Download los minerales y las rocas

Asociación Cultural de Habla Alemana
Instituto Juan Gutenberg
Escuela Secundaria - 2014
5º AÑO ESSO – CIENCIAS NATURALES
2014 -Año del 25º Aniversario de la Caída del Muro de Berlín
CIENCIAS DE LA TIERRA
UNIDAD II:
PAISAJE GEOLÓGICO
(PRIMERA PARTE)
Prof. Lic. Gustavo Manazza
ÍNDICE
LOS MINERALES Y LAS ROCAS
Propiedades de los minerales
1
1
EL MAGMA
3
LAS ROCAS Y EL CICLO DE LAS ROCAS
Tipos básicos de rocas
Rocas ígneas
3
4
4
Rocas sedimentarias
5
Rocas metamórficas
6
DISTRIBUCIÓN DE MINERALES EN LA REPÚBLICA ARGENTINA
7
EL CICLO DE LAS ROCAS: UNO DE LOS SUBSISTEMAS DE LA TIERRA
Caminos alternativos
8
10
LA METEORIZACIÓN DE LAS ROCAS
10
EROSIÓN, TRANSPORTE Y SEDIMENTACIÓN: LA DENUDACIÓN DEL RELIEVE TOPOGRÁFICO
12
ACTIVIDADES
14
LOS MINERALES Y LAS ROCAS
Las clases diferentes de átomos se combinan para formar los compuestos químicos. Así, el carbono,
el oxígeno y el calcio forman una sal, el carbonato de calcio y el silicio, el oxígeno y el magnesio forman el
silicato de magnesio, etc.
Un mineral es un elemento o un compuesto químico que se presenta en estado sólido, homogéneo,
de manera natural, y que posee una estructura atómica ordenada y una composición química definida o
que varía dentro de ciertos límites, lo cual le confiere una serie de propiedades físicas y características
determinadas.
Por supuesto, esta definición excluiría los productos obtenidos artificialmente y las sustancias
amorfas (que carecen de estructura interna ordenada), como el ópalo y la calcedonia, y sustancias en
estado líquido, como el petróleo, o en estado gaseoso, como el metano. Pero esta definición es también
ambigua ya que existen algunos minerales, como la calcita (CaCO3), que puede ser producida por
organismos vivos y que en nada difiere de la calcita formada a través de los procesos geológicos.
De una manera más simple podemos decir que, los minerales, son los compuestos químicos con los
cuales están hechas las rocas (y, por supuesto, el magma, o roca fundida). Y que tanto las rocas como los
minerales, en última instancia, están formados por uno o por varios de los elementos químicos conocidos
en estado natural.
Los minerales pueden originarse por transformaciones de un sólido en otro, a causa de las
variaciones de las condiciones ambientales —básicamente de la presión y la temperatura—, o por
cristalización, a partir de fluidos.
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 minería. Desde la prehistoria los humanos hemos usado los minerales para
fabricar utensilios, herramientas, máquinas y armas.
La Mineralogía —rama de la Geología que estudia los minerales— y la Petrología —rama de la
Geología que estudia las rocas— se basan en la Química y en la Física, que se desarrollaron durante los
siglos XVIII y XIX. Los progresos en el conocimiento de los minerales dependieron de una serie de
descubrimientos acerca de los átomos y el modo en que éstos se disponen en estructuras geométricas,
formando los cristales.
Propiedades 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.
La clasificación de los minerales se basa en su composición química y en la estructura interna
ordenada de sus átomos, que son determinantes en las propiedades físicas de los minerales.
La sistemática mineral de Strunz (1910-2006), agrupa los minerales en 8 Clases Minerales, basada en la
clasificación de Dana (1813-1895).
Clase I: Elementos nativos. Grupo poco numeroso de minerales formados por una sola especie de átomos
que se encuentran en la naturaleza en estado nativo. Presentan gran variedad de enlaces que les confieren
propiedades muy variadas. Solamente existen veinte elementos que se encuentran en estado nativo. Esta
clase se subdivide en: Metales nativos (grupo del Au, grupo del Pt y grupo del Fe); Semimetales (grupo del
As, Sb y Bi, y el grupo del Se y Te); No metales (S, diamante y grafito)
1
Clase II: Sulfuros y Sulfosales. Los SULFUROS son minerales formados por la combinación del azufre con
metales y semimetales, presentando tanto enlaces iónicos, como covalentes y metálicos. Constituye una
importante clase de minerales que incluye a la mayoría de las menas metálicas. Las SULFOSALES
comprenden un grupo muy diverso y relativamente grande de minerales con más de 100 especies. Son
sulfuros complejos en los que el arsénico, el antimonio y el bismuto juegan un papel más o menos
semejante al de los metales.
Clase III: Halogenuros. Minerales de composición química sencilla, formados por la unión de flúor, cloro,
bromo y yodo con metales. Generalmente incoloros o teñidos accidentalmente. Debido a que las débiles
cargas electrostáticas están diseminadas por toda la superficie de lo iones casi esféricos, los halogenuros
son los ejemplos más perfectos del mecanismo de enlace iónico puro.
Clase IV: Oxidos e Hidróxidos. Los óxidos son compuestos en los que el oxígeno está combinado con 1 ó
más metales. Predomina en estos compuestos, el enlace iónico. Los Hidróxidos son aquellos óxidos en los
que el hidrógeno ocupa el lugar de uno de los dos metales no equivalentes.
Clase V: Nitratos, Carbonatos y Boratos. Los NITRATOS están formados por un grupo reducido de
minerales que poseen el grupo aniónico NO3-. Los CARBONATOS son los compuestos de carbono y oxígeno
que tienen como unidad estructural fundamental el complejo aniónico CO3-. Estos grupos carbonato
planos, triangulares, son las unidades constructivas básicas de todos los carbonatos minerales y los
responsables en gran medida de las propiedades de este grupo. Se diferencian el grupo de la calcita, el
grupo del aragonito, el grupo de la dolomita y los carbonatos monoclínicos con (OH)-.
Clase VI: Sulfatos, Cromatos, Molibdatos y Wolframatos. Comprende los minerales cuya fórmula contiene
el radical SO4, incluyendo también los que contienen WO4, y MoO4,. Generalmente sus cationes son Fe, K,
Na, Cu, Mn, Al, Ca. Entre los sulfuros anhidros más importantes se encuentra el grupo de la baritina, y de
los sulfuros hidratados, el yeso es el más abundante e importante.
Clase VII: Fosfatos, Vanadatos y Arseniatos. Los FOSFATOS son minerales que tienen como grupo
estructural el anión (PO4)3-. Todos los fosfatos están construidos con este anión fosfato complejo como
unidad estructural fundamental. Si en lugar de fósforo, hay arsénico o vanadio los minerales son
ARSENIATOS y VANADATOS.
Clase VIII: Silicatos. La clase mineral de los SILICATOS comprende casi un tercio de los minerales conocidos
y cerca del 40% de los más corrientes. Son los minerales formadores de las rocas ígneas y estas constituyen
más del 90% de la corteza terrestre. Los SILICATOS son compuestos de O, Si y Al, en los que la unidad
estructural fundamental consta de un átomo de silicio unido a cuatro átomos de oxígeno, dispuestos a su
alrededor como los vértices de un tetraedro. El enlace Si-O es muy fuerte, puede ser considerado como
iónico en un 50% y covalente en otro 50%. Cada ion oxígeno puede unirse a otro ion silicio y entrar en otra
agrupación tetraédrica, en la que los grupos tetraédricos están unidos por los oxígenos compartidos. A esta
unión de tetraedros mediante la compartición de oxígenos se denomina polimerización. Esta capacidad de
polimerización es el origen de la gran variedad de estructuras de silicatos que existen
Otra clasificación utilizada divide a los minerales en metálicos o metalíferos y no metálicos.
Minerales metálicos: Son los que sirven por obtener los metales. Generalmente no forman rocas y se
encuentran en pequeñas cantidades, por lo cual hace falta hacer minas para llegar a ellos.
Cuando se extraen generalmente salen unidos a fragmentos de rocas. Se denomina mena al mineral
del cual se extrae el metal y ganga a la roca acompañante. También se ha incluido el diamante por ser el
mineral más apreciado de todos por su dureza y belleza. Los metales más abundantes son: hierro,
aluminio, cromo, manganeso, titanio, magnesio. Los escasos: cobre, plomo, zinc, tungsteno, oro, plata,
platino, uranio, mercurio, molibdeno.
2
Minerales no metálicos: La mayoría de estos minerales se encuentran asociados a otros minerales
constituyendo rocas por lo cual reciben el nombre de minerales petrogenéticos. En este sentido los
principales son los silicatos, puesto que son los que forman la mayoría de las rocas que forman las
montañas (forman rocas como el granito, el pórfido, el basalto y las arcillas). Después están los carbonatos
puesto que la calcita es el principal mineral de la roca caliza de la cual también están formadas muchas
montañas.
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.
Una roca puede considerarse, simplemente, como un agregado o como una asociación de uno o más
minerales que conservan individualmente sus propiedades.
Cada roca se caracteriza por presentar determinados minerales, en proporciones distintas de
acuerdo con cada tipo. Una roca puede estar formada por un solo mineral (como el yeso o la caliza) o por
varios (como el granito).
Los elementos nativos son muy escasos, su explotación debe basarse en menas metálicas, como
sulfuro y los óxidos, por ejemplo, galena (mena de Pb), blenda (mena de Zn), pirita y magnetita (menas de
Fe), etc. Las clases que más abundan son los carbonatos, los sulfatos y los silicatos.
EL MAGMA
La presencia de volcanes activos, concentrados principalmente a lo largo de los bordes de las placas
(por ejemplo en el llamado "Cinturón de fuego del Pacífico”), constituye una prueba innegable de la
generación del magma. La lava no es otra cosa que el magma que fluye por las laderas del volcán. Pero,
¿qué es el magma? ¿Sale todo el magma a la superficie?
El magma es una mezcla de materiales fundidos de composición predominantemente silicatada, con
cantidades variables de gases disueltos y pequeñas cantidades de materiales en estado sólido (cristales y
fragmentos de roca). Así, el concepto de magma implica la coexistencia de fracciones sólidas, líquidas y
gaseosas que pueden separarse en determinadas condiciones de presión y temperatura.
El magma se origina en zonas profundas del interior de la Tierra, normalmente en el manto superior
y en la corteza inferior, entre los 30 y 200 km de profundidad, donde las condiciones de temperatura —
entre 700 y 1.200oC- y de presión son adecuadas para que las rocas alcancen su punto de fusión.
La fusión parcial de las rocas ocurre, básicamente, en las capas más externas de la Tierra. De ahí que
los principales constituyentes de los magmas sean los elementos más comunes de esas zonas, 0 sea:
oxigeno (O), silicio (Si), aluminio (Al), calcio (Ca), hierro (Fe), magnesio (Mg), sodio (Na) y potasio (K). Como
el oxígeno es el elemento más abundante, las variaciones en la composición de un magma suelen
expresarse en términos de óxidos, como el SiO2 (cuarzo), el más importante, con porcentajes que oscilan
entre el 50 y el 70%. A niveles más superficiales, las condiciones térmicas reinantes hacen difícil que las
rocas alcancen el punto de fusión, mientras que a mayores profundidades la presión es tan elevada que
para desencadenar la fusión se requerirían temperaturas mucho más altas que las que se dan en estas
zonas.
Una propiedad muy importante del magma es su viscosidad, pues condiciona su movimiento y su ascenso
hacia zonas más superficiales. La viscosidad es la resistencia interna de una sustancia a fluir cuando se
aplican fuerzas tangenciales. Esta resistencia es ocasionada, básicamente, por la cohesión de sus moléculas
y de sus átomos. En las mismas condiciones, un fluido viscoso fluye más lentamente que un fluido ole
menor viscosidad. El contenido en sílice aumenta la viscosidad del magma. El mayor o el menor contenido
de gases disueltos disminuyen la viscosidad del fluido.
LAS ROCAS Y EL CICLO DE LAS ROCAS
Las rocas son el material más común y abundante de la Tierra. Para un viajer curioso, la variedad
parece casi infinita. Al analizar una roca con atención, encontramos que consta de cristales o granos más
3
pequeños denominados minerales. Los minerales son compuestos químicos (o en algunas ocasiones
elementos únicos), cada uno de ellos con su propia composición y sus propiedades físicas. Los granos o
cristales pueden ser microscópicos o fácilmente visibles sin ayuda de un microscopio.
La naturaleza y el aspecto de una roca están fuertemente influidos por los minerales que la
componen. Además, la textura de una roca, es decir, el tamaño, la forma o la disposición de los minerales
que la constituyen, también tiene un efecto significativo en aspecto. La composición mineral y la textura de
una roca, a su vez, son el reflejo de los procesos geológicos que la crearon.
Las características de las rocas proporcionan a los geólogos las pistas que necesitan para determinar
los procesos que las formaron, lo cual es cierto para todas las rocas. Estos análisis son esenciales para la
comprensión de nuestro planeta. Esta comprensión tiene muchas aplicaciones prácticas, como en la
búsqueda de recursos minerales y energéticos básicos y la solución de problemas ambientales.
Tipos básicos de rocas
Los geólogos dividen las rocas en tres grandes grupos: ígneas, sedimentarias y metamórficas. A
continuación, damos un breve vistazo a estos tres grupos básicos. Cada grupo está relacionado con los
demás por los procesos que actúan sobre el planeta y dentro de él.
Rocas ígneas. Las rocas ígneas (ignis = fuego) se forman cuando la roca fundida, denominada magma, se
enfría y se solidifica. El magma es roca líquida que se puede formar a varios niveles de profundidad en el
interior de la corteza de la Tierra y el manto superior. A medida que se enfría el magma, se van formando y
creciendo los cristales de varios minerales. Cuando el magma permanece en el interior profundo de la
corteza, se enfría lentamente durante miles años. Las rocas formadas de esta forma se denominan rocas
intrusivas. La pérdida gradual de calor permite el desarrollo de cristales relativamente grandes antes de
que toda la masa se solidifique por completo. Las rocas ígneas de grano grueso que se forman muy por
debajo de la superficie se denominan plutónicas y las que solidifican en grietas, fracturas o fallas se
denominan filonianas.
Los núcleos de muchas montañas están constituidos por roca ígnea que se formó de esta manera.
Sólo la elevación y la erosión posteriores dejan expuestas estas rocas en la superficie. Un ejemplo común e
importante es el granito (figura 1). Esta roca plutónica de grano grueso es rica en los minerales silicatados,
de color claro, cuarzo y feldespato. El granito y las rocas relacionadas son constituyentes principales de la
corteza continental.
A veces el magma se abre paso hacia la superficie de la Tierra, como
Figura 1. Granito
durante una erupción volcánica Dado que se enfría con rapidez en un
ambiente de superficie, la roca fundida se solidifica muy deprisa y no hay
tiempo suficiente para que crezcan grandes cristales. Antes bien, se produce
la formación simultánea de muchos cristales pequeños. Las rocas ígneas que
se forman en la superficie terrestre se denominan volcánicas y suelen ser de
grano fino.
Un ejemplo abundante e Figura 2. Basalto
importante es el basalto (figura 2). Esta roca
de color verde oscuro a negro es rica en
minerales silicatados que contienen una
cantidad significativa de hierro y magnesio. Debido a su mayor contenido de
hierro, el basalto es más denso que el granito. El basalto y las rocas
relacionadas constituyen la corteza oceánica así como muchos volcanes,
tanto en el océano como los continentes.
La textura de las rocas se refiere a la forma, el tamaño, la distribución y las relaciones mutuas entre
los distintos granos minerales que las constituyen. Conocer la textura de una roca significa conocer los
cambios energéticos ocurridos durante su proceso de formación y las condiciones reinantes en el momento
de la solidificación. Por eso, constituye uno de los criterios de clasificación de las rocas ígneas.
Textura fanerítica: Los granos minerales son visibles a simple vista y de tamaño similar, lo que indica
un enfriamiento lento. Esta textura es característica de las rocas plutónicas, que son el resultado de una
cristalización lenta, en profundidad.
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Textura afanítica: Los granos minerales son tan pequeños que sólo pueden verse con el microscopio.
Esta textura es característica de las rocas volcánicas; como se originan por un rápido enfriamiento, los
cristales no tienen tiempo suficiente para desarrollarse. Un tipo especial de esta textura, que se da cuando
el enfriamiento es casi instantáneo e impide la formación de cristales, es la textura vítrera.
Textura porfídica: Resulta de la combinación de las otras dos texturas: rocas formadas por cristales
grandes, visibles a simple vista (fenocristales) y cristales diminutos (microcristales). Esta textura es
característica de las rocas filonianas y de unas pocas volcánicas, en las que hay dos fases de enfriamiento:
una lenta, en la que se forman fenocristales, seguida de otra rápida, en la que se originan los microcristales.
Rocas sedimentarias. Los sedimentos, la materia prima de las rocas sedimentarias, se acumulan en capas
en la superficie de la Tierra. Son materiales que se forman a partir de rocas preexistentes por los procesos
de meteorización. Algunos de estos procesos fragmentan físicamente la roca en piezas más pequeñas sin
modificar su composición. Otros procesos de meteorización descomponen la roca, es decir, modifican
químicamente los minerales en otros nuevos y en sustancias fácilmente soluble.; en agua.
El agua, el viento o el hielo glacial suelen transportar los productos de la meteorización a lugares de
sedimentación donde éstos forman capas relativamente planas. Normalmente los sedimentos se
convierten en roca o se litifican por uno de los dos procesos siguientes: la
Figura 3. Lutita
compactación que tiene lugar a medida que el peso de los materiales
suprayacentes comprime los sedimentos en masas más densas, y la
cementación que se produce conforme el agua, que contiene sustancias
disueltas se filtra a través de los espacios intergranulares del sedimento. Con
el tiempo, el material disuelto en agua precipita entre los granos y los
cementa en una masa sólida.
Los sedimentos que se originan y son transportados como partículas
sólidas se denominan sedimentos detríticos y las rocas que éstos forman son
las llamadas rocas sedimentarias detríticas. Las dimensiones de las partículas son la principal base para
clasificar los miembros de esta categoría. Dos ejemplos comunes son la lutita (fig. 3) y la arenisca (fig. 4).
La lutita es una roca de grano fino compuesta por partículas del tamaño del limo (menos de 1/256 mm) y
de la arcilla (entre 1/256 y 1/16 mm). La sedimentación de estos pequeños granos está asociada a
ambientes “tranquilos” como ciénagas, llanuras fluviales expuestas a inundaciones y porciones de las
cuencas oceánicas profundas. Areniscas es el nombre dado a las rocas sedimentarias en las que
predominan granos del tamaño de la arena (entre 1/16 y 2 mm). Las areniscas se asocian con gran
variedad de ambientes, entre ellos las playas y las dunas.
Las rocas sedimentarias químicas se forman cuando el material
Figura 4. Arenisca
disuelto en el agua precipita. A diferencia de las rocas sedimentarias
detríticas, que se subdividen según el tamaño de las partículas, la
principal base para clasificar las rocas sedimentarias químicas es su
composición mineral. La caliza (fig. 5), la roca sedimentaria química más
común, está compuesta principalmente por el mineral calcita (carbonato
de calcio, CaCO3). Existen muchas variedades de caliza. Los tipos mis
abundantes tienen un origen bioquímico, lo que significa que los
organismos que viven en el agua extraen la materia mineral disuelta y
crean partes duras, como los caparazones. Después, estas partes duras se acumulan como sedimento.
Los geólogos calculan que las rocas sedimentarias representan sólo alrededor del 5 por ciento (en
volumen) de los 16 km externos de la Tierra. Sin embargo, su importancia es bastante mayor de lo que
podría indicar este porcentaje. Si tomara muestras de las rocas expuestas en la superficie, encontraría que
la gran mayoría son sedimentarias. Por consiguiente, podernos considerar las rocas sedimentarias como
una capa algo discontinua y relativamente delgada de la porción más externa de la corteza, lo cual tiene
sentido, ya que el sedimento se acumula en la superficie.
A partir de las rocas sedimentarias, los geólogos reconstruyen muchos detalles de la historia de la
Tierra. Dado que los sedimentos son depositados en muchos puntos diferentes de la superficie, las capas
rocosas que acaban formando contienen muchas pistas sobre los ambientes de la superficie en el pasado.
También pueden exhibir características que permiten a los geólogos descifrar información sobre cómo y
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desde dónde se transportó el sedimento. Además, son las rocas sedimentarias que contienen fósiles, que
son pruebas vitales en el estudio del pasado geológico.
Figura 5. Caliza fosilífera
Rocas metamórficas: Las rocas metamórficas se producen a partir de rocas
ígneas, sedimentarias o incluso otras rocas metamórficas. Así, cada roca
metamórfica tiene una roca madre, la roca a partir de la que se ha formado.
Metamórfico es un adjetivo adecuado porque su significado literal es
“cambiar la forma”. La mayoría de cambios tiene lugar a temperaturas y
presiones elevadas que se dan en la profundidad de la corteza terrestre y el
manto superior.
Los procesos que crean las rocas metamórficas a menudo progresan
de una manera incremental, desde cambies ligeros (metamorfismo de
grado bajo) hasta cambios sustanciales (metamorfismo de grado alto). Por Figura 6. Esquisto
ejemplo, durante el metamorfismo de grade bajo, la roca sedimentaria
común, lutita, se convierte en una roca metamórfica más compacta
denominada pizarra. En cambio, el metamorfismo de grade alto provoca
una transformación tan completa que no se puede determinar la identidad
de la roca madre. Además, cuando las rocas situadas a una profundidad (a
la que las temperaturas son elevadas) están sujetas a una presión dirigida,
se deforman de una manera gradual y generan pliegues complicados. En los
ambientes metamórficos más extremos, las temperaturas se aproximan a
las temperaturas de fusión de las rocas. No obstante, durante el metamorfismo la rocas debe permanecer
esencialmente sólida, ya que, si se funde por complete, entramos en el ámbito de la actividad ígnea.
La mayor parte del metamorfismo sucede en uno de estos tres
Figura 7. Gneis
ambientes:
1. Cuando un cuerpo magmático intruye en la roca, tiene lugar el
metamorfismo térmico o de contacto. En este caso, el cambio está
controlado por un aumento de la temperatura dentro de la roca
huésped que rodea una intrusión ígnea.
2. El metamorfismo hidrotermal implica alteraciones químicas que se
producen cuando el agua caliente, rica en iones circula a través deñas
fracturas de la roca. Este tipo de metamorfismo suele asociarse con la
actividad ígnea que proporciona el calor necesario para provocar
reacciones químicas y hacer que estos fluidos circulen a través de la roca.
3. Durante la formación de montañas, grandes cantidades de rocas enterradas a una gran profundidad
están sujetas a las presiones dirigidas y las temperaturas elevadas asociadas con la deformación a gran
escala denominada metamorfismo regional.
El grado de metamorfismo se refleja en la textura de las rocas y la composición mineral. Durante el
metamorfismo regional, los cristales de algunos minerales recristalizan con una orientación perpendicular a
la dirección de la fuerza compresiva. La alineación mineral resultante, a menudo da a la roca una textura
en láminas o en bandas llamadas foliación. El esquisto (fig. 6) y el gneis (fig. 7) son dos ejemplos de rocas
foliadas.
Figura 8. Mármol
No todas las rocas metamórficas presentan una textura foliada. Se dice
que estas rocas son no foliadas. Las rocas metamórficas compuestas sólo por
un mineral que forma cristales equidimensionales no son, por regla general,
visiblemente foliadas. Por ejemplo, la caliza, si es pura, está compuesta por un
solo mineral, la calcita. Cuando una caliza de grano fino experimenta
metamorfismo, los pequeños cristales de calcita se combinan y forman
cristales entrelazados, más grandes. La roca resultante es similar a una roca
ígnea de grano grueso. Este equivalente metamórfico no foliado de la caliza se
denomina mármol (fig. 8).
En todos los continentes afloran áreas extensas de rocas metamórficas. Estas rocas son un
componente importante de muchos cinturones montañosos, donde constituyen una gran porción del
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núcleo cristalino de las montañas. Incluso debajo de los interiores continentales estables, que en general
están cubiertos por rocas sedimentarias, hay basamentos de rocas metamórficas. En todos estos
ambientes, las rocas metamórficas suelen estar muy deformadas y contienen grandes intrusiones de
masas ígneas. De hecho, partes importantes de la corteza continental de la Tierra están compuestas por
rocas metamórficas y rocas ígneas asociadas.
DISTRIBUCIÓN DE MINERALES EN LA REPÚBLICA ARGENTINA
Si bien en el territorio argentino se encuentran numerosos yacimientos, la actividad minera ha
iniciado un significativo desarrollo en los últimos 30 años, en particular luego de la promulgación de las
leyes de inversiones mineras (Nos. 20.551/74, 22.095 y 24.196 que apunta a lograr la estabilidad tributaria
para el sector, especialmente los inversores del exterior), el reordenamiento minero con la ley Nº 24.224
que modificó el Código de Minería y el Acuerdo Federal Minero, la creación del Consejo Federal de Minería
y la sanción en Noviembre de 1995 de la Ley de Protección Ambiental para la Actividad Minera,
incorporada al Código.
Los yacimientos no son propiedad del dueño de los terrenos, las riquezas del subsuelo son del país y
su administrador es el Estado Nacional. Las provincias se encargan de comandar su adjudicación entre los
particulares interesados, que se hacen cargo de la búsqueda y la explotación. El Estado Nacional se dedicó a
generar la información geológica básica. La Dirección del Servicio Geológico Nacional confeccionó la carta
geológica minera del país.
Las explotaciones más importantes corresponden a: hierro en Zapla y Santa Bárbara (Jujuy); plomo,
plata y zinc en Aguilar (Jujuy), La Poma (Salta) y Paramillos de Uspallata (Mendoza); carbón en Río Turbio
(Santa Cruz); uranio en Sierra Pintada (Mendoza) y en Cerro Solo (Chubut) con mineral de alta ley (entre 2 y
3 kg/ton), que albergaría 6.000 toneladas, casi un tercio de las reservas comprobadas por la Comisión
Nacional de Energía Atómica.
Dentro de los minerales metalíferos explotados o con reservas constatadas en el país, se encuentran:
cobre en El Pachón (San Juan) y Famatina (La Rioja); oro y cobre en Agua Rica y Bajo de la Alumbrera
(Catamarca) que se obtienen desde 1997 pudiendo colocarnos como el 9º productor mundial; oro en
Nordin (Catamarca), descubierto en 1995 y cuya producción ubicaría al país en el 3er. lugar en
Latinoamérica, después de Brasil y Chile, y Cerro Vanguardia (Santa Cruz); estaño en Pirquitas (Jujuy); zinc
en Aguilar (Jujuy) y Gonzalito (Río Negro); hierro en Sierra Grande (Río Negro); berilo, tungsteno,
manganeso, oro y plata en Farallón Negro (Catamarca); litio, considerado como material estratégico, en el
Salar del Hombre Muerto (Catamarca) que comenzó a producir comercialmente en 1997, con reservas para
40 años; y sales de Potasio en Potasio Río Colorado (Mendoza).
Los minerales no metalíferos incluyen: azufre, sal común y boratos; en las rocas de aplicación
sobresalen por su producción las calizas, mármoles, arenas, yeso y canto rodado. La localización de los
respectivos yacimientos está circunscripta a la zona cordillerana, el centro y Este del país, siendo las
provincias de Salta, Jujuy, Mendoza, San Luis, Córdoba, Buenos Aires, Río Negro, Chubut y Santa Cruz, las
que más actividad minera desarrollan. A esto debe agregarse la producción de aguas minerales, en las que
sobresalen las provincias de Mendoza, Córdoba y Buenos Aires.
Hasta 1992 la actividad privada estaba restringida a la explotación de minerales no metálicos y rocas
de aplicación, que es la minería de menor riesgo: en 1989 había apenas 4 empresas extranjeras, en la
actualidad superan las 60 (australianas, canadienses, sudafricanas, estadounidenses e inglesas) trabajando
en prospección y exploración. Están invirtiendo en áreas de riesgo, es decir, en la búsqueda de metales, los
objetivos más importantes son el cobre y el oro, y en menor proporción la plata.
En los mapa 1, 2 y 3 se muestran los principales yacimientos de minerales metalíferos y no
metalíferos, y rocas en Argentina.
7
de
simplificado
geológico
Mapa
Mapa 3.
Argentina
Mapa 2. Depósitos de rocas de aplicación y
combustibles sólidos en Argentina
Mapa 1. Yacimientos minerales en Argentina
EL CICLO DE LAS ROCAS: UNO DE LOS SUBSISTEMAS DE LA TIERRA
La Tierra es un sistema. Esto significa que nuestro planeta está formado por muchas partes
interactuantes que forman un todo complejo. En ningún otro lugar se ilustra mejor esta idea que al
examinar el ciclo de las rocas (fig. 9)
8
El ciclo de las rocas nos permite examinar muchas de las interrelaciones entre las diferentes partes
del sistema Tierra. Nos ayuda a entender el origen de las rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas, y a
ver que cada tipo está vinculado a los otros por los procesos que se dan sobre y dentro del planeta.
El magma es la roca fundida que se forma a una cierta profundidad por debajo de la superficie de la
Tierra. Con el tiempo el magma se enfría y se solidifica. Este proceso es denominado cristalización, puede
ocurrir debajo de la superficie terrestre o, después de una erupción volcánica, en la superficie. En
cualquiera de las dos situaciones, las rocas resultantes se denominan rocas ígneas.
Figura 9. Ciclo de las rocas. Consideradas a lo largo de espacios temporales muy prolongados, las rocas están en constante
formación, cambio y reformación. El ciclo de las rocas nos ayuda a entender el origen de los tres grupos básicos de rocas. Las
flechas representan los procesos que enlazan cada grupo con los demás.
Si las rocas ígneas afloran en la superficie experimentarán meteorización, en la cual la acción de la
atmósfera desintegra y descompone lentamente las rocas. Los materiales resultantes pueden ser
desplazados pendiente abajo por la gravedad antes de ser captados y transportados por algún agente
erosivo como las aguas superficiales, los glaciares, el viento o las olas. Por fin, estas partículas y sustancias
disueltas, denominadas sedimentos, son depositadas. Aunque la mayoría de los sedimentos acaba
llegando al océano, otras zonas de acumulación son las llanuras de inundación de los ríos, los desiertos, los
pantanos y las dunas.
A continuación, los sedimentos experimentan litificación, un término que significa “conversión en
roca”. El sedimento suele litificarse dando lugar a una roca sedimentaria cuando compactado por el peso
de las capas suprayacentes o cuando es cementado conforme el agua subterránea de infiltración llena los
poros con minerales.
Si la roca sedimentaria resultante se entierra apropiadamente dentro de la Tierra e interviene en la
dinámica de formación de montañas, o si es intruída por una masa de magma, estará sometida a grandes
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presiones o a un calor intenso, o ambas cosas. La roca sedimentaria reaccionará ante el ambiente
cambiante y se convertirá en un tercer tipo de roca, una roca metamórfica. Cuando la roca metamórfica es
sometida a cambios de presión adicionales o a temperaturas aún mayores, se fundirá, creando un magma,
que acabará cristalizando en rocas ígneas.
Los procesos impulsados por el calor desde el interior de la Tierra son responsables de la creación de
las rocas ígneas y metamórficas. La meteorización y la erosión, procesos externos alimentados por una
combinación de energía procedente del Sol y la gravedad, producen el sedimento partir del cual se forman
las rocas sedimentarias.
Caminos alternativos. Las vías mostradas en el ciclo básico no son las únicas posibles. Al contrario, es
exactamente igual de probable que puedan seguirse otras vías distintas de las descritas. Las rocas ígneas,
en vez de ser expuestas a la meteorización y a la erosión en la superficie terrestre, pueden permanecer
enterradas profundamente. Esas masas pueden acabar siendo sometidas a fuertes fuerzas de compresión
y a temperaturas elevadas asociadas con la formación de montañas. Cuando esto ocurre, se transforman
directamente en rocas metamórficas.
Las rocas metamórficas y sedimentarias, así como los sedimentos, no siempre permanecen
enterrados. Antes bien, las capas superiores pueden ser eliminadas, dejando expuestas las rocas que antes
estaban enterradas. Cuando esto ocurre, los materiales son meteorizados y convertidos en nueva materia
prima para las rocas sedimentarias.
Las rocas pueden parecer masas invariables, pero el ciclo de las rocas demuestra que no es así. Los
cambios, sin embargo, requieren tiempo, grandes cantidades de tiempo.
LA METEORIZACIÓN DE LAS ROCAS
Cuando las rocas que se formaron a distintas
superficiales, entran en contacto con la atmósfera,
la hidrosfera y la biosfera en condiciones
fisicoquímicas caracterizadas por temperaturas y
presiones más bajas y abundancia de oxígeno, agua
y iones disueltos.
Estas condiciones dan lugar a la
desintegración y descomposición de las rocas en un
proceso que se denomina meteorización, nombre
que refleja la importancia de los agentes
atmosféricos. La meteorización engloba todos los
cambios que sufren los materiales de la superficie
terrestre en respuesta a la acción del aire, el agua y
los seres vivos. La meteorización puede ser física (o
mecánica), cuando la roca se fragmenta y
desintegra sin alterar su composición química; o
puede tratarse de una meteorización química,
cuando la roca y los minerales se descomponen por
alteración química. Hay que destacar que ambos
procesos son complementarios y, en ocasiones,
difíciles de distinguir, ya que la desintegración por
meteorización mecánica facilita la meteorización
química al aumentar la superficie relativa de la roca.
(fig. 10)
El agua es el principal agente de
meteorización, puesto que interviene directamente
en las reacciones químicas, actúa como medio de
transporte de los elementos que reaccionarán con
profundidades de la corteza terrestre alcanzan zonas
Figura 10. La disgregación de las rocas en fragmentos cada vez
más pequeños favorece la meteorización química al aumentar la
superficie de las rocas. En este ejemplo, un cubo de 1cm de
lado (6 cm2 de superficie) se fragmenta en unidades cada vez
más pequeñas de 0,5 y 0,25 cm, con lo que la superficie total
susceptible de ser meteorizada aumenta a 12 y 24 cm2,
respectivamente)
los minerales de las rocas y, además, transporta los
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productos de la meteorización hacia otras zonas. De ahí que la tasa y el grado de meteorización dependan
en gran medida de la circulación del agua.
1. Meteorización física o mecánica
La meteorización mecánica o rotura de las rocas en fragmentos cada vez más pequeños se produce
aprovechando los planos de debilidad de la roca, tales como diaclasas, grietas, planos de exfoliación, de
estratificación, etc. Entre los mecanismos más importantes de meteorización mecánica se destacan:
a) La acción del hielo. En zonas frías (latitudes medias y altas) donde la temperatura desciende por debajo
de los 0°C, con una periodicidad diaria o estacional, la acción del proceso hielo-deshielo es muy
importante en la fragmentación de las rocas. El agua, cuando se congela (paso de agua líquida a hielo),
experimenta un aumento de volumen que se traduce en un aumento de presión sobre las paredes de los
espacios en que está confinado. Cuando en las rocas existen grietas o fracturas, el agua puede penetrar
en ellas rellenando estas grietas y, en general, cualquier espacio vacío que presenten. Si la temperatura
desciende por debajo de los 0°C, el agua se congela ejerciendo fuertes presiones sobre las paredes de las
grietas, capaces de ensancharlas y desprender fragmentos de la roca, al descongelarse el agua y
desaparecer el efecto cementador del hielo. (fig. 11. a)
b) La cristalización de sales. Se trata de un mecanismo físicamente parecido al anterior pero que se
produce cuando las grietas de las rocas se llenan de disoluciones salinas muy concentradas. Cuando el
agua se evapora cristalizan las sales, lo que provoca un aumento de volumen pues se produce una acción
similar a la del hielo. Este mecanismo es especialmente importante en climas áridos, semiáridos y en las
zonas litorales (latitudes medias y bajas).
c) El crecimiento de raíces. Las raíces de las plantas y los árboles, al introducirse por las grietas de las rocas,
provocan su ensanchamiento por efecto de cuña y, por lo tanto, favorecen la rotura de la roca. Se trata de
un aumento de volumen, en este caso el de las raíces, que implica un incremento de presión que puede
producir la fragmentación de la roca. (fig. 11.b)
d) La abrasión es el desgaste que sufren las rocas como consecuencia de los choques y fricciones que se
producen con las partículas arrastradas por el aire o el agua. El resultado de este proceso es el
redondeamiento de los granos y fragmentos de la roca. Este fenómeno se puede observar también en los
fragmentos de roca y cantos arrastrados por las corrientes fluviales.
e) La descompresión. Se trata de la distensión y apertura de las posibles superficies de debilidad de las
rocas por la descompresión que sufren al alcanzar niveles superficiales. Cuando las rocas que se formaron
en zonas profundas (grandes presiones) afloran a la superficie (bajas presiones), experimentan una
disminución de presión que provoca su expansión y, finalmente, su fragmentación. (fig. 11.c)
Figura 11.a. En zonas frías (latitudes
medias y altas) predomina la acción del
hielo.
Figura 11.b. En zonas con vegetación, las
raíces de los árboles al penetrar a través
de fisuras de las rocas, ejercen un efecto
de cuña importante que favorece su
rotura)
Figura 11.c. La disminución de la presión
que se produce en las rocas, al aflorar en
la superficie por erosión de la columna de
materiales suprayacentes, provoca la
expansión y la fragmentación de la roca.
e) Las variaciones de temperatura (oscilaciones térmicas diarias). Durante mucho tiempo, se creyó que
eran un mecanismo importante de meteorización mecánica, ya que se suponía que las dilataciones y las
contracciones asociadas a cambios bruscos de temperatura favorecían la fragmentación de las rocas. Sin
embargo, experimentos de laboratorio demostraron que esta acción por sí sola es insignificante, aunque
estos efectos térmicos puedan ser importantes cuando se combinan con otros mecanismos de
meteorización. En cualquier caso, el grado de meteorización mecánica depende directamente de las
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propiedades físicas de las rocas (presencia o ausencia de planos de debilidad, porosidad, etc.) y de las
condiciones climáticas que prevalecen en una zona.
2. Meteorización química
Además de la fragmentación mecánica, las rocas en contacto con la atmósfera están sometidas a una
serie de procesos de alteración química de sus componentes, englobados dentro de la meteorización
química, que provocan su descomposición.
La meteorización química es un proceso más complejo que Ia mecánica, ya que implica la
transformación y la aparición de nuevos compuestos y minerales.
Los principales agentes de meteorización química son los ácidos, el oxígeno y el agua presentes en la
atmósfera, la hidrosfera y la biosfera, que atacan determinados minerales destruyendo su estructura
cristalina y liberando iones solubles a través de una serie de reacciones químicas complejas entre las que se
distinguen tres grandes grupos: a) disolución, b) hidrólisis y c) oxidación.
EROSIÓN, TRANSPORTE Y SEDIMENTACIÓN: LA DENUDACIÓN DEL RELIEVE
TOPOGRÁFICO
La superficie terrestre, principalmente la superficie emergida de los continentes, casi sometida a la
acción continua de la atmósfera, hidrosfera y biosfera que provoca la destrucción o denudación del relieve
topográfico en el denominado ciclo de denudación de los continentes. Este ciclo comprende las fases de
erosión, transporte y sedimentación de los productos resultantes de la fragmentación y descomposición de
las rocas superficiales.
La erosión consiste en la movilización por el agua, hielo o aire de los materiales que resultan de la
meteorización de las rocas. Uno de los factores que más influye en la erosión es el clima, que a su vcz
determina qué agente erosivo (agua, hielo o viento) predomina en una región. En este sentido debemos
distinguir entre los cambios climáticos globales y las variaciones estacionales o periódicas que ocurren e las
distintas zonas climáticas. En el primer caso, estos cambios afectan el conjunto de la superficie terrestre,
mientras que en el segundo caso son de características íntimamente relacionadas con e clima dominante
en cada región.
Los cambios climáticos globales pueden contribuir a la redistribución de zonas de erosión y
sedimentación, ya que suelen producir variaciones del nivel del mar, del régimen de precipitaciones y, en
definitiva, de la distribución de zonas climáticas.
Por el contrario, las variaciones estacionales provocan que la erosión sea más efectiva durante
determinados períodos del año. Además del clima, factores tales como litología y relieve topográfico
influyen en las tasas de erosión de una zona. Un ejemplo de la influencia de todos los factores que
acabamos de nombrar lo encontramos en el Valle de Catamarca.
El transporte es el proceso mediante el cual los materiales erosionados son trasladados de un lugar a
otro de la superficie de la Tierra. El principal agente de transporte es el agua superficial (aguas de arroyada
o escorrentía, torrentes y ríos), que arrasun partículas sólidas y disueltas desde las zonas más elevadas a las
regiones más deprimidas, principalmente hacia las cuencas oceánicas. Se calcula que las aguas superficiales
aportan un 90% del total de materiales que se depositan anualmente en las cuencas oceánicas, mientras
que las aguas subterráneas transportan alrededor del 2% de los materiales sólidos y disueltos.
Otros agentes de transporte con una actividad más local son el hielo, cuya acción queda restringida a
las zonas polares y de alta montaña, y el viento, cuya acción se ve limitada casi exclusivamente a las zonas
desérticas.
El total de material transportado por el hielo hacia el mar se aproxima al 8%, mientras que el aporte
de materiales por el viento representa tan solo un 0,2% del total. Por último, cabe destacar la acción del
oleaje y de las corrientes marinas que movilizan y redistribuyen materiales desde las zonas costeras hacia el
interior de las cuencas oceánicas.
La sedimentación es la deposición de los materiales arrastrados por los agentes geológicos (agua,
hielo y viento) al cesar su capacidad de transporte. Las zonas donde se depositan estos materiales reciben
el nombre de cuencas sedimentarias, que en la mayoría de los casos coinciden con los mares y océanos.
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El estudio de los sedimentos permite conocer la magnitud del transporte y el tipo y el grado de
meteorización que ha sufrido la roca de la que derivan.
La capacidad de erosión, transporte o sedimentación de cualquiera de los agentes geológicos que
acabamos de nombrar dependerá en gran medida de dos variables: (a) el tamaño y peso de las partículas, y
(b) la energía cinética del medio. En general, la erosión requiere más energía que el transporte, ya que esta
debe ser capaz de arrancar las partículas del medio donde se encuentren; por el contrario, a medida que
disminuye la energía de transporte, las posibilidades de deposición o sedimentación de las partículas son
mayores.
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ACTIVIDADES
1. Elije la opción correcta en las siguientes selecciones múltiples.
A. El mayor porcentaje de la corteza terrestre se halla compuesto por rocas...
(a) [ ] …sedimentarias;
(b) [ ] …metamórficas;
(c) [ ] …ígneas;
(d) [ ] …sedimentarias y metamórficas.
B. Dentro de los ocho elementos más abundantes en la corteza terrestre, el plomo, el zinc, el níquel y el
estaño -que desempeñan un papel preponderante en la tecnología actual- se hallan:
(a) [ ] ...concentrados localmente en las menas;
(b) [ ] …en abundancia, diseminados por la superficie;
(c) [ ] …constituyendo el 60% del total de los elementos;
(d) [ ] …en los lugares que siguen, después del oxigeno.
C. La pirita pertenece a la familia de...
(a) [ ] ...los sulfuros;
(b) [ ] ...los óxidos;
(c) [ ] ...los hidróxidos;
(d) [ ] ...los silicatos;
D. El basalto es una roca volcánica muy abundante asociada a un magma de tipo...
(a) [ ] ...ácido;
(b) [ ] ...básico;
(c) [ ] ...ultrabásico.
(d) [ ] ...intermedio.
E. La textura porfídica caracteriza a las...
(a) [ ] ...rocas metamórficas;
(b) [ ] ...rocas filonianas;
(c) [ ] ...rocas plutónicas;
(d) [ ] ...rocas filonianas y algunas volcánicas.
F. La caliza es una roca...
(a) [ ] ...formada por carbonatos de calcio y de magnesio;
(b) [ ] ...formada por la precipitación y la evaporación de sales;
(c) [ ] … bioquímica;
(d) [ ] ….ninguna es correcta.
2. Resuelve la siguiente grilla. Si Io haces correctamente, en la columna central quedaré escrito el nombre
de la ciencia que estudia la forma y la composición interna y externa del globo terrestre, su formación y
los cambios que ha experimentado desde su origen.
Referencias:
a) Elemento de mayor importancia y abundancia en la corteza terrestre.
b) Parte de un filón que contiene minerales útiles en, proporción predominante, y listos para ser
explotados.
c) Asociación de uno o más minerales que conservan individualmente sus propiedades.
d) Sólido homogéneo, inorgánico, que se presenta naturalmente, de composición química definida y
estructura atómica ordenada.
e) Término con que se conoce la disposición en capas paralelas, de distinta composición mineralógica,
que le confiere a las rocas metamórficas su aspecto característica.
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f) Ciencia que estudia los minerales basándose en la Física y la Química.
g) Elemento más abundante del magma ácido, que constituye el granito.
h) Mezcla de materiales fundidos de composición predominantemente silicatada, con cantidades
variables de gases disueltos y pequeñas cantidades de materiales en estado sólido (cristales y
fragmentos de roca).
3. Los procesos superficiales y los que ocurren en
profundidad modifican continuamente el
planeta. A este proceso se lo denomina ciclo de
las rocas. La meteorización y la erosión del
relieve originan los sedimentos, que son
transportados a zonas deprimidas.
(a)¿Cómo
describirías
las
distintas
transformaciones entre los tres tipos de
roca estudiados?
(b)¿Puede
una
roca
sedimentaria
transformarse en una roca metamórfica?
(c)¿Cómo se puede pasar de una roca
plutónica a una metamórfica? ¿Y a una
sedimentaria?
(d)En el contexto de los bordes de places
convergentes,
¿cómo
explicarías
la
transformación de una roca sedimentaria en
una volcánica?
4. Analiza el mapa de yacimientos de minerales metalíferos y no metalíferos de la República Argentina y
responde las preguntas planteadas a continuación.
(a) ¿Por qué consideran que existe tanta diferencia, en cuanto a la ubicación geográfica y distribución,
entre los minerales metalíferos y los no metalíferos? Fundamenta tu respuesta.
(b) ¿Podemos decir que la Argentina es un país rico en los metales denominados preciosos, como el oro,
la plata y el platino? `
(c) ¿Qué relación existe entre los depósitos de minerales no metalíferos y su aplicación en la industria de
la construcción?
5. El petróleo (del latín petra, piedra, y oleum, aceite) es un combustible fósil que se halla en terrenos
sedimentarios pertenecientes a distintas eras geológicas. Como en muchos yacimientos petrolíferos hay
animales marinos microscópicos (foraminíferos) y vegetales (diatomeas, polen y esporas), se considera
de origen mixto.
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El carbón, por otra parte, desde el punto de vista geológico es una roca sedimentaria cuyos estratos
estén compuestos enteramente de restos vegetales de pantanos (troncos y ramas, raíces, polen y
esporas, algas). La gran masa de carbón es de origen paleozoico.
(a) ¿A qué se debe la denominación de combustible fósil que se le asigna al petróleo y al carbón?
(b) ¿Qué son la turba, la hulla y el lignito? Investiga acerca de los procesos de formación del carbón,
desde la turba hasta el lignito. Puedes basarse en el gráfico siguiente:
(c) Busca información acerca de las zonas del país en las que se explotan el carbón y el petróleo, sus
métodos de extracción y su refinamiento.
(d) Analiza el gráfico. Busca información adicional para interpretarlo. Luego responde: ¿A qué
temperatura se inicia la formación del petróleo crudo y cuándo comienza la formación de gas
natural? ¿Cuáles son sus principales usos y derivados?
Formación de petróleo líquido y de gas natural.
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(e) Analiza el siguiente gráfico. Busca información adicional para interpretarlo.
¿A qué conclusiones puedes llegar acerca del uso de combustibles fósiles como fuentes de
energía?
¿Por qué crees que, hasta el momento, los combustibles fósiles son las fuentes de energía más
utilizadas?
6. Identifica cuáles serían los tipos de rocas ígneas y metamórficas más abundantes y las zonas donde se
produce la fusión parcial de las rocas, en las áreas marcadas de la A, a la F.
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