GEOSFERA copia

Tema 10. GEOSFERA
Vamos a ver en este tema los conceptos de mineral y roca.
Intentaremos aprender algunas de sus propiedades y cómo observarlas.
Veremos la clasificación de los minerales y las rocas y algunos ejemplos significativos
de cada uno.
Trabajaremos en grupo para elaborar una pequeña clave dicotómica que evaluarán
nuestros compañeros.
Conoceremos algunas sustancias cotidianas artificiales.
ÍNDICE:
1.
ELEMENTOS QUÍMICOS MÁS ABUNDANTES DE LA SUPERFICIE TERRESTRE.
2.
CONCEPTO DE MINERAL Y ROCA.
3.
PROPIEDADES DE LOS MINERALES.
4.
CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES. (EJEMPLOS).
5.
YACIMIENTOS MINERALES.
6.
LAS ROCAS
1.
7.
CICLO DE LAS ROCAS.
CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS.
1.
ROCAS MAGMÁTICAS
2.
ROCAS METAMÓRFICAS.
3.
ROCAS SEDIMENTARIAS.
8.
¿Y TÚ QUÉ ERES?
9.
RECICLAR ¿PARA QUÉ?
1.- ELEMENTOS QUÍMICOS MÁS ABUNDANTES DE LA
SUPERFICIE TERRESTRE.
En la corteza terrestre se encuentran algunos elementos químicos importantes.
Algunos de ellos también forman parte de los seres vivos. Aprende su localización,
importancia y usos.
Silicio: (Si).
•
Es el elemento químico más abundante entre los minerales como el cuarzo, la
ortosa, la mica, etc.
•
Los granos de estos minerales se utilizan para fabricar vidrio, ladrillos, tejas,
cerámica, etc.
•
Es un elemento raro en los seres vivos.
•
Es la base en la fabricación de circuitos microelectrónicos ("microchips") de
ordenadores, teléfonos, etc.
Aluminio: (Al)
•
Muy ligero y no se altera fácilmente. PRIMERO. T-10. Geosfera. Curso 2014-15
IES Santiago Grisolía. Prof.: Luis P. Ortega y José L. Fernández.
•
Se utiliza para fabricar elementos de cocina, envases (botes), láminas muy finas
("papel" de aluminio), y elementos de aeronaves.
•
Es muy caro de obtener de los minerales, pero su reciclado es fácil y barato.
•
Muy raro en los organismos.
Hierro: (Fe)
•
Metal relativamente abundante.
•
Forma aleaciones (mezcla homogénea de metales), por ejemplo con el Carbono
dando lugar al acero.
•
En el organismo está presente en la sangre formando parte de la Hemoglobina
de la sangre que sirve para transportar el oxígeno.
Calcio (Ca)
•
Abundante en rocas como: calizas, mármol, yeso.
•
Importante en la fabricación de cal, yeso, y cemento.
•
En el organismo forma parte esencial del esqueleto de los vertebrados, la
concha de moluscos, la cáscara de huevos, etc.
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 PURA 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.
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PRIMERO. T-10. Geosfera. Curso 2014-15
IES Santiago Grisolía. Prof.: Luis P. Ortega y José L. Fernández.
Vamos a estudiar sólo 5 de ellas: Densidad, dureza, color (de la raya), brillo y
exfoliación.
•
Densidad: Ya sabemos lo que es la densidad: la cantidad de masa por unidad
de volumen, y sus unidades, por ejemplo g/cm3. Deberías ser capaz de
calcularla por ti mismo sin ayuda (si no es así, repasa la unidad de la medida de
la materia).
•
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 (he colocado objetos cotidianos que tendrían dureza con valores
intermedios:
o
10 Diamante.
o
9 Corindón.
o
8 Topacio.
o
7 Cuarzo.
▪
o
(Vidrio)
6 Ortosa.
▪
hoja de cuchillo, moneda.
o
5 Apatito.
o
4 Fluorita.
o
3 Calcita.
▪
Uña.
o
2 Yeso.
o
1 Talco.
•
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.
•
Brillo: Cuando la luz se refleja en la superficie del mineral se percibe como:
•
o
Mate: sin brillo.
o
Metálico: como los metales (obvio).
o
Céreo: como la cera o la grasa.
o
Nacarado: como el nácar (las conchas por dentro).
o
Vítreo: como el cristal.
o
Sedoso: como la seda.
Exfoliación: Se trata de un tipo particular de fractura (forma de romperse). Un
mineral presenta exfoliación cuando se separa fácilmente en láminas muy
delgadas, como es el caso del yeso.
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4.- CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES. (EJEMPLOS).
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).
SULFUROS: su molécula contiene azufre.
o
Pirita : FeS2. Forma unos bonitos cubos de color dorado y brillo
metálico. Se obtiene Azufre e hierro.
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.
Azufre
Diamante
Pirita
•
•
Cinabrio
Galena
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 amargo.
ÓXIDOS: 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.
o
Corindón: Al2O3. Muy duro, La variedad roja (Rubí), la variedad azul
(Zafiro). Página 4
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IES Santiago Grisolía. Prof.: Luis P. Ortega y José L. Fernández.
Halita
Silvina
Magnetita
•
•
Oligisto
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
•
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.
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 Ortosa
o Mica blanca
(moscovita)
o Cuarzo SiO2 o Mica
(biotita). Calcita
Aragonito
Yeso especular
negra
o Talco Yeso fibroso
Yeso sacaroideo
Ortosa
Mica negra o Biotita Talco
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PROPIEDADES DE LOS MINERALES
Mineral
Densidad
C o l o r
raya
Dureza
Brillo
Exfoliación en láminas
O t r a s
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
marrón
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 o
limón.
ARAGONITO
2,9
blanca
3,9
cristalino
no
p r i s m a s
hexagonales
YESO ESPECULAR
2
blanca
2
nacarado
sí
c r i s t a l
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
cristaliino
no
color crema
MICA NEGRA - BIOTITA
2,8
2,5
nacarado
sí
láminas muy
finas negras
TALCO
2,5
1
céreo-mate
no
suave al tacto
blanca
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IES Santiago Grisolía. Prof.: Luis P. Ortega y José L. Fernández.
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.
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 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.
Veamos estos tres tipos de rocas:
7.1.- ROCAS MAGMÁTICAS
Se forman por la solidificación de un magma (minerales fundidos).
Se dividen en dos tipos: Plutónicas y Volcánicas.
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IES Santiago Grisolía. Prof.: Luis P. Ortega y José L. Fernández.
Si el magma se enfría bajo tierra, entonces lo hará lentamente y dará lugar a las
ROCAS PLUTÓNICAS:
•
Se forman cristales de minerales grandes que, generalmente se pueden ver a
simple vista.
•
Todos los granos suelen tener un tamaño similar y
•
Están bien entrelazados unos con otros.
Entre las rocas plutónicas más importantes están:
•
El Granito : cuarzo , feldespato y mica
•
La Sienita : con aspecto de granito de color rosado.
•
El Gabro: como un granito pero con más mica negra (más oscuro).
Si el magma se enfría en la superficie no dará tiempo material a que se formen
grandes cristales e incluso puede quedar aire atrapado entre la masa de roca. Se forman
entonces la llamadas rocas VOLCÁNICAS.
Típicas rocas volcánicas son:
•
El Basalto: muy negro
•
La pumita o piedra pómez.
Granito
Sienita
Basalto
Gabro
Pumita
7.2.- ROCAS METAMÓRFICAS.
Son rocas que se forman, o quizá quede más claro si decimos que 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 como por hojas. Rocas típicas de este tipo son:
•
La pizarra : de color oscuro y láminas a veces muy finas.
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•
La micacita : formada por minerales de mica (recuerda la mica negra).
•
El gneis: que tiene los minerales del granito pero ordenados en forma laminar.
Si no se ordenan los cristales en láminas aparecen rocas como:
•
El mármol: que puede tener diferentes colores en función de impurezas. Se
forma por metamirfismo de Carbonatos como la caliza.
•
La cuarcita: que esta formada por cuarzo fundamentalmente y que proviene del
metamorfismo de rocas como la arenisca.
Gneis
Micacita
Pizarra
Mármol
Cuarcita
7.3.- ROCAS SEDIMENTARIAS.
Formadas por sedimentos. Pueden ser de varios tipos:
DETRÍTICAS.
Si se forman por acumulación de trozos de otras rocas.
•
Arcillas . Si los granitos son muy finitos.
•
Areniscas : granos del tamaño de la arena (hasta un par de mm).
•
Conglomerados: Fragmentos variados, algunos de ellos grandes.
EVAPORÍTICAS
Si se forman por que precipitan sustancias que van disueltas en el agua:
•
Yeso: como los que hay en el patio y por todo el barrio en sus diferentes
formas. •
Caliza o Dolomía: como la que forma todos los relieves de la Serranía.
•
Nota: Las Margas (ese barro resbaladizo y pegajoso que está por todo el barrio)
son una mezcla de caliza y arcilla.
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IES Santiago Grisolía. Prof.: Luis P. Ortega y José L. Fernández.
ORGÁNICAS.
Están formadas por la acumulación de organismos durante largos periodos geológicos.
•
Carbón: restos vegetales acumulados en capas en zonas pantanosas.
•
Petróleo: restos de microorganismos microscópicos marinos atrapados entre los
sedimentos. Es una "roca" fluida, un líquido pastoso constituido por una mezcla
de hidrocarburos.
Marga
Arenisca
Conglomerado
Arcilla
Carbón (hulla)
Carbón (turba)
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 aspecto parecido, 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.
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IES Santiago Grisolía. Prof.: Luis P. Ortega y José L. Fernández.
8.- ¿Y TÚ QUÉ 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.
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.
•
•
•
•
•
•
Contenedor AMARILLO : latas, “papel aluminio”, tetra-bricks, bolsas de plástico.
Contenedor AZUL : Papel y cartón.
Contenedor VERDE : botes y botellas de vidrio (no bombillas, ni cristales de ventana).
SIN LAS TAPAS.
Contenedor GENERAL : la materia orgánica y aquellas otras cosas que no sepas dónde.
PUNTOS LIMPIOS: al lado del "Mirador" (en la subida al aparcamiento) existe uno de
estos puntos en los que debes llevar: electrodomésticos, madera, ropa, muebles,
aceites ,..... EN ALGUNOS PUNTOS DE LA CIUDAD HAY LUGARES PARA DEPOSITAR
RECIPIENTES CON ACEITE USADO.
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