Los constituyentes de la corteza terrestre

A M P L I A C I Ó N D E B I O L O G Í A Y G E O L O G Í A
M ª J O S É M O R A L E S
Bloque 1. Los constituyentes de
la corteza terrestre

Minerales y rocas
 Todos los componentes sólidos de la corteza, a los que llamamos “piedras”, son
en realidad minerales y rocas.
 Los minerales son sustancias homogéneas, formadas como consecuencia de
un proceso geológico, sólidos –salvo el mercurio- y con una composición
química definida. Se conocen unas 2000 especies minerales diferentes, aunque
unos cientos son abundantes en la corteza.
 Las rocas son materiales heterogéneos constituidos por al integración de
muchas unidades minerales, cuyo tamaño puede oscilar entre unos centímetros
y milésimas de milímetro. Las rocas se forman como consecuencia de la
actividad geológica de la corteza y se caracterizan por su composición
mineralógica, es decir, por la abundancia y relación de los minerales que la
integran.

La estructura interna de la materia
 Casi todos los materiales sólidos que nos rodean son
materiales geológicos más o menos transformados.
 Primero a simple vista, y más tarde con el
microscopio (petrográfico y electrónico), hemos
observado que la materia mineral tiene una
ordenación interna que, muchas veces, se traduce
en una forma externa. Por ej. Cristal cúbico de pirita.
 La exfoliación es una propiedad de la materia que nos
permite observar la regularidad de su forma a medida
que la fraccionamos en porciones más pequeñas.
Experiencia de Erasmus Bartholin, 1670.
 Si continuáramos fraccionando las porciones
llegaríamos a la celda unidad, un cristal con un ión en
cada vértice.
 Por tanto, un cristal es una gran malla hueca (red
cristalina) formada por millones de celdas unidad,
puestas una junto a otra en todas las direcciones del
espacio.

Cristales y minerales
 Cada especie química natural es un mineral –calcita, fluorita,
pirita-, mientras que no son minerales sustancias fabricadas
por el hombre –cemento, plástico o acero.
 La mayoría de los minerales tienen ordenación
interna, es decir, son cristales, pero hay sustancias cuyos
átomos no están ordenados, como el vidrio, a las que
llamamos amorfas.
 Los cristales se funden instantáneamente y a una temperatura
fija, mientras los vidrios se funden poco a poco en un amplio
intervalo de temperatura. Esto se debe a que la cantidad de
energía que hay que comunicar a una red cristalina para
destruir su orden es fija, e igual a la energía de los enlaces que
mantienen a sus iones en posición.

Cristales y minerales
En la materia cristalina, los átomos se encuentran
unidos por enlaces químicos, que pueden ser
iónicos o covalentes.
 Iónico: origina cristales donde cada ión tiende a
rodearse del mayor número posible de iones de
iones de carga opuesta. Ej. Halita o sal.
 Covalente: los átomos neutros se unen
compartiendo electrones, por lo que no contienen
iones. Ej. Galena.
 Otros minerales presentan un enlace de gran
cohesión, llamado metálico. En él varios átomos
comparten una nube de electrones que se desplaza
de unos a otros, sin pertenecer a ninguno en
concreto. Ej. Cobre nativo.

Cristalización
 Los cristales de un mineral pueden tener proporciones variables. La proporción entre las
caras cristalográficas (los límites) se denomina hábito.
 Se pueden reconocer cristales de un mismo mineral por los ángulos que forman las caras,
que son siempre constantes.
 El proceso de formación de los cristales requiere:
 unas condiciones especiales para que crezcan las caras (temperatura, reposo, presión)
 mucho tiempo para que los iones puedan ordenarse muy bien
 espacio para que su ordenación sea correcta
Un crecimiento de uno o dos milímetros requiere el depósito de unas cien capas de iones,
cualquier error en el depósito de un ión significará una imperfección en el cristal,
como se ve en estas piritas..

Elementos de simetría de los cristales
 Centro de simetría. El centro de simetría es el punto ideal situado en el
interior del cristal, que divide a los ejes cristalográficos que pasan por él en
dos partes iguales.
 Eje de simetría. El eje de simetría es la recta que pasa por el centro de
simetría, y que al girar el cristal sobre él 360º se puede observar el mismo
aspecto un número de veces 2, 3, 4 o 6. El orden de los ejes viene
determinado por el número de veces que se repite una posición. Así, se
definen como binarios cuando se repiten 2 veces; ternarios, cuando se
repite 3 veces; cuaternarios, 4 veces; y senarios, 6 veces.
 Planos de simetría. El plano de simetría es el plano ideal que divide el
cristal en dos partes iguales y simétricas. Los tres ejes cristalográficos que
pasan por el centro de simetría, dividen al cristal en ocho partes (octantes),
coincidentes con los planos de simetría del cristal. Se define como frontal,
al plano de simetría que pasa por los ejes vertical y transverso; horizontal,
al que pasa por los ejes transverso y anteroposterior; y sagital, al que pasa
por los ejes vertical y anteroposterior.

Elementos de simetría
Las líneas coincidentes con los ejes de
simetría del cristal son los ejes
cristalográficos (ejes coordenados). Son
tres rectas trazadas a través del punto ideal
del interior del cristal, no pertenecientes al
mismo plano (no coplanarias).
Se distinguen: el anteroposterior
(designado por XX), que se dirige de atrás
a delante; el transverso (designado por
YY), que se dirige de derecha a izquierda; y
el vertical (designado por ZZ), que se
dirige de arriba abajo.
Cuando estos ejes se cortan, forman la cruz
axial, cuyos ángulos se representan como
a, para el que forman los ejes transverso y
vertical; b, para los formados por el eje
vertical y anteroposterior; y c, para los
formados por los ejes transverso y
anteroposterior.

Periodicidad de los cristales
 Otra propiedad característica y definidora de la materia cristalina es
ser periódica. Quiere esto decir que, a lo largo de cualquier
dirección, los elementos que la forman se encuentran repetidos a la
misma distancia (traslación).
 Redes tridimensionales: En este caso la celda unidad queda
definida por tres traslaciones fundamentales (a, b y c) y los ángulos
que forman: α (entre b y c), ɞ (entre a y c), y ɣ (entre a y b).
 Del apilamiento de estas redes se obtienen las
redes tridimensionales. Existen 14 tipos
diferentes de redes tridimensionales (redes de
Bravais) que se agrupan en 7 sistemas cristalinos
diferentes. Cada sistema cristalino viene caracteri-
zado por unos determinados valores de las traslaciones y de los
ángulos que forman de su celda unidad:

Sistemas de cristalización
 Cúbico
 Tetragonal
 Hexagonal
 Trigonal
 Rómbico
 Monoclínico
 Triclínico

Nuestra búsqueda: Ejemplos para cada sistema cristalino
Sistema Mineral Presentación Composición
Cúbico
Tetragonal
Hexagonal
Trigonal
Rómbico
Monoclínico
Triclínico

Las maclas
 Figuras producidas por la formación conjunta de dos
o más cristales relacionados entre sí por una
operación de simetría.
 En algunos minerales son muy características y
sirven para identificarlos.

El origen de los minerales
 La mayor parte de los procesos de generación de minerales
ocurren en zonas profundas e inaccesibles de la corteza.
 Uno de los procesos es la precipitación química: ocurre
en las grutas donde el goteo continuo de agua con
bicarbonato de calcio da origen a las estalagmitas y
estalactitas. Si se observa se ve la calcita cristalizada
formando romboedros.

Condiciones de formación
 Un mineral que se forme a baja presión tendrá un
empaquetado abierto, como el cuarzo, mientras uno
que se forme a gran profundidad, tendrá un
empaquetado muy denso, como el diamante.
 La profundidad a la que se forma un mineral es
muy importante, así el diamante se forma por
cristalización del carbono a más de 125 km de
profundidad, mientras a profundidades menores, el
carbono cristalizará como grafito.
 Del empaquetado dependen propiedades como la
densidad, dureza, simetría y exfoliación.
 Después de todo lo visto podemos decir que más del
90 % del planeta sólido está en estado cristalino.
Muchos procesos geológicos muy profundos se deben
a cambios en la estructura de los cristales en esas
zonas.

Prácticas de Mineralogía
 Formación y crecimiento de cristales a partir de una
solución.
 Propiedades físicas de los minerales (de visu I)
 Identificación de los minerales por sus propiedades
(de visu II)
 Determinación de la densidad de algunos minerales.
 Identificación de los minerales de algunas rocas.

Minería en España y en Madrid
Investiga:
 Formaremos equipos de 3 personas para investigar en la biblioteca y en internet
sobre los yacimientos minerales en nuestro territorio.
 Una vez conocidos:
1. Elaboraremos un mapa de situación a nivel nacional y otro a nivel de Madrid.
2. Realizaremos una ficha con el siguiente modelo para cada uno de los minerales.
3. Intentaremos buscar un ejemplar en la colección del laboratorio de los más
comunes.
Mineral: Grupo:
Composición
Presentación
Características físicas:
Color
Brillo
Dureza
Otras propiedades
Aplicaciones
Fotografía
Yacimientos principales

Las Rocas
 Las rocas son materiales heterogéneos constituidos por al integración de
muchas unidades minerales, cuyo tamaño puede oscilar entre unos centímetros
y milésimas de milímetro. Las rocas se forman como consecuencia de la
actividad geológica de la corteza y se caracterizan por su composición
mineralógica, es decir, por la abundancia y relación de los minerales que la
integran.
 Los diferentes tipos de rocas se pueden dividir, según su origen, en tres grandes
grupos:
 ÍGNEAS
 METAMÓRFICAS
 SEDIMENTARIAS

Rocas ígneas
 Se forman por la solidificación de un magma, una masa mineral fundida que
incluye volátiles, gases disueltos. El proceso es lento, cuando ocurre en las profundidades
de la corteza, o más rápido, si acaece en la superficie. El resultado en el primer caso son
rocas intrusivas, formadas por cristales gruesos y reconocibles, o rocas volcánicas,
cuando el magma llega a la superficie, convertido en lava por desgasificación.
 Las rocas magmáticas intrusivas son, con mucho, las más abundantes, forman la
totalidad del manto y las partes profundas de la corteza. Son las rocas primarias, el punto
de partida para la existencia en la corteza de otras rocas.
 Dependiendo de la composición del magma de partida, más o menos rico en sílice (SiO2),
se clasifican en ultramáficas (o ultrabásicas), máficas, intermedias y siálicas o ácidas,
siendo estas últimas las más ricas en sílice. En general son más ácidas las más
superficiales.
 Las estructuras originales de las rocas ígneas son los plutones — formas masivas
originadas a gran profundidad —, los diques, constituidos en el subsuelo como rellenos
de grietas, y coladas volcánicas, mantos de lava enfriada en la superficie. Un caso
especial es el de los depósitos piroclásticos, formados por la caída de bombas, cenizas y
otros materiales arrojados al aire por erupciones más o menos explosivas. Los conos
volcánicos se forman con estos materiales, a veces alternando con coladas de lava
solidificada (conos estratificados).

Rocas metamórficas
 Es metamórfica cualquier roca que se ha producido por la evolución de otra anterior al
quedar ésta sometida a un ambiente energéticamente muy distinto del de su formación,
mucho más caliente o más frío, o a una presión muy diferente. Cuando esto ocurre la roca
tiende a evolucionar hasta alcanzar características que la hagan estable bajo esas nuevas
condiciones. Lo más común es el metamorfismo progresivo, el que se da cuando la
roca es sometida a calor o presión mayores, aunque sin llegar a fundirse (porque entonces
entramos en el terreno del magmatismo); pero también existe un concepto de
metamorfismo regresivo, cuando una roca evolucionada a gran profundidad — bajo
condiciones de elevada temperatura y presión — pasa a encontrarse en la superficie, o
cerca de ella, donde es inestable y evoluciona a poco que algún factor desencadene el
proceso.
 Las rocas metamórficas abundan en zonas profundas de la corteza, por encima del
zócalo magmático. Tienden a distribuirse clasificadas en zonas, distintas por el grado de
metamorfismo alcanzado, según la influencia del factor implicado. Por ejemplo, cuando
la causa es el calor liberado por una bolsa de magma, las rocas forman una aureola con
zonas concéntricas alrededor del plutón magmático. Muchas rocas metamórficas
muestran los efectos de presiones dirigidas, que hacen evolucionar los minerales a otros
laminares, y toman un aspecto hojoso. Ejemplos de rocas metamórficas, son las pizarras,
los mármoles o las cuarcitas.

Rocas metamórficas
Rocas metamórficas

Rocas sedimentarias
 Se constituyen por diagénesis (compactación y cementación) de los
sedimentos, materiales procedentes de la alteración en superficie de otras
rocas, que posteriormente son transportados y depositados por el agua, el hielo
y el viento, con ayuda de la gravedad o por precipitación desde disoluciones.
También se clasifican como sedimentarios los depósitos de materiales
organógenos, formados por seres vivos, como los arrecifes de coral o los
estratos de carbón. Las rocas sedimentarias son las que típicamente presentan
fósiles, restos de seres vivos, aunque éstos pueden observarse también en
algunas rocas metamórficas de origen sedimentario.
 Las rocas sedimentarias se forman en las cuencas de sedimentación, las
concavidades del terreno a donde los materiales arrastrados por la erosión son
conducidos con ayuda de la gravedad.
 Las estructuras originales de las rocas sedimentarias se llaman estratos, capas
formadas por depósito, que constituyen formaciones a veces de gran potencia
(espesor).
 Su etimología procede del latín- sedimentum y del griego- guarrum.

Prácticas de Petrología
 Observación de los caracteres que pueden distinguir
de visu los distintos tipos de rocas
 Elaboración de una clave dicotómica para clasificar
las rocas
 La clasificación de visu. Aproximación al estudio de
las rocas
 Vídeo: El ciclo de las rocas.

Minería en España y en Madrid
Investiga:
 Formaremos equipos de 3 personas para investigar en la biblioteca y en internet
sobre los yacimientos de rocas industriales en nuestro territorio.
 Una vez conocidos:
1. Elaboraremos un mapa de situación a nivel nacional y otro a nivel de Madrid.
2. Realizaremos una ficha con el siguiente modelo para cada uno de los minerales.
3. Intentaremos buscar un ejemplar en la colección del laboratorio de los más
comunes.
4. Maqueta Jardín de
Rocas de Madrid
5. Vídeos:
- Minería en Madrid
- Minería y medio
ambiente
Roca: Grupo:
Composición mineralógica
Descripción
Propiedades
Aplicaciones
Fotografía
Yacimientos principales

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