Sedimentos y estratos
El resultado de la actividad interna del planeta modifica la superficie terrestre. Estos son los llamados «agentes geológicos internos». La nueva corteza pronto recibe el «ataque» de otros agentes, los externos, que la erosionan.
La erosión produce residuos de material rocoso de diversos tamaños que, con el tiempo, se van fragmentando en trozos más pequeños. La gravedad y el transporte por la acción del agua o del viento los deposita y acumula en las zonas más bajas del relieve terrestre. Esto da lugar a la aparición de sedimentos que se depositan en capas, que llamamos «estratos». Más adelante, las capas inferiores, que soportan más peso, se transforman en nuevas rocas, las rocas sedimentarias.
Formación de estratos y rocas sedimentarias
La superficie del planeta se rompe, a causa de la erosión, en trozos más o menos grandes, desde los bloques de roca hasta el finísimo limo, pasando por todos loa tamañoa de gravas y arenas. La fuerza de la gravedad y el arrastre del agua tienden a depositar estos fragmentos en las zonas bajas donde, a veces, se acumulan enormes cantidades.
Estos materiales van formando sucesivas capas que llamamos «estratos». El tipo de estrato depende del clima y de la erosión que se produce en cada época. Esto hace que su estudio sea interesante para conocer las condiciones de épocas pasadas. La rama de la geología que estudia los sedimentos y estratos se llama «estratigrafía».
Los estratos superficiales de las zonas sedimentarias suelen tener consstencia blanda siendo, a menudo, ideales para la agricultura. Pero a lo largo del tiempo, a medida que se van acumulando nuevas capas, las inferiores tienen que soportar más peso y sus partículas, sometidas a mayor presión, se compactan. Esto, unido al aumento de temperatura, provocan cambios químicos que, finalmente, convierten el sedimento en roca dura.
La edad de los fósiles
Los procesos sedimentarios pueden ocurrir en cualquier lugar de la superficie terrestre donde haya erosión, pero no todo el material depositado se convierte en roca sedimentaris. ya que la propia erosión puede arrastrar los sedimentos antes de que se endurezcan. Básicamente, los procesos sedimentarios son de tres tipos:
Marinos, se forman depósitos en la plataforma continental y en las zonas abisales.
Continentales, se acumulan materiales a los pies de las cadenas montañosas, en los glaciares, a lo largo de las cuencas de los ríos y en los desiertos.
De transición, que es la sedimentación que tiene lugar en puntos de contacto entre el mar y los continentes, como las zonas pantanosas y los deltas.
Los restos orgánicos atrapados en los sedimentos se pueden fosilizar si estos se convierten en rocas metamórficas. Al conjunto de los diversos estratos que contienen los mismos tipos de fósiles se le llama «unidad estratigráfica».
El grosor de un sedimento permite deducir el tiempo que tardó en formarse, si se conoce la velocidad de sedimentación. Cada tipo de sedimento indica algunas características de le época en que se formó, tales como lluvias, glaciaciones, desertización, … Todo esto permite conocer a los geólogos la edad del sedimento y, por tanto, también la edad de los fósiles que contine, resultando un buen método de datación.
Los minerales
Los minerales son cuerpos de materia sólida del suelo que pueden aparecer de formas muy diversas, ya sea de forma aislada o como componentes fundamentales de las rocas.
Se pueden estudiar los minerales a partir de las distintas propiedades que presentan, como la dureza, geometria (en cristales), composición química, densidad, … La mayor parte de los objetos que usamos en nuestra vida cotidiana proceden de uno o varios minerales.
Características de los minerales
El cristal de una ventana no es un crital, aunque está hecho con minerales cristalinos. Del mismo modo, una roca no es un mineral, sinó un material formado por minerales diversos.
Para comprender que es un mineral, podemos estudiar algunas de sus características:
1.- Se encuentra en la naturaleza, es decir, no está fabricado.
2.- Tiene una estructura geométrica fija, por tanto, és sólido.
3.- Es de naturaleza inorgánica, por eso, la concha de un molusco no es un mineral, aunque contenga minerales.
4.- Tiene una composición química fija, aunque, a veces, pueda contener una sustancia contaminante que modifique su color.
A menudo, los minerales se encuentran en la naturaleza formando masas dentro de las rocas. Entonces se habla de una veta o filón de un determinado mineral. Su descubrimiento y explotación determina la actividad de la mineria. Desde la prehistoria los humanos hemos usado los minerales para fabricar utensilios, herramientas, máquinas y armas.
La apariencia de los minerales
Para clasificar los minerales es importante observar una serie de propiedades fisiológicas:
1.-
Color
Algunos minerales pueden tener un color cuando son puros y otros provocados por impurezas.
2.-
Color pulverizado
Si se raya un mineral con un objeto más duro, se obtiene un polvo de un color característico.
3.-
Brillo
Puede ser un brillo metálico, como el hierro, o no metálico, como los sedosos o nacarados.
4.-
Índice de refracción
(sólo si se trata de un mineral cristalino) un rayo de luz que atraviesa un cristal se desvía un ángulo característico de cada mineral.
5.-
Birefringencia
Algunos minerales cristalinos dividen en dos un rayo de luz que les atraviese.
6.-
Luminiscencia
Algunos minerales emiten luz cuando se les ilumina.
Estas son algunas de las características de los minerales que se pueden observar con cierta facilidad. Se puede ver un listado completo de las propiedades físicas de los minerales en la siguiente página.
Propiedades físicas de los minerales
Podemos clasificar los minerales por sus propiedades físicas, ópticas, eléctricas, magnéticas y por su composición química, aunque este último no es el método habitual, ya la mayoría pueden ser identificados mediante observación espectroscópica e incluso visual. Aún así, el análisis químico es la única forma de identificar con exactitud la naturaleza de un mineral.
Las propiedades físicas son de gran importancia en el estudio de los minerales. Muchas se pueden observar fácilmente, o recurrir a un espectroscopio.
Dureza de un mineral
La dureza de un mineral es la resistencia que presenta a ser rayado. Un mineral posee una dureza mayor que otro, cuando el primero es capaz de rayar al segundo.
El mineralogista alemán Mohs estableció en 1822 una escala de medidas que lleva su nombre, y que se utiliza en la actualidad, en la que cada mineral puede ser rayado por los que le siguen. Se toman 10 minerales comparativos de más blando a más duro, que son: talco, yeso, calcita, fluorita, apatito, ortosa (feldespato), cuarzo, topacio, corindón y diamante.
Tenacidad o cohesión
La tenacidad o cohesión es el mayor o menor grado de resistencia que ofrece un mineral a la rotura, deformación, aplastamiento, curvatura o pulverización. Se distinguen las siguientes clases de tenacidad:
– Frágil
Es el mineral que se rompe o pulveriza con facilidad. Ejemplos: cuarzo y el azufre.
– Maleable
El que puede ser batido y extendido en láminas o planchas. Ejemplos: oro, plata, platino, cobre, estaño.
– Dúctil
El que puede ser reducido a hilos o alambres delgados. Ejemplos: oro, plata y cobre.
– Flexible
Si se dobla fácilmente pero, una vez deja de recibir presión, no es capaz de recobrar su forma original. Ejemplos: yeso y talco.
– Elástico
El que puede ser doblado y, una vez deja de recibir presión, recupera su forma original. Ejemplo: la mica.
Fractura de un mineral
Cuando un mineral se rompe lo puede hacer de diversas formas:
– Exfoliación
Significa que el mineral se puede separar por superficies planas y paralelas a las caras reales. Ejemplos: mica, galena, fluorita y yeso.
– Laminar o fibrosa
Cuando presenta una superficie irregular en forma de astillas o fibras. Ejemplo: la actinolita.
– Concoidea
La fractura presenta una superficie lisa y de suave curva, como la que muestra una concha por su parte interior. Ejemplos: sílex y obsidiana.
– Ganchuda
Cuando se produce una superficie tosca e irregular, con bordes agudos y dentados. Ejemplos: magnetita y cobre nativo.
– Lisa
Es la que presenta una superficie lisa y regular.
– Terrosa
Es la que se fractura dejando una superficie con aspecto granuloso o pulverulento.
Electricidad y magnetismo
Muchos minerales conducen bien la electricidad (conductores), mientras que se oponen a su paso (aislantes). Unos pocos la conducen medianamente (semiconductores). Gracias a estos últimos se han desarrollado semiconductores que permitien al ser humano conseguir un alto nivel tecnológico. Pero hay más comportamientos de los minerales en relación con las fuerzas electromagnéticas:
– Magnetismo
Consiste en atraer el hierro y sus derivados. Los imanes naturales son permanentes. La magnetita es un imán natural conocido desde tiempos muy remotos.
– Piezoelectricidad
Es la capacidad para producir corrientes eléctricas cuando se les aplica presión. Si se aplica una fuerza a las caras de un cristal, genera cargas eléctricas y, si se aplican cargas eléctricas, entonces se produce una deformación de las caras del cristal. Ejemplo: el cuarzo.
– Piroelectricidad
Se producen corrientes eléctricas en el extremo de las caras cuando el mineral se somete a un cambio de temperatura. Ejemplos: cuarzo y turmalina.
– Radiactividad
Es la propiedad que poseen determinados minerales para emitir partículas de forma natural y espontánea.La radiactividad natural tiene muchas aplicaciones científicas, médicas e industriales, y los minerales que la poseen raramente alcanzan niveles peligrosos. Ejemplo: la uraninita.
Tipos de minerales
Los minerales que constituyen la corteza terrestre se han formado a partir de los elementos químicos que originaron el planeta, gracias a reacciones ocurridas en su interior. Por este motivo, la cantidad de combinaciones es inmensa.
Para poner un poco de orden, se clasifican los minerales atendiendo a la forma en que se originan, a sus caracteríticas cristalográficas, a su composición química, … Mención aparte merecen los cristales y, entre ellos, los llamados «piedras preciosas» que siempre han cautivado a la humanidad.
Clasificación química
La clasificación química divide los minerales en grupos según sus compuestos químicos. Cualquier mineral conocido puede ser integrado dentro de estos grupos, pues la práctica totalidad de ellos incluyen alguno de estos compuestos.
1.-
Elementos nativos
Son los que se encuentran en la naturaleza en estado libre, puro o nativo, sin combinar o formar compuestos químicos. Ejemplos: oro, plata, azufre, diamante.
2.-
Sulfuros
Compuestos de diversos minerales combinados con el azufre. Ejemplos: pirita, galena, blenda, cinabrio.
3.-
Sulfosales
Minerales compuestos de plomo, plata y cobre combinados con azufre y algún otro mineral como el arsénico, bismuto o antimonio. Ejemplos: pirargirita, proustita.
4.-
Óxidos
Producto de la combinación del oxígeno con un elemento. Ejemplos: oligisto, corindón, casiterita, bauxita.
5.-
Haluros
Compuestos de un halógeno con otro elemento, como el cloro, flúor, yodo o bromo. Ejemplos: sal común, halita.
6.-
Carbonatos
Sales derivadas de la combinación del ácido carbónico y un metal. Ejemplos: calcita, azurita, marmol, malaquita.
7.-
Nitratos
Sales derivadas del ácido nítrico. Ejemplos: nitrato sódico (o de Chile), salitre o nitrato potásico.
8.-
Boratos
Constituidos por sales minerales o ésteres del ácido bórico. Ejemplos: borax, rasorita.
9.-
Fosfatos, arseniatos y vanadatos
Sales o ésteres del ácido fosfórico, arsénico y vanadio. Ejemplos: apatita, turquesa, piromorfita.
10.-
Sulfatos
Sales o ésteres del ácido sulfúrico. Ejemplos: yeso, anhidrita, barita.
11.-
Cromatos, volframatos y molibdatos
Compuestos de cromo, molibeno o wolframio. Ejemplos: wolframita, crocoita.
12.-
Silicatos
Sales de ácido silícico, los compuestos fundamentales de la litosfera, formando el 95% de la corteza terrestre. Ejemplos: sílice, feldespato, mica, cuarzo, piroxeno, talco, arcilla.
13.-
Minerales radioactivos
Compuestos de elementos emisores de radiación. Ejemplos: uraninita, torianita, torita.
Cristales y piedras preciosas
Los minerales pueden aparecer en la naturaleza, básicamente, de dos maneras: sin una forma definida (amorfos) o bien con una disposición geométrica bien definida. A estos les llamamos minerales cristalinos o, símplemente, cristales.
Para que en un lugar se formen cristales se necesita espacio. Poe eso, suelen aparecer en las grietas o en las cavidades vacías de las rocas. También aparecen formando parte de rocas blandas, que facilitan su crecimiento.
Cristales
Muchos minerales adoptan formas cristalinas cuando las condiciones de formación son favorables. La cristalografía es el estudio del crecimiento, la forma y el carácter geométrico de los cristales. La disposición de los átomos en un cristal puede determinarse por medio del análisis por difracción de los rayos X. La química cristalográfica estudia la relación entre la composición química, la disposición de los átomos y las fuerzas de enlace entre éstos.
La mayoría de los cristales de la tierra se formaron hace millones de años. Los cristales se forman cuando la roca líquida del interior de la Tierra se enfría y endurece. A veces los cristales se forman cuando los líquidos subterráneos recorren su camino entre las grietas y depositan lentamente los minerales.
Hay muchos cristales que reaccionan ante una acción física de forma distinta según la dirección en que se produce la fuerza. Se llaman cristales anisótropos.
Los minerales amorfos, en cambio, reaccionan ante una acción física siempre de la misma forma, independientemente de la dirección, por esos son isótropos.
Ley de la constancia de los ángulos diedros
Cuando las condiciones de temperatura son las mismas, los cristales de un mismo tipo tienen los mismos ángulos diedros.
Gemas o piedras preciosas
Se llaman así diversos minerales duros, transparentes, muy valiosos por su rareza y que, después de haber sido convenientemente tallados, se usan en joyeria y en artes decorativas. Se suelen distinguir dos tipos:
Piedras preciosas, consideradas objetos de lujo desde la antigüedad: diamante, rubí, esmeralda, zafiro, …
Piedras finas, cuyo precio en el mercado no es tan elevado: topacio, amatista, granate, turmalina, …
La ciencia, utilizando medios analíticos cada vez más sensibles, va descubriendo las substancias que colorean los minerales alocromáticos. Así la amatista tiene color violeta debido a trazas de manganeso y la fluorina es verde a causa de pequeñísimas cantidades de hierro y manganeso que contiene.
La belleza de las gemas depende en gran medida de sus propiedades ópticas. Las más importantes son el grado de refracción y el color. Otras propiedades incluyen: el fuego, la exhibición de colores prismáticos; el dicroísmo, habilidad de algunas piedras para mostrar dos colores distintos según la dirección con que se observan, y la transparencia.
El diamante es muy apreciado por su fuego y brillo; el rubí y la esmeralda por la intensidad y belleza de sus colores; y el zafiro estrellado destaca tanto por su color como por el asterismo, una propiedad que provoca la aparición de inclusiones con forma de estrella.
Rocas de la corteza terrestre
Las rocas son agregados de diversos minerales, auque, en ocasiones, pueden estar formadas por un único mineral. Las rocas se pueden formar de muy diversas maneras y a distintas profundidades. Una vez formadas, afloran. S elas encuentra por toda la superficie terrestre.
Para estudiarlas, dividimos las rocas en tres grandes grupos, según como se han formado: ígneas, formadas por la solidificación del magma; metamórficas, formadas por transformación de otros tipos y sedimentarias, originadas a partir de los materiales de la erosión acumulados en una zona concreta.
Rocas ígneas
Las rocas ígneas se forman por el enfriamiento y la solidificación de materia rocosa fundida, el magma. Según las condiciones bajo las que el magma se enfríe, las rocas que resultan pueden tener granulado grueso o fino.
Las rocas ígneas se subdividen en dos grandes grupos:
Las rocas plutónicas o intrusivas fueron formadas a partir de un enfriamiento lento y en profundidad del magma. Las rocas se enfriaron muy despacio, permitiendo así el crecimiento de grandes cristales de minerales puros. Ejemplos: granito y sienita.
Las rocas volcánicas o extrusivas, se forman por el enfriamiento rápido y en superficie, o cerca de ella, del magma. se formaron al ascender magma fundido desde las profundidades llenando grietas próximas a la superficie, o al emerger magma a través de los volcanes. El enfriamiento y la solidificación posteriores fueron muy rápidas, dando como resultado la formación de minerales con grano fino o de rocas parecidas al vidrio. Ejemplos: basalto y riolita.
Existe una correspondencia mineralógica entre las rocas plutónicas y volcánicas, de forma que la riolita y el granito tienen la misma composición, así como el gabro y el basalto. Sin embargo, la textura y el aspecto de las rocas plutónicas y volcánicas son diferentes.
Las rocas ígneas, compuestas casi en su totalidad por silicatos, pueden clasificarse según su contenido de sílice. Las principales categorías son ácidas o básicas. En el extremo de las rocas ácidas o silíceas están el granito y la riolita, mientras que entre las básicas se encuentran el gabro y el basalto. Son de tipo intermedio las dioritas y andesitas.
Rocas sedimentarias y metamórficas
Una vez que las rocas se han formado a partir del magma que asciende y sale a la superficie, pueden sufrir diversos procesos que las transforman. Por una parte, pueden ser pulverizadas por la erosión y, sus fragmentos, dar origen a rocas sedimentarias. Por otra, pueden hundirse – o no haber llegado a la superficie – y ser transformada por el calor y la presión, dando lugar a rocas metamórficas.
Rocas sedimentarias
Las rocas sedimentarias están compuestas por materiales transformados, formadas por la acumulación y consolidación de materia mineral pulverizada, depositada por la erosión.
Las rocas sedimentarias se clasifican según su origen:
Las rocas detríticas, o fragmentarias, se componen de partículas minerales producidas por la desintegración mecánica de otras rocas y transportadas, sin deterioro químico, gracias al agua. Son acarreadas hasta masas mayores de agua, donde se depositan en capas. Ejemplos: lutitas y arenisca.
Las rocas sedimentarias químicas se forman por sedimentación química de materiales que han estado en disolución durante su fase de transporte. En estos procesos de sedimentación también puede influir la actividad de organismos vivos, en cuyo caso se puede hablar de origen bioquímico u orgánico. Ejemplos: yeso, anhidrita y calizas.
Rocas metamórficas
Las rocas metamórficas son aquellas cuya composición y textura originales han sido alteradas por calor y presión. A este proceso se le llama metamorfosis de la roca. Los ambientes con calor y presión suficientes para causar metamorfismo se encuentran frecuentemente donde las placas tectónicas de la Tierra se están uniendo. Allí, las placas que chocan entre sí, trituran las rocas y son calentadas a grandes profundidades por el magma.
Las rocas pueden ser alteradas en pequeñas áreas de metamorfismo por contacto, o en grandes áreas por el metamorfismo regional.
El metamorfismo de contacto se produce cuando un magma intruye una roca más fría. En la roca madre o de caja (la mas fría) se forma una zona de alteración llamada aureola de contacto.La aureola puede estar dividida en varias zonas metamórficas, ya que cerca del intrusivo se formaran minerales de altas temperaturas como el granate mientras que mas lejos se formaran minerales de bajo grado como la clorita.
El metamorfismo regional ocurre cuando grandes regiones de la corteza son comprimidos y se deforman. Cuando los rios acumulan sedimentos sobre las rocas en cuencas sedimentarias por cientos de millones de años, la presión sobre esas rocas va aumentando y la cuenca se hunde lentamente. Con el tiempo la temperatura y presión en las capas inferiores mas antiguas aumentara hasta que comience el metamorfismo.
Otra forma de metamorfismo regional ocurre cuando las placas tectónicas convergen. Una placa se sumerge bajo la otra hacia el manto. En estas zonas de subducción se produce magma que asciende por la corteza, provocando metamorfismo en grandes regiones de la corteza continental cercana a las zonas de subducción.