Geología

Geomorfología. La Tierra. Meteroritos. Ondas sísmicas. Clasificación y propiedades de los minerales

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GEOLOGÍA

Estructuras y composición de la tierra

La relación entre la masa y el volumen de la tierra, es decir, la densidad es de m/v = d = 5,5gr / cm3 (de la tierra). Diámetro de la tierra 6381km.

Pero la densidad de las zonas más externas de la tierra es de 2,8 gr / cm 3 por tanto el interior tiene que ser más denso para compensar la ligereza de los materiales del exterior, de manera que la tierra no es homogénea. Existen diversos métodos para conocer el interior de la tierra, el mejor sería el directo (obtener muestras). En los años 60, del siglo pasado el proyecto Mohole pretendía penetrar aproximadamente 8 km y llegar al manto, es un fracaso absoluto ya que no se consigue superar los 6 km.

Por tanto tendremos que utilizar métodos indirectos para conocer el interior de la tierra, estos métodos son: El estudio de los meteoritos y El estudio de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas.

Estudio de los meteoritos

Suponemos que son trozos de planetas del sistema solar que explosionaron y tienen un origen y composición similar al de la tierra. Existen tres tipos de meteoritos que llegan a la tierra definiendo cada uno de ellos una capa concéntrica en la tierra:

  • Aerolitos - zona más externa, CORTEZA

  • Siderolitos - zona media, MANTO

  • Sideritos - zona más interna, NUCLEO

Estudio de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas

Se basa este método en el estudio de la variación de velocidad de propagación de las ondas sísmicas en terremotos naturales o en explosiones controladas.

Los terremotos se producen por fracturas de la roca en zonas más o menos superficiales (hasta los 700 m aprox.). Como consecuencia se libera una gran cantidad de energía que se transmite mediante ondas. Por un lado tenemos ondas L que viajan desde el epicentro por la superficie terrestre siendo las responsables de las catástrofes. También se liberan ondas P y ondas S que viajan hasta el interior de la tierra pudiéndose reflejar en determinadas zonas informándonos de la densidad de los materiales atravesados y sobre todo de las condiciones elásticas de estos materiales ( rígidos).

Estas ondas serán recogidas en el exterior mediante sismógrafos. Lógicamente, cuanto mayor sea la densidad de los materiales atravesados, más le cuesta viajar a las ondas y por tanto su velocidad debería disminuir, sin embargo la rigidez de los materiales provoca el aumento en la velocidad de las ondas. Existen zonas denominadas discontinuidades donde la velocidad de las ondas cambia bruscamente, esto es debido al paso de materiales sólidos ( rígidos ) a otros fundidos ( menos rígidos ) y viceversa. A las ondas P se les llama también longitudinales y se transmiten en cualquier medio bien sea sólido o fundido. Las ondas S reciben el nombre de transversales y se transmiten únicamente en medios rígidos.

________________capa granítica

continental ________________ pequeño más velocidad de las ondas = D. CONRAD

(hasta 50 Km) ________________ capa basáltica

CORTEZA

Oceánica- capa basáltica (hasta 8 Km)

Por debajo de la capa basáltica la velocidad de las ondas aumenta bruscamente debido a la mayor rigidez de los materiales, a esta zona la llamamos: Discontinuidad de Mohorovicic y nos da paso al manto. En el manto también distinguimos dos capas, un manto superior, separado del manto inferior a una profundidad de entre 700 a 1000 Km por una discontinuidad secundaria.

2900km_____________D. de Gutemberg. Núcleo.

______________superior

Manto______________ D. Secundaria 700 a 1000

______________ interior

______________ ASTENOSFERA 50 a 200 (no continua)

No obstante entre los 50 y los 200 Km de profundidad existe 1 capa debajo del de las ondas no continuo. Es lo denominado astenosfera que además es el origen de los mapas que pueden salir al exterior a través de volcanes.

A los 2900 Km existe una capa en la capa en la que baja bruscamente la velocidad de las ondas P y las S dejan de transmitirse es la que llamamos D. DE GUTEMBERG.

______externo(materiales fundido)

NUCLEO ______5100 Km aumento V de las P, D. Wiechert

______interno (rígido)

Las densidades de los materiales van en aumento según nos introducimos hacia el interior llegando a ser de 13 gr/ cm3 en el centro de la tierra.

ESTUDIO DE LOS MINERALES

La tierra está formada por rocas las cuales a su vez están formadas por minerales (productos naturales e inorgánicos que presentan un orden interno entre los componentes de sus fórmulas, consecuencia de este orden, es que los minerales en la naturaleza, presentan a veces formas poliédricas que llamamos cristales. Si no presentaran este orden hablaríamos de amorfos o mineraloides, como por ejemplo los llamados vidrios volcánicos (piedra pómez, obsidiana).

Propiedades físicas de los minerales

Estudiaremos las propiedades más importantes para su reconocimiento, hablamos sobre la fractura (es el aspecto que presenta la superficie de los minerales al romperse) un tipo peculiar de fractura es la exfoliación que es la propiedad de romperse el mineral según formas geométricas. Dureza: Resistencia de los minerales al ser rayados. Aún se utiliza la escala de Mohs (1822) para medir la dureza de los minerales. Se basa esta escala en que cada mineral raya al anterior y es rayado por el siguiente. Establece 10 grados de dureza cada uno definido por un mineral.

  • Talco 6. Ortosa

  • Yeso 7. Cuarzo

  • Calcita 8. Topacio

  • Fluorita 9. Cornidón

  • 5. Apatito 10. Diamante

    Peso específico: Relación entre volumen y densidad. Color: Minerales ideocromáticos tienen color puro; minerales alocromáticos deben su color a impurezas, como por ejemplo el cuarzo, ya que su color es debido a óxidos de hierro.

    Clasificación de los minerales

    Actualmente se clasifican los minerales siguiendo un criterio químico estructural. Según el criterio obtendremos 8 clases que a su vez clasificaremos en grupos siguiendo el criterio estructural.

    CLASE 1 Elementos nativos- se trata de elementos que se encuentran en la naturaleza sin combinar con otros.

    Oro Au

    Amarillo, muy denso, es maleable, la pureza del oro se mide en quilates de manera que el oro puro es de 24 quilates. Su origen primario es ígneo o magmatico acompañando al cuarzo en las grietas que rellena proximas a la superficie (filones), aunque casi todo el oro que se obtiene es por lavado de grandes masas de arena en ríos que contienen pequeñas pepitas de oro procedentes de la destrucción por erosión de los filones de cuarzo que lo contenían (yacimiento llamado placer). El principal productor de oro es Sudáfrica donde las minas llegan a 3500m de profundidad, la roca a esta profundidad está a 60ºC por lo que hay que enfriarla para poder extraerla. En España, sobretodo en Rodalquilar (Almería) y en León en una zona del Bierzo denominado las Médulas y en diversos ríos de Galicia y Andalucía.

    Diamante C

    Tiene dureza 10 es el material más duro que existe, puede presentar cualquier color aunque lo más habitual es el amarillo verdoso o negro. Los incoloros o transparentes son muy apreciados en joyería y una vez tallados se llaman brillantes; se miden en quilates, valorando el quilate 1/5 gr. = 0,2 gr. En forma de yacimiento primario es una roca ígnea (que proviene de un magma) muy oscura, llamada Kimberlita donde el diamante se encuentra como mineral accesorio muy escaso. Debido a su dureza y resistencia a la alteración atómica también se encuentra en las playas o arenas procedentes de la destrucción de magma que lo contenía, yacimiento tipo placer.

    El diamante que se ha obtenido más grande, se llama Cullinam en 1905 en Sudáfrica, peso aprox. 650 gr. y de él se tallaron 3 grandes piedras y otras 105 más pequeñas. Hasta 1730, la India fue el único productor y en 1867 se descubrieron los yacimientos de África, el que no sirve como piedra preciosa tiene aplicaciones industriales como abrasivos.

    CLASE 2 Sulfuros, son combinaciones de azufre con metales.

    Pirita S2Fe

    Habitual que se presente en cubos más o menos perfectos, presenta color amarillo de latón pálido y brillo metálico. Es con mucho el sulfuro más extendido y frecuente, económicamente tiene poco interés puesto que el hierro es de muy mala calidad; utilizándose solo para la función de ácido sulfúrico (SO4 H 2). En España es muy abundante en Río Tinto (Huelva), también son de destacar los cristales de cubos entre las provincias de Soria y Logroño

    Galena SPb

    El típico color gris plomo; muy pesado u se exfolia en cubos; es frecuente que la galena contenga pequeñas cantidades de plata constituyendo estas galenas angentíferas, la principal materia para la obtención de plata. En Cantabria acompaña a la blenda en una franja que va desde Cazoña hasta los Picos de Europa destacando las explotaciones de Reocín y la Florida.

    Blenda SZn

    Su color va desde el amarillo hasta el negro debido a la presencia del hierro. Cantabria fue uno de los principales productores del mundo de zinc a partir de los yacimientos señalados a la galena a las que se añade los de Áliva (Picos de Europa).

    Calcopirita S2 Fe Cu

    Es el principal mineral para la obtención de cobre, presenta un color amarillo metálico mucho más parecido al del oro (pirita).

    Cinabrio S Hg

    Es de color rojo y elevada densidad. Hasta no hace demasiado el principal productor del mundo era España, a través de las minas de Almadén.

    CLASE 3 Óxidos e hidróxidos. Combinaciones 0-- + metal

    Oligisto Fe o3

    Presenta color rojo que además mancha a diferencia del cinabrio es el mineral más importante para la obtención. Uno de los principales yacimientos es el de Somorrostro en Vizcaya.

    Magnetita Fe3 o4 Es

    De color negro. A veces atrae al hierro (piedra imán).

    Casiterita Son 2

    Principal minerales para la obtención del estaño aunque en la actualidad se obtiene mediante reciclaje.

    Corindón H2 o5

    Algunas variedades transparentes son utilizadas como gema. Como el rubí (rojo) y el zafiro (azul). También el uranio se obtiene de un oxido que es la uranimita.

    Goethita Hidróxido de hierro

    De color marrón oscuro, es el mineral que aparece en Cabárceno en forma de granos gruesos diseminados en arcilla.

    CLASE 4 Halógenos F Cl + metal

    Halita (Sal común) Cl Na

    Incoloro, transparente y sabor salado. Se forma por evaporación en climas tropicales de masas de agua de mar (climas muy cálidos) confinados (atrapados) por ejemplo bahías o mares interiores originándose por tanto capas con origen sedimentario. En Cabezón de la sal se explotaban yacimientos subterráneos de sal mediante la de agua caliente en el subsuelo que disolvía las aguas. Esta agua volvía a salir al exterior y al evaporarse dejaba el residuo de Cl Na (Cloruro sódico).

    Fluorita F2 La

    Se presenta en cubos muy perfectos, dureza y puede presentar cualquier color, desde incoloro hasta el negro. Actualmente tiene una importancia industrial grande ya que se utilizan para rebajar el punto d fusión de los minerales metálicos, sobretodo del hierro en los altos hornos. En España sobretodo en Asturias.

    CLASE 5 Carbonatos. Combinación Co---3 + metal

    Calcita Co3 CA

    Tiene dureza 3. Se exfolia en romboédros. Tiene color blanco o amarillento y reacciona con el Cl H dando efervescencia en la que se desprende CO2. La calcita es componente fundamental de loas calizas. Siendo estas las rocas más abundantes en Cantabria; precisamente por disolución de las calizas se originará todo el modelado círtico. Su origen se debe a inmensas acumulaciones de esqueletos de animales como son corales o moluscos, sobre todo bibalbas. En Cantabria son abundantísimas las calizas, tanto en la zona occidental (Picos de Europa) como en la oriental.

    Dolomita (Co3)2 La Mg

    Similar a la calcita siendo el constituyente fundamental de la roca denominada dolomia. La caliza se utiliza en la fabricación de cemento, las dolomias sobre todo en la fabricación de materiales refractarios (que resisten el color). Tiene la misma formula que la calcita pero distinta estructura interna, consecuencia de su origen distinto. Los minerales que tienen la misma composición química y distinta estructura se le denomina poliformos. Se pude presentar en forma de perfectos prismas octogonales o dando lugar a filamentos retorcidos en el interior de las cuevas denominados excéntricas. Malaquita y azurita son 2 carbonatos de cobre procedentes de la alteración de otros minerales de cobre primarios como es la calcopirita. La malaquita es verde y la azurita de color azul.

    CLASE 6 Combinación Po---4 + metal

    Apatito Fosfato cálcico

    Tiene dureza 5. A veces se forma por acumulación de esqueletos de vertebrados marinos, como sucede en el gigantesco yacimiento del antiguo Sahara español.

    CLASE 7 Sulfatos. Combinación SO—4 + metal

    Yeso So4 Ca2 H2o

    Tiene dureza 2, por tanto se raya con la uña es incoloro, blanco, amarillo rojo debido a la presencia de óxido de hierro. Su origen es similar al de la halita, es decir, a partir de la evaporación de masas confinadas de agua de mar, siendo corriente que en los yacimientos de yeso exista también halita, arcillas... etc. Como sucede en Cabezón de la sal.

    CLASE 8 Silicatos

    Los silicatos están formados por silicio y oxígeno ocupando el S el centro de un tetraedro y quedando rodeado de 4 oxígenos que se sitúan en los vértices del dicho tetraedro. El S actúa con 4 cargas positivas y el O con 2 negativas. Por tanto, la forma de dicho tetraedros Si o-4 4. Los distintos grupos de silicatos dependen del modo de relacionarse, unos tetraedros con otros. Veamos estos grupos y los minerales más significativos como generadores de rocas dentro de cada grupo.

    Nesosilicatos

    Se trata de tetraedros aislados que se unen unos a otros mediante átomos metálicos que compensan el exceso de cargas negativas. Su fórmula general sería Si-4 4. En este grupo tenemos el de: Si o4 (Fe Mg) 2 cuyos términos extremos serían Si o4 Fe2, Si o4 Mg2. Lógicamente existirán algunas diferencias en las propiedades entre un termino extremo y el otro. Así el término magnesio que es de color verde claro. El clima es componente fundamental de rocas ígneas volcánicas como sucede en Canarias.

    Sorosilicatos

    La estructura consiste en grupos de 2 tetraedros unidos por un vértice que se relacionan con otros idénticos átomos metálicos que compensarán el exceso de cargas negativas generales.

    Ciclosilicatos

    Anillos de 6,3,4 tetraedros que se unirán unos con otros mediante átomos metálicos que compensaran el exceso de cargas neutras. En este grupo el silicato más conocido es el berilio y la esmeralda, una variedad del berilio de color verde intenso.

    Inosilicatos

    Los tetraedros se enlazan originando cadenas de longitud indefinida. Si son simples tenemos el grupo de piroxenos. Si las cadenas son dobles tenemos un subgrupo, anfiboles.

    Ambos, piroxenos y anfiboles son constituyentes fundamentales de rocas y al obtener abundante hierro, magnesio, tendrán colores entre el verde y el negro.

    Filosilicatos

    Cada tetraedro comparte con las tres inmediatos 3 oxígenos, los correspondientes a la base del tetraedro quedando por tanto libre el cuarto vértice de tetraedro se forman, por tanto, planos que se unirán unas a otras mediante átomos metálicos que compensan las cargas negativas. Consecuencia inmediata de esta estructura es que estos minerales se exfolian en láminas, son las que llamamos micas.

    _________blanca (k) - mascovita

    Micas

    _________negro (fe) - biotita

    Las micas son componentes fundamentales en general de rocas ígneas por ejemplo la biotita entra a formar parte de la roca más abundánte en la naturales, el granito.

    Tectosilicatos

    Todo tetraedro, Si o -4 4 comparte los 4 oxígenos de sus vértices con otros tantos tetraedros dando origen a una estructura dificil de destruir con formula general Si o2. Con esta fórmula (Si o2) existe el mineral más abundante en la naturaleza que es el cuarzo. Se suele presentar en forma de aparentes prismas hexagonales apuntados en sus extremos por sendas piramides. Tiene dureza 7. Su color original es el incoloro transparente (cristal de roca) aunque en realidad puede tomar cualquier color debido a la presencia de impurezas u otras sustancias.

    Violeta- Amatista

    Amarillo- Falso topacio

    Blanco- Cuarzo lechoso

    Rojo- Jacinto de Compostela

    El negro es debido a la radiación sufrida por la presencia de minerales de uranio radiactivos próximos. Es el mineral más abundante geológico (sedimentario, metromorfico o ígneo).

    El cuarzo no es el unico tectosilicato, por tanto tiene que existir algún mecanismo natural para que se formen otros tectosilicatos.

    Si en la estructura de los tectosilicatos se sustituye algún Si +4 por Al 3+, veamos lo que pasa: Si 3 Al o8

    _____ k+____Si3 Al o8 k ____Ortosa

    Si3 Al o8

    _____Na+___Si3 Al o8 Na___ Albita FELDESPATOS

    2Si 4+ cambiado por 2 Al 3+ Si2 Al 2 o—8____Ca++_____Si2 Al 2 o8 Ca ____Anortita

    Suelen tener colores claros (blancos, rosados) y ser algo menos resistentes que el cuarzo por ejemplo la ortosa tiene dureza 6, son constituyentes fundamentales de rocas ígneas o magmática y en menor proporción desedimentarias metamórficas.