La Tierra tiene aproximadamente 40.000 Km de circunferencia, con un área total de 500 millones de kilómetros cuadrados. Se divide en tres regiones principales: el núcleo, el manto y la corteza (ver figura 1). Se piensa que el núcleo terrestre se compone en gran parte de hierro (Fe) con algo de Níquel (Ni). Puesto que el núcleo terrestre no es accesible, y como no parece probable que algún día lo sea, no lo consideraremos como fuente de materiales.
Estas 3 regiones que forman la Tierra son esferas concéntricas que se generaron como producto del enfriamiento paulatino del planeta. La más externa de estas esferas es la litósfera o corteza terrestre.
La litósfera, con un espesor medio de 35 kilómetros, está constituida, como su nombre lo dice, por rocas, siendo los componentes principales de éstas, el silicio y el oxígeno.
Las capas más internas, jamás han sido estudiadas directamente y su conocimiento indirecto deriva de análisis geológicos, perturbaciones magnéticas y del estudio del cambio de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas o discontinuidad sísmica. Es este último tipo de aproximación, el que ha mostrado que existirían dos importantes discontinuidades, una superficial a unos 30 a 40 kilómetros de profundidad bajo los continentes (8 a 10 kilómetros bajo los océanos), que marcaría el límite inferior de la corteza terrestre y una segunda discontinuidad, a unos 2.900 kilómetros de profundidad, que marcaría el límite inferior del manto. Bajo esta última, se ubican el núcleo externo y finalmente el núcleo interno. Según la información de que se dispone, se considera que el núcleo interno es sólido y está formado por compuestos de hierro, mientras que el núcleo externo estaría constituido por material parcialmente fundido. Por sus componentes, se considera al núcleo como responsable del campo magnético de la tierra.
Figura 1: Estructura de la Tierra
Desde los comienzos de la historia de nuestro planeta, éste está compuesto de diversas capas que se formaron mientras los materiales pesados gravitaban hacia el centro y los más ligeros salían a la superficie. Entre algunas de las capas se producen cambios químicos o estructurales que provocan discontinuidades. Los elementos menos pesados, como silicio, aluminio, calcio, potasio, sodio y oxígeno, componen la corteza exterior.
El manto está formado principalmente de silicatos, esto es, de compuestos de silicio y oxígeno con diversos metales. Aunque quizá algún día podamos llegar al manto, es probable que contenga pocos materiales útiles que no estén disponibles en la corteza terrestres, más accesible.
El elemento que ocupa el segundo lugar en abundancia en la corteza terrestre es el silicio (Si). De los 10.000 átomos de nuestra muestra, 1.590 serían de silicio. El hidrógeno ocuparía la tercera posición con 1.510 átomos, la mayor parte de los cuales estarían combinados con oxígeno en el agua. El hidrógeno es un elemento tan ligero (el más ligero de todos) que constituye sólo el 0,9% de la corteza terrestre en masa. En la siguiente tabla se muestran los nueve elementos más abundantes junto con el número de átomos que contendría nuestra muestra de 10.000 átomos. Estos nueve elementos harían un total de 9630 átomos, lo cual deja sólo 370 átomos para todos los demás elementos. No obstante, entre estos elementos poco abundantes en nuestro planeta se cuentan algunos que son muy importantes, como el carbono, el nitrógeno y el fósforo.
TABLA 1: “ Composición de la superficie terrestre”
LA LITOSFERA: EL SUELO EN EL QUE CAMINAMOS
La parte de nuestro entorno que constituye la tierra sólida bajo nuestros pies es lo que conocemos con el nombre de litosfera. La litosfera suministra casi todos los materiales que usamos como alimento, vestido, abrigo, soporte y entretenimiento. Aunque la mayor parte de la Tierra es sólida, sólo tenemos acceso a una pequeña región cercana a la superficie. El pozo más profundo que se ha perforado alguna vez tiene sólo 8 Km de profundidad, y la mina más profunda penetra entre 3 y 4 Km en el interior de la Tierra. En comparación, nuestro planeta tiene un radio de 6370 Km.
La litosfera contiene principalmente rocas y minerales. Entre estos destacan los minerales de silicatos (compuestos de metales con silicio y oxígeno), minerales de carbonatos (minerales combinados con carbono y oxígeno), minerales de óxidos (metales combinados con oxígeno) y minerales de sulfuros (metales combinados sólo con azufre). Miles de estos compuestos minerales constituyen la porción inorgánica de la corteza sólida.
Aunque en cantidad es muchísimo más pequeña, la porción orgánica de las capas externas de la Tierra incluye a todas las criaturas vivas, sus productos de desecho y de descomposición, y los materiales fosilizados (como hulla, gas natural, petróleo y esquistos petrolíferos) que alguna vez fueron organismos vivos. Este material orgánico contiene siempre el elemento carbono, casi siempre tiene hidrógeno combinado, y suele contener oxígeno, nitrógeno y otros elementos.
(nota: esquistos son rocas metamórficas)
ROCAS Y CICLO DE LAS ROCAS
La palabra litosfera significa “esfera de rocas”. Las rocas son las estructuras fundamentales de la corteza terrestre, la parte sólida del planeta; así, la arena, el polvo y las piedras son considerados rocas.
Las rocas son materiales naturales constituidos por minerales, los cuales son compuestos inorgánicos que presentan una composición química definida. Ejemplos. El cuarzo SiO2 , la caliza CaCO3, el feldespato KAlSi3O8, las micas SiO4, etc. La combinación de minerales que tiene una roca depende del proceso geológico que la ha originado.
De acuerdo a su origen las rocas se clasifican en: ígneas, sedimentarias y metamórficas.
1.-Rocas ígneas o magmáticas.
Se originan a partir de un magma (rocas fundidas a muy alta temperatura). El término ígneo deriva del latín igneus, es decir, ardiente. Las rocas ígneas se solidifican cuando se enfría el magma, sea bajo tierra o en la superficie. Las más antiguas tienen al menos 3.960 millones de años, mientras que las más jóvenes apenas se están formando en estos momentos. El granito es la roca ígnea más corriente. Hay dos tipos de rocas ígneas que se distinguen, porque en un caso el magma alcanza la superficie terrestre antes de enfriarse y endurecerse, y en el otro no. El magma que cristaliza bajo tierra forma rocas ígneas intrusivas o plutónicas. El que alcanza la superficie antes de solidificarse forma las rocas ígneas extrusivas o volcánicas.
Rocas ígneas intrusivas. Las rocas ígneas que se forman en la profundidad se enfrían más lentamente que las formadas en superficie. Por lo que tienden a ser de grano más grueso y no contienen inclusiones gaseosas o de vidrio. Los grandes cristales normalmente se empaquetan de forma compacta, confiriendo un aspecto granuloso a la roca.
Rocas ígneas extrusivas . Si el magma alcanza la superficie terrestre antes de enfriarse, forma rocas ígneas extrusivas de grano fino, también llamadas rocas volcánicas, ya que el magma surge por los volcanes. Las rocas ígneas extrusivas tienen formas fluidas y cristales de poco tamaño que crecen rápidamente, y suelen contener inclusiones de vidrio y de gas.
Las rocas ígneas están compuestas esencialmente por silicatos, generalmente ortosa, plagioclasa, cuarzo, mica biotita, olivino, anfíboles y piroxenos. Cada tipo de roca ígnea contiene distinas proporciones de estos minerales.Las rocas ígneas se clasifican según la cantidad de sílice que contienen. También se pueden agrupar por le tamaño de los cristales. El tipo de magma , la forma en que viaja hasta la superficie y la velocidad de enfriamiento determinan la
composición y características como el tamaño del grano, la forma de los cristales y el color. El tamaño del grano indica si una roca ígnea es intrusiva (de grano grueso) o extrusiva de (grano fino). Un enfriamiento lento permite que los minerales tengan tiempo de desarrollar cristales bien formados. Un enfriamiento rápido sólo permite la aparición de cristales mal formados. El color puede ayudar a establecer la composición química de una roca. Las ácidas de color claro contienen más del 65 por ciento de sílice. Las básicas son oscuras, tienen un bajo contenido en sílice y una mayor proporción de minerales ferromagnesianos oscuros y densos como la augita. Las intermedias se sitúan entre las dos anteriores en cuanto a composición y, por lo tanto, también en color.
2.- Rocas sedimentarias.
Se forman en la superficie terrestre o cerca de ella. Normalmente, la roca se fragmenta y se disuelve por acción de la meteorización y la erosión, las partículas se sedimentan y los minerales disueltos cristalizan a partir del agua y forman sedimentos. Los componentes de la roca fragmentada son transportados por el agua y el hielo y, enterrados a poca profundidad, se convierten en nuevas rocas. Las rocas sedimentarias se disponen en capas, las más recientes situadas sobre las más antiguas, lo que permite a los geólogos conocer la edad relativa de cada capa. Las rocas sedimentarias suelen contener fósiles, que pueden ser de utilidad tanto para datar las rocas como para determinar su origen. El proceso que convierte los sedimentos no consolidados en roca se denomina litificación. A diferencia de las rocas metamórficas, las sedimentarias se forman cerca de la superficie terrestre, bajo presiones y temperaturas relativamente bajas. Los sedimentos más antiguos quedan enterrados bajo las nuevas capas y se van endureciendo gradualmente por la compactación y la cementación. La compresión que sufren esos sedimentos para formar rocas se denomina compactación. Existen tres grupos principales de rocas sedimentarias : orgánicas, detríticas y químicas.
Rocas sedimentarias orgánicas. Las rocas sedimentarias orgánicas se forman a partir de restos vegetales o animales. Por lo general contienen fósiles, y algunas están compuestas casi íntegramente de restos de seres vivos. Por ejemplo, el carbón se forma a partir de capas de material vegetal comprimido. La mayor parte de la piedra caliza procede de restos de criaturas marinas.
Rocas sedimentarias detríticas. Las rocas sedimentarias detríticas están constituidas por partículas de las rocas más antiguas que pueden estar situadas a cientos de kilómetros. Las rocas de origen se fragmentan debido a la lluvia, la nieve o el hielo, y las partículas resultantes son arrastradas y depositadas como sedimentos en desiertos, en playas o en los lechos de océanos, lagos y ríos. Las rocas detríticas se clasifican de acuerdo con el tamaño de las partículas que contienen. La arenisca es un ejemplo de roca sedimentaria detrítica.
Rocas sedimentarias químicas. Las rocas sedimentarias químicas se forman a partir de minerales disueltos en el agua. Cuando el agua se evapora o se enfría, los minerales disueltos pueden precipitar y formar depósitos que pueden acumularse con otros sedimentos o formar rocas por su cuenta. Las sales son un ejemplo habitual de rocas sedimentarias químicas.
3.- Rocas metamórficas
En la profundidad de la corteza terrestre, las temperaturas y las presiones son altísimas. Dentro de nuestro planeta, el grupo de minerales que compone una roca se puede transformar en otro que sea estable a presiones y temperaturas superiores. Las rocas situadas cerca de un cuerpo de magma caliente se pueden trasformar por la acción del calor. Las rocas que han sido enterradas a gran profundidad por la acción de placas tectónicas convergentes pueden transformarse por el aumento de la presión y de la temperatura. Ese cambio se denomina metamorfismo, un proceso que puede modificar cualquier tipo de roca, sea sedimentaria, ígnea o incluso metamórfica. Por ejemplo, la piedra caliza, que es sedimentaria, puede convertirse en mármol, y el basalto, que es ígneo se puede convertir en una roca verde, anfibolita o eclogita. Cuanto mayor sea la profundidad a la que esté enterrada una roca, más calor y mayor temperatura soportará. Con cada kilómetro de profundidad la temperatura aumenta unos 25°C y la presión, unas 250 atmósferas. El aumento de la temperatura y de la presión puede transformar las rocas en dos aspectos: pueden cambiar el conjunto de los minerales presentes en la roca preexistente y formar un conjunto nuevo, y también pueden
cambiar el tamaño, la forma y la disposición de los cristales en la roca. Ambos procesos pueden causar la destrucción de los cristales preexistentes y generar cristales nuevos por recristalización. El metamorfismo tiene lugar con temperaturas de 250 a 800°C; con temperaturas superiores a 650°C, las rocas se pueden fundir para formar magma.
Las rocas metamórficas presentan una serie de características comunes. El análisis de la estructura, el tamaño del grano y el contenido mineral puede ayudar a clasificar estas rocas. El tamaño de los cristales refleja el grado de calor y presión al que se ha expuesto la roca. En general, cuanto más altas hayan sido la presión y la temperatura, mayores serán los cristales. Por ejemplo, la pizarra, que se forma bajo poca presión, es de grano fino; el esquisto, que se forma temperaturas y presiones moderadas, es de grano medio; y el gneis, formado a altas temperaturas y presiones, es de grano grueso.
Una roca ígnea puede ser meteorizada y erosionada originando sedimentos que más tarde conformarán una roca sedimentaria. Estas rocas sedimentarias a su vez pueden enterrarse a gran profundidad y ser transformadas por el efecto del calor y la presión en rocas metamórficas.
Las rocas se pueden transformar de una en otra, mediante un proceso natural llamado ciclo de las rocas. Los principales factores que influyen en este ciclo son los cambios de temperatura y presión. (ver figura 2)
Figura 2: Ciclo de las rocas
El ciclo de las rocas ilustra la transformación de cada uno de los tres tipos básicos de rocas (ígneas, sedimentarias y metamórficas) en alguno de los otros dos o incluso de nuevo en su mismo tipo. Los sedimentos compactados y cementados forman rocas sedimentarias que, por efecto del calor y la presión, se transforman en metamórficas; los materiales fundidos y solidificados forman las rocas ígneas.
V.G.Z
