodando por el sustrato.
Saltación. Las partículas de tamaño mediano, como las piedras pequeñas
o la arena, cuando impactan contra el suelo, rebotan y vuelven a caer
repetidamente.
Suspensión. Las partículas más pequeñas se transportan suspendidas en
el agua o en el viento
Disolución (solo en el caso del transporte por el agua). Cuando las
partículas transportadas se encuentran disueltas en el agua
El agua es el agente geológico más relevante y el que produce mayor
diversidad de modelados.
El viento es un agente modificador del paisaje especialmente importante en las
zonas de clima seco, como los desiertos. En estas zonas, el viento sopla con
fuerza generando el modelado eólico.
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LA SEDIMENTACIÓN
Consiste en la acumulación de los materiales transportados por el agua
o el viento cuando éstos pierden fuerza.
La sedimentación puede producirse de manera repentina, y los sedimentos de
distintos tamaños quedan mezclados, como es el caso de la sedimentación
glaciar; o bien, puede producirse una sedimentación gradual, de forma que
primero se depositan los sedimentos de mayor tamaño y, después, los más
pequeños, como es el caso de la sedimentación producida por los ríos y por el
viento.
La sedimentación en un sistema eólico típico da como resultado la formación
de diferentes zonas alrededor de un macizo montañoso en una zona desértica,
tal como se puede apreciar en el esquema de la página anterior. (Los loes son
depósitos de partículas de menor tamaño que la arena y dan lugar a suelos
arcillosos muy fértiles, como los que se encuentran en las extensas llanuras de
Asia central)
Los ambientes sedimentarios.
El lugar físico donde un agente geológico deposita sedimentos en unas
determinadas condiciones recibe el nombre de ambiente sedimentarlo. Los
ambientes sedimentarios se pueden agrupar en tres tipos: continentales,
marinos y de transición.
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Ambientes sedimentarios continentales.- Son los situados sobre los
continentes.
Se clasifican según el agente geológico que realiza la
sedimentación:
•
•
•
•
•
Fluviales. Aquellos en los que el agente de transporte es un río. Tiene
lugar en el curso medio y sobre todo en el curso bajo del río, donde el
agua pierde fuerza y deposita los materiales que transporta.
Aluviales.
Zonas donde los arroyos y torrentes depositan sus
sedimentos.
Lacustres. Los fondos de los lagos. En algunos casos de intensa
evaporación se pueden formar rocas evaporitas.
Glaciares. Zonas de sedimentación de materiales transportados por el
hielo. Los sedimentos glaciares no presentan una separación por tamaño
de los materiales depositados ya que son transportados por un medio
sólido.
Eólicos. Zonas de acumulación de materiales transportados por el
viento. Cuando el viento pierde intensidad, los materiales transportados
se depositan formando depósitos eólicos como las dunas.
Ambientes sedimentarios marinos.- Situados bajo el mar. Se clasifican
según su posición geográfica:
•
•
•
Plataformas continentales. Zonas sumergidas de los continentes.
Son áreas extensas y de intensa sedimentación.
Taludes continentales. Son las pendientes que unen las plataformas
continentales con los fondos abisales.
Abisales. Son los extensos fondos oceánicos. La sedimentación en
estos medios es poco intensa, sobre todo lejos de los continentes.
Ambientes sedimentarios de transición.- Son aquellos que se encuentran
en la zona de límite entre el continente y el mar. Entre estos ambientes
destacan las playas y los deltas.
•
•
Playas. Depósitos de arena y grava acumulados por el oleaje en la
costa.
Deltas. Extensas acumulaciones de arena y limos aportados por un río
en su desembocadura.
La acumulación de sedimentos en los ambientes sedimentarios da lugar a la
formación de las rocas sedimentarias.
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ROCAS SEDIMENTARIAS
Las rocas sedimentarias se clasifican en:
•
•
•
•
Rocas
Rocas
Rocas
Rocas
detríticas
carbonatadas
evaporitas
organógenas
Rocas detríticas.
Las rocas detríticas se forman por procesos de deposición de partículas sólidas
(fragmentos de rocas) en un medio sedimentario. A diferencia del resto de las
rocas sedimentarias, los materiales que forman las rocas detríticas han sido
transportados hasta el medio sedimentario por un agente geológico (viento,
agua o hielo).
Durante el transporte, los fragmentos, llamados clastos, sufren un desgaste
que depende de la energía del transporte, del tiempo, de la distancia recorrida
y de la propia naturaleza de los clastos, los cuales se van redondeando y van
reduciendo su tamaño.
Las principales cuencas sedimentarias son las cuencas marinas de las
plataformas continentales, en las que se acumulan los sedimentos arrastrados
desde los continentes por los ríos.
Estos sedimentos se acumulan, por tanto, en un medio acuático, de manera
que el agua queda atrapada entre los clastos. El peso de los sedimentos
provoca la compactación de los clastos y la expulsión de gran parte del agua,
quedando solo el agua intersticial.
Las condiciones de presión y temperatura a que se ven sometidos los clastos
compactados provocan la precipitación de los iones que contiene en
disolución el agua intersticial, dando lugar al cemento, que une los clastos
entre sí dando lugar a la roca sedimentaria detrítica.
Se puede decir por tanto que el proceso de formación de las rocas
sedimentarias detríticas, llamado litificación o diagénesis, consta de dos
fases: compactación y cementación
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Las rocas sedimentarias detríticas se clasifican atendiendo al tamaño y forma
de sus clastos en:
•
Los conglomerados. Están formadas por clastos de gran tamaño,
como los cantos y las gravas. La forma de los clastos nos indica el tipo
de transporte que han sufrido: si los clastos son redondeados indican
que han sufrido un transporte largo, como puede ser el producido por un
río, si los clastos son angulosos han sufrido un transporte más corto y en
este caso los conglomerados reciben el nombre de brechas.
•
Las areniscas. Los clastos que las constituyen son granos de arena.
Las areniscas se usan como materiales de construcción, y las que son
ricas en granos de cuarzo se funden para elaborar el vidrio.
•
Los limos y las arcillas. Los clastos que las constituyen son más
pequeños que los granos de arena. Constituyen la materia prima de
muchos materiales de construcción (ladrillos, tejas, azulejos, etc.);
también se utilizan en la fabricación del cemento. El caolín es una arcilla
blanca con la que se elaboran las porcelanas.
Las rocas detríticas son las rocas sedimentarias más abundantes.
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Rocas carbonatadas
Las rocas carbonatadas son rocas formadas mayoritariamente por carbonato
cálcico (rocas calizas).
Otras rocas carbonatadas son las margas (compuestas por carbonato cálcico y
arcilla) y las dolomías (compuestas por carbonato de calcio y magnesio)
Tanto la formación como la clasificación de rocas carbonatadas es mucho más
compleja que en las rocas detríticas. Sin embargo, los estudiosos han prestado
mucha atención a este tipo de rocas por dos razones:
• Son la segunda clase más abundante de rocas sedimentarias.
• Junto con las rocas detríticas, son las rocas sedimentarias más
importantes como roca almacén de petróleo.
Las rocas calizas
Las rocas calizas tienen en su mayor parte un origen relacionado con la
actividad biológica. Numerosos organismos acuáticos, tanto macroscópicos
(bivalvos, gasterópodos…) como microscópicos (foraminíferos), utilizan el
carbonato de calcio para construir su esqueleto, debido a que se trata de un
compuesto abundante en las aguas superficiales de los océanos y lagos. Tras
la muerte de esos organismos, se produce en muchos entornos la acumulación
de esos restos minerales en cantidades tales que llegan a constituir
sedimentos que son el origen de la gran mayoría de las calizas existentes.
Actualmente limitada a unas cuantas regiones de las mareas tropicales, la
sedimentación calcárea fue mucho más importante en otras épocas. Las calizas
que se pueden observar sobre los continentes se formaron en épocas
caracterizadas por tener un clima mucho más cálido que el actual, cuando no
había hielo en los polos y el nivel del mar era mucho más elevado. Amplias
zonas de los continentes estaban en aquel entonces cubiertas por mares poco
profundos.
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Las tobas calcáreas son un tipo de calizas especiales. Se producen cuando la
precipitación del carbonato cálcico tiene lugar alrededor de los tallos de las
plantas en fuentes o zonas de encharcamientos y/o remansos de los ríos
(juncos, etc.). Después de la precipitación del carbonato cálcico el contenido
orgánico interno se pudre y desaparece, lo cual confiere a estas rocas una
elevada porosidad.
Bajo la acción del agua, ya sea superficial o subterránea, las formaciones de
calizas desarrollan los denominados procesos kársticos, que implican la
disolución de las rocas con la formación de cuevas y así como la forma de
relieve más característico, el torcal. Ejemplos de formaciones kársticas en
España son el Torcal de Antequera, la Cueva de Nerja y la Ciudad Encantada
de Cuenca.
Utilización de la caliza
•
La más extendida es en la industria cementera: el cemento más
común, el de tipo Portland, es una mezcla finamente pulverizada de
caliza y arcilla a la que después de calentada a altas temperaturas se le
añade una pequeña cantidad de yeso para obtener el producto final, que
es el cemento.
•
Otra aplicación común, aunque actualmente en retroceso, es la obtención
de cal (CaO), por calcinación:
CaCO 3 + calor -> CaO + CO 2
Esta cal a su vez se utiliza para la limpieza y desinfección de fachadas
(encalado), y como producto-base de otras aplicaciones en la industria
química.
•
Otra aplicación directa es como roca para construcción
•
Por otra parte, como se ha dicho anteriormente, las rocas calizas son
importantes como reservorio de petróleo, dada su gran porosidad
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Rocas evaporitas
Las evaporitas son rocas formadas por precipitación química de sales disueltas
en el agua como consecuencia de un proceso de evaporación intensa en
grandes lagos o mares poco profundos. Las rocas evaporitas representan
menos del 1% del total de las rocas sedimentarias.
Las rocas evaporitas se clasifican según su composición química:
El yeso (CaSO 4 .2H 2 O) es un sulfato de calcio hidratado. El yeso, como
producto industrial, es sulfato de calcio hemihidratado (CaSO 4 ·½H 2 O),
y se comercializa molido, en forma de polvo. Es utilizado en
construcción.
La halita o sal común (NaCl) tiene muchas aplicaciones en diversas
industrias (alimentaria, química, farmacéutica, etc.).
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Rocas organógenas
Se generan a partir de la transformación de materia orgánica. Las rocas
organógenas son el carbón y el petróleo.
El carbón.
El carbón se formó, principalmente, cuando los extensos bosques de helechos
gigantes que poblaban la Tierra hace unos 300 millones de años, en el periodo
Carbonífero de la era Primaria, morían y quedaban sepultados en los
pantanos en los que vivían. Al ser el terreno una mezcla de agua y barro muy
pobre en oxígeno, no se producía la putrefacción habitual y, poco a poco, se
fueron acumulando grandes cantidades de restos vegetales.
Con el tiempo nuevos sedimentos cubrían la capa de restos vegetales, y por la
acción combinada de la presión y la temperatura, la materia orgánica se fue
convirtiendo en carbón, roca de color negro cuyo principal componente es el
carbono. Se estima que una capa de carbón de un metro de espesor proviene
de la transformación de más de diez metros de limos carbonosos
Se distinguen distintos tipos de carbón:
La turba es la primera etapa en el proceso de formación del carbón, tiene
aspecto esponjoso y en ella se distinguen todavía restos vegetales.
contenido en carbono se aproxima al 50%. Con el tiempo, la turba
transforma en lignito, éste en hulla y finalmente la hulla se convierte
antracita, que contiene aproximadamente el 95% de carbono.
un
Su
se
en
El petróleo
El
petróleo
es
una
sustancia
oleaginosa de color pardo o negruzco
que se forma por la acumulación de
plancton en cuencas marinas. Estos
restos se acumulan lentamente junto
con los sedimentos detríticos de la
cuenca, por lo que los pequeños
restos de los organismos quedan
atrapados en los poros de estas
rocas.
A causa de la presión y
temperatura,
esta
materia
la
se
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transforma en petróleo, el cual, debido a su baja densidad, tiende a aflorar
hacia la superficie y se desplaza a través de los poros de las rocas hasta
encontrar una capa impermeable que le impide continuar su desplazamiento,
quedando atrapado en la llamada roca almacén. Por esta razón, el petróleo
no se encuentra generalmente en la roca en la que se formó.
En un yacimiento típico las rocas almacén están entre rocas que almacenan
metano (por encima) y otras que almacenan agua salada (por debajo)
Los yacimientos más importantes se localizan en Oriente Medio, América
Central, América del Sur y en el norte de África, en estas regiones se
concentra aproximadamente el 75 % de las reservas mundiales de petróleo.
El petróleo se extrae en forma de crudo, formado por una mezcla de
hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos, el cual se somete a un proceso de
refinado que consiste en una destilación fraccionada que permite obtener
diversos productos:
• Productos gaseosos, como metano, propano y butano, utilizados
como combustibles domésticos.
• Combustibles líquidos, como gasolina, gasóleo y queroseno
• Aceites pesados, que se emplean como lubricantes.
• Asfaltos y alquitranes, que se utilizan como recubrimientos y en
pavimentación.
Otros productos derivados del petróleo se utilizan como materias primas en la
fabricación de plásticos, pinturas, etc.
Características de las rocas sedimentarias.
Entre las principales características distintivas de las rocas sedimentarias se
pueden mencionar las siguientes:
Estratificación. Aparecen en capas llamadas estratos: los sucesivos estratos
corresponden a diferentes episodios de depósito de sedimentos, de manera
que los materiales más antiguos quedan debajo de los más recientes. Tras la
litificación en zonas profundas, las rocas sedimentarias pueden aparecer en la
superficie gracias a los lentos procesos que levantan y modelan el relieve
terrestre (formación de montañas, erosión, etc.). Cuando lo hacen, las
formaciones de rocas sedimentarias presentan una disposición en capas
paralelas. Estas capas pueden conservar la disposición horizontal que tenían
cuando se formaron o presentar alguna inclinación o deformación como
consecuencia de los esfuerzos tectónicos que las llevaron a la superficie
terrestre.
Presencia de fósiles. Debido a su proceso de formación, algunas rocas
sedimentarias presentan restos de seres vivos de épocas pasadas que
quedaron enterrados entre los sedimentos y que sufrieron un proceso de
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mineralización. Las rocas sedimentarias más ricas en fósiles son las areniscas,
las arcillas y las calizas.
EL CICLO DE LAS ROCAS O CICLO LITOLÓGICO
Hace más de 4.000 millones de años se formaron las primeras rocas de la
corteza terrestre.
Desde entonces, están continuamente formándose y
transformándose por los diferentes procesos geológicos que tienen lugar, tanto
en la superficie como en el interior del planeta. Estos procesos son en general
extremadamente lentos y pueden requerir millones de años para llevarse a
cabo.
Estas variaciones pueden resumiese en un esquema que se conoce como ciclo
litológico
Algunas consideraciones sobre el ciclo de las rocas son las siguientes:
El magma es un material fundido que asciende desde el manto, acaba por
enfriarse y solidificar. Las rocas resultantes se denominan rocas ígneas. Las
primeras rocas que se formaron en la Tierra serían de este tipo.
Cualquier roca que aflore a la superficie de la Tierra experimentará el proceso
geológico externo de meteorización. Los materiales resultantes serán
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erosionados, transportados y sedimentados. Todos estos materiales
movilizados se denominan sedimentos. Estos, mediante la diagénesis, se
transforman en rocas sedimentarias.
Las rocas metamórficas se forman a partir de rocas sedimentarias, ígneas y
metamórficas cuando se ven sometidas a los efectos de la presión y la
temperatura elevadas.
Si las condiciones de presión y temperatura aumentan, las rocas metamórficas
pueden alcanzar el punto de fusión y formar un magma.
Hay otras posibles transformaciones entre las rocas, por ejemplo, las rocas
ígneas pueden transformarse directamente en rocas metamórficas.
Las rocas metamórficas y sedimentarlas no siempre permanecen enterradas.
Cuando afloran a la superficie son meteorizadas y convertidas en nueva
materia prima para las rocas sedimentarias.
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ACTIVIDADES
1. ¿Cuál es la diferencia entre meteorización y erosión?
2. Relaciona los procesos de meteorización y el clima
3. ¿Se puede afirmar que la energía solar es, junto con la gravedad, la
responsable de la acción erosiva de un glaciar? Argumenta tu respuesta.
4. Existe un tipo de movimiento de las aguas marinas que no tienen su origen
en el calor del Sol ¿Sabrías decir cuál es y en qué consiste?
5. Explica cómo se forma un reg.
6. Los corales formadores de arrecifes viven en simbiosis con unas algas
unicelulares ubicadas dentro de sus tejidos, ¿por qué los arrecifes no se
desarrollan en el talud continental ni en los fondos abisales?
7. El petróleo y el carbón se consideran rocas del mismo tipo. ¿Cuál es el
origen de cada uno?
8. ¿Cuál es la principal diferencia entre las rocas plutónicas y las volcánicas?
9. ¿Qué se entiende por litificación? Describe el proceso.
10. ¿A qué se deben los agujeros que presentan algunas rocas volcánicas? ¿Y los
que presentan las tobas calcáreas?
11. ¿Qué se entiende por precipitación química? Cita alguna roca que se forme
por este proceso.
12. ¿Cuál es la diferencia entre carbón y carbono?
13. De los cuatro tipos de carbón: ¿Cuál produce más energía? ¿Cuál es el que
menos carbono tiene? ¿Cuál es de formación más antigua?
14. Haz un esquema del ciclo de las rocas
15. ¿Es posible que una roca sedimentaria se forme a partir de otra roca
sedimentaria anterior? Explica el proceso completo.
16. Observa las siguientes rocas indicando de cada una de ellas a que tipo
corresponde, cuál es su origen y que aspecto y características presenta:
Arenisca, Basalto, Lignito, Pizarra, Granito, Conglomerado, Turba, Mármol,
Pumita, Arcilla, Hulla, Gneis, Petróleo, Gabro, Cuarcita.
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