Tema 02 La geosfera Minerals i roques

Tema 2 La geosfera. Minerals i roques

1.- Introducció 2.- La geosfera 2.1.- Estructura i composició de la Terra 3.- Els minerals 3.1.- Propietats dels minerals 3.2.- Importància dels minerals 4.- Les roques 4.1.- Tipus de roques 4.2.- Característiques de les roques 4.3.- Importància de les roques 5.- Explotació de minerals i roques

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques 1.- Introducciรณ El planeta Terra, igual que la resta de planetes rocosos del nostre Sistema Solar, es va originar fa uns 4.500 m.a. a partir de materials deixats pel Sol durant la seua formaciรณ. Els materials van anar xocant entre si i agrupant-se, donant lloc a roques cada vegada majors.

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques Els xocs dels impactes van originar un augment de temperatura que van fondre tota la massa de terra, provocant i formant les capes de la Terra: ○ Els materials fosos es van anar col·locant per capes segons la seua densitat, els més densos es van afonar fins a l'interior i els menys densos es van quedar en la superfície. Per aquest motiu, la part sòlida de la Terra, anomenada geosfera, està dividida en capes. ○ A causa de les altes temperatures van començar a formar-se gasos per l'ebullició de molts materials i, gràcies a la gravetat de la Terra, van quedar atrapats i girant al seu voltant, donant origen a l'atmosfera. ○ Els meteors ara es desintegraven en l'atmosfera i no impactaven en la terra, la qual cosa va provocar una disminució de temperatura i, amb això, la condensació del vapor d'aigua, caient a la superfície i formant la part líquida del planeta, la hidrosfera. ○ Quan es van formar aquestes capes, va sorgir la vida, estenent-se per tot el planeta i donant lloc a la biosfera.

La Terra queda dividida en quatre capes: la geosfera, l'atmosfera, la hidrosfera i la biosfera, que anirem estudiant al llarg del curs.

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques 2.- La geosfera Es defineix com la part sòlida del nostre planeta i es caracteritza per les capes que la componen i la dinàmica que posseeix. La Terra no és una esfera perfecta, però el seu radi mitjà és de 6.371 km i es compon per una sèrie de capes denominades, de fora a dins, escorça, mantell i nucli. Cadascuna posseeix una composició, una densitat i un estat diferents.

Tenint en compte la profunditat de la Terra i sabent que el pou més profund que s'ha excavat mai ha sigut d'uns 12 km, es plantegen diverses preguntes: Com és l'interior de la Terra? Com se saben els materials que formen el nostre planeta sense veure'l? Per a respondre-les és important entendre diversos conceptes: ○ Com es transmet el so? ○ Les vibracions es propaguen a la mateixa velocitat a través de tots els materials? ○ Quines ones travessen la Terra per a veure la velocitat de propagació a través d'elles?

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques Per a determinar la composició de la Terra s'utilitzen les ones que es produeixen en els terratrémols. Depenent del viatge que patisquen i el temps que tarden tindrem uns materials o altres i en estat líquid o sòlid.

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques 2.1.- Estructura i composició de la Terra: Per les característiques en la formació del planeta, les tres capes s'ordenen per la seua densitat creixent, i es van consolidar a mesura que es van anar solidificant els materials: ○ Nucli: És la capa més interna i la més densa. Està formada principalment per Ferro (Fe) en un 90%, però també conté altres compostos com el Níquel (Ni). Aquesta capa té un gruix d'uns 3.500 km en la qual es distingeixen dues zones: • Nucli intern: És l'última capa de la Terra i la més densa, està en estat sòlid i té un gruix d'uns 1.200 km.

• Nucli extern: Està damunt del nucli intern i davall del mantell, els seus materials estan fosos per les altes temperatures a les quals estan sotmesos (uns 5.000 °C) i posseeix un gruix d'uns 2.200 km.

La zona que separa el mantell i el nucli es diu discontinuïtat de Gutenberg. ○ Els materials fèrrics que componen el nucli són els que creen el camp magnètic que posseeix la Terra, actuant com un enorme imant amb un pol en el nord i un altre en el sud. Aquest fenomen és el que permet orientar l'agulla d'una brúixola, crea les aurores boreals i australs i ens protegeix del vent solar que emana del Sol.

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques ○ Mantell: És la capa intermèdia de la Terra, està situada entre l'escorça i el nucli i té un gruix de quasi 3.000 km. Aquesta capa, menys densa que el nucli, està composta principalment per Fe i Magnesi (Mg). Per les altes temperatures que provenen del nucli, els materials que el formen es mouen cap amunt i cap avall a mesura que es calfen o refreden, originant les denominades corrents de convecció. Ací també es distingeixen dues capes: • Mantell inferior: Té uns 2.200 km de gruix i està en contacte amb el nucli. La zona que separa totes dues capes es denomina discontinuïtat de Gutenberg.

• Mantell superior: El seu gruix és d'uns 600 km, és menys dens que el mantell inferior i se situa davall de l'escorça.

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques ○ Escorça: És la capa rocosa que envolta la part més externa de la Terra, és molt fina i la menys densa de totes les capes. També es divideix en dos: • Escorça terrestre: Forma els continents, el seu gruix varia entre els 10 i els 70 km i és la capa menys densa de totes.

• Escorça oceànica: Forma els fons oceànics, és molt fina, amb uns 10 km de gruix, i és més densa que l'escorça continental. ○ Davall de l'escorça se situa el mantell i la zona que separa totes dues capes es denomina discontinuïtat de Mohorovicic.

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques La classificació anterior es basa en la composició i densitat dels materials, però si ens fixem en la seua mobilitat, podem diferenciar una capa formada per l'escorça i la part més externa del mantell. Aquesta capa es diu litosfera i està fragmentada en grans trossos o plaques que s'aniran movent i seran les responsables dels agents geològics interns com els terratrémols i els volcans.

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques 3.- Els minerals Són sòlids inorgànics que tenen un origen natural, una composició química definida i, en la seua majoria, una estructura cristal·lina.

Sòlids inorgànics

No procedeixen dels éssers vius

Origen natural

No s'han elaborat per l'ésser humà

Composició química definida

Estan formats per un o diversos elements químics en unes proporcions fixes

Estructura cristal·lina

Els elements químics que els formen estan ordenats formant estructures definides

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques Galena

Quars

Calcita

Fluorita

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques 3.1.- Propietats dels minerals: En estar formats per una composició fixa i definida, es poden extraure qualitats que seran úniques per a cada mineral: ○ Duresa: És la resistència que oposen a ser ratllats per un altre mineral.

Per a determinar la seua duresa s'utilitza l'escala de Mohs, on el més bla és el talc i el més dur el diamant. ○ Lluïssor: Comportament del mineral quan la llum es reflecteix en ell.

N'hi ha amb lluentor metàl·lica, vitri, gras... i els que no presenten lluentor són mat. ○ Color: No és el factor més important perquè hi ha minerals que poden tindre diversos colors, però en altres casos són bastant característics. ○ Diafanitat: Capacitat de deixar passar la llum a través d'ells. Segons el seu comportament seran opacs, translúcids o transparents. ○ Exfoliació: Capacitat de partir-se i formar superfícies regulars, si no és així, presenten fractura i no exfoliació.

Existeixen moltes més propietats, com l'estructura cristal·lina que formen, el magnetisme, la solubilitat o la seua densitat.

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques 3.2.- Importància dels minerals: Els minerals han tingut una gran importància per a l'ésser humà des de l'antiguitat, el seu ús es deu principalment a tres motius: ○ Extracció d'un element químic: Com els minerals tenen una composició química definida, es poden utilitzar per a extraure un element químic que siga d'utilitat: Fe2O3 → Fe

Al2O3 → Al

CuFeS2 → Cu ZnS → S

○ Com a matèria primera: Hi ha minerals amb múltiples utilitats, com l'algeps (escaiola, guix o aïllant tèrmic) o aquells que s'usen com a pigments per la seua coloració. ○ S'utilitzen en joieria: Gràcies a la seua escassetat i les seues característiques visuals, s'utilitzen en joieria les anomenades pedres precioses o gemmes com el robí o la maragda. ⇨ L'ambre també s'utilitza en joieria: és un mineral?

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques 4.- Les roques Es defineixen com la unió d'un o diversos minerals excepte algunes, com el carbó, que es formen a partir restes orgàniques. La ciència que les estudia es diu petrologia.

En ser agregats de minerals, no posseeixen tantes propietats com aquests, de les roques es destaca la seua composició (el conjunt de minerals que els forma) i la seua textura (la grandària i la disposició dels minerals en la roca).

4.1.- Tipus de roques: Es classifiquen segons el procés de formació: Es formen a l'interior de la Terra (roques endògenes)

Roques magmàtiques

Roques metamòrfiques

Es formen a la superfície terrestre

Roques sedimentàries

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques ○ Roques magmàtiques: A l'interior de la Terra la temperatura i la pressió són tan altes que es produeix una fusió de les roques i formen el magma. Quan el magma es refreda es formen les roques magmàtiques.

Hi ha dos tipus: • Roques plutòniques: El magma es refreda lentament a l'interior de la terra. El granit o la sienita són dos exemples.

• Roques volcàniques: Es refreden ràpidament durant l'erupció d'un volcà. Com a exemple, estan l'obsidiana o la pumicita. ⇦ Granit Obsidiana ⇨ ⇦ Sienita Pumicita ⇨

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques ○ Roques metamòrfiques: Es formen a altes temperatures i pressions a l'interior de la terra, però a partir de roca sòlida i no fosa com ocorre amb les magmàtiques (és a dir, es formen a partir d'altres roques a l'interior de la terra). El procés de formació es diu metamorfisme i forma roques com el marbre o la pissarra.

Pissarra

Marbre

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques ○ Roques sedimentàries: Són les úniques roques que es formen en la superfície de la Terra gràcies als agents geològics externs com el vent o l'aigua. Aquests agents provoquen erosió, transport i sedimentació que acumularan sediments en les conques sedimentàries. En les conques pateixen processos de compactació i cimentació que originaran roques diferents com els conglomerats, la pedra calcària o el carbó.

Gres

Conglomerat

Pedra calcària

Antracita

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques Meteorització Sedimentació Cristal·lització Transport

Metamorfisme

Fusió

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques

Cicle de les roques

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques 4.2.- Característiques de les roques: Com estan formades per diferents minerals, la millor manera de diferenciar-les serà observant les propietats de la seua textura i la seua estructura, indicant el tipus de roca i el seu procés de formació: Roques magmàtiques

- Roques plutòniques: En formar-se lentament tenen molts cristalls, com el granit.

- Roques volcàniques: En refredar-se molt ràpid tenen menys cristalls i porus com la pumicita.

Roques metamòrfiques

Com es formen lentament formen cristalls i com es formen per molta pressió tenen làmines (exfoliació) com ocorre amb la pissarra.

Roques sedimentàries

En formar-se per la unió de sediments, són roques amb grans de diferents grandàries com els conglomerats. Existeixen més tipus que es formen per dissolució o per restes orgàniques.

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques 4.3.- Importància de les roques: S'utilitzen per a extraure els minerals que contenen, directament en la fabricació de materials de construcció o com a elements ornamentals: ○ S'utilitzen per a fabricar formigó, ciment o rajoles. ○ Es poden utilitzar directament com la pissarra, el granit o el marbre (utilitzats en la construcció), el carbó o el petroli (per a obtenir energia) o les argiles (usades en ceràmica).

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques 5.- Explotació de minerals i roques Gràcies a factors geològics diversos, podem trobar zones amb una abundància superior a la normal d'algun mineral o roca, és el que es coneix com un jaciment. Si la seua extracció és econòmicament rendible, es procedirà a la seua explotació, que pot ser per: ○ Mineria d'interior: Es realitza sota terra mitjançant l'excavació de pous i galeries. ○ Mineria a cel obert: Es fan foradades successives per a anar extraient el mineral o la roca.

Capes de la Terra

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques

Atmosfera

Part gasosa

Hidrosfera

Part líquida

Geosfera

Parte sòlida

Biosfera

Éssers vius

Tema 2.- La geosfera. Minerals i roques

Superior

Duresa Lluïssor Diafanitat Exfoliació Color

Propietats

Inferior Mantell

Minerals

Sòlid inorgànic Origen natural Composició definida Estructura cristal·lina Definició

Oceànica Geosfera

Escorça

Agregats naturals d'un o diversos minerals

Formada per

Continental Nucli

Roques Extern Intern

Classificació

Definició Magmàtiques

Plutòniques

Metamòrfiques

Volcàniques

Sedimentàries