Clase II Minerales y Rocas: estructura interna de la Tierra y silicatos

El suelo: la capa límite

MODELO ESTÁTICO (basado en la composición quimica de las capas) MODELO DINÁMICO (basado en el comportamiento mecánico de los materiales) Corteza oceánica (6-12 km) Corteza continental (25-70 km) Litosfera Manto superior Discontinuidad de Mohorovicit 75-100 km Zona transicional 350 km 670 km Manto Inferior Mesosfera Discontinuidad de Wichert-Gutenberg Nivel D" 2.900 km 2.900 km Núcleo externo Núcleo externo Endosfera Discontinuidad de Lehman 4.980 km Zona de transición Núcleo Interno Núcleo Interno 6.378 km 6.378 km

• Corteza: 5 a 10 km (oceánica)-30 a 70 km (continental). Densidad: 2,7 gr/cm3.
• Manto: 2875 km. Densidad: Superior 3,5 gr/cm3, inferior 5,5 gr/cm3.
• Núcleo: 3470 km. Densidad: 10- 13 gr/cm3.
• Suelo (parte de la corteza): de centímetros a algunos metros. Densidad variable: 2,65 gr/cm3 Zona de transición 5.120 km 5.120 km

Composición de la corteza terrestre

O 52,32 H 16,95 7 1 69,27 85,94 91,47 % Si 16,67 7 A1 5,53 Na 1,95 Fe* 1,50 Ca* 1,48 Mg* 1,39 K* 1,08 Ti 0,22 C 0,14 P* 0,04 Mn 0,03 N 0,03

Importancia de la composición

Es, finalmente, la composición de las rocas y, por consiguiente, del suelo que estas formarán. Tabla 1. Frecuencia de los elementos en la corteza terrestre, expresada en porcentaje, de Betejtin, A.

Proceso de formación de rocas

Pero antes de las rocas, vamos por orden. MAGMA ? ROCAS IGNEAS ROCAS ROCAS TARIAS ROCAS ROCAS SEDIMENTARIAS RIO METAMÓRFICAS

Magma

Ecologia de LAVA LAVA MAGMA Fluido natural a altas temperaturas y presiones formado por soluciones de silicatos. Se distinguen 3 fases:

• Fase liquida: constituída por elementos similares a silicatos fundidos.
• Fase solida: constituida por cristales de minerales en suspensión en la fase anterior.
• Fase gaseosa: constituida por diferentes gases; entre los que predominan cloruros, anhídrido carbónico, sulfuros, vapor de agua, flúor, cloro, etc. Esta fase no está siempre presente en todos los magmas.

Consolidación del magma

De la consolidación de la fase líquida del magma, se forman los minerales primarios en base a la combinación a los compuestos que la constituyen: SiO2; Al2O3; Fe2O3; FeO; MgO; CaO; Na20; K20; MgO; P205; TiO2 y H2O. Temperatura y consolidación del magma La consolidación del magma comienza con un paulatino descenso de la temperatura, a partir de los 1.000℃, aproximadamente, considerándose las siguientes etapas:

• Ortomagmática: 600 a 1.000 ° C, cristalizan los Silicatos más importantes de los magmas, formándose los minerales que constituirán las rocas ígneas. Continúan las etapas de enfriamiento sucesivo llamadas
• Pegmátitica (800 a 600 ° C),
• Pneumatolítica (600 a 374 ° C)

Las rocas

Se enfría el magma. Avancemos: Las rocas. A grandes rasgos: Rocas ígneas: comprenden a las rocas de profundidad (abisales e hipabisales) y las rocas de superficie (volcánicas o extrusivas). Rocas Sedimentarias: se forman por depositación sucesiva de capas de materiales que han sido transportados por agua, hielo, viento o gravedad. Rocas Metamórficas: tienen su origen en la transformación de rocas pre-existentes, tales como las ígneas o sedimentarias u otra metamórfica.

Ciclo de las rocas

METEORIZACIÓN Y EROSIÓN Depositación en océanos v continentes SEDIMENTOS Alzamiento Sepultación y litificación Alzamiento ROCAS IGNEAS Alzamiento ROCAS SEDIMENTARIAS Calor y presión Calor y presión Enfriamiento ROCAS METAMORFICAS Derretimiento MAGMA

Distribución de las rocas

Volumen costra Superficie Nivel del mar Océano Igneas Sedimentarias Metamórficas 75% de la superficie terrestre está formado por rocas sedimentarias

Rocas ígneas

Granito

Granito. · Roca constituida por cuarzo, feldespato potásico y mica. · Muy bien cristalizada y con cristales de tamaño grueso. Se le considera una roca ácida. · A causa de su dureza se meteoriza lentamente y lo hace en forma diferencial de acuerdo a la diferente susceptibilidad a la meteorización de los minerales que la componen. · En Chile, los suelos in situ formados a partir de granito son profundos, arcillosos, con horizonte B iluvial, de color rojizo por el alto contenido de óxidos de Fe; en la fracción arcilla dominan las kanditas; son muy erodables y ocupan en su mayoría lomajes y cerros. · Los más representativos corresponden a los suelos de la Cordillera de la Costa, tales como la Serie Lo Vásquez, Cauquenes y otros. Riolita · Tiene la misma composición que el granito, pero corresponde a una roca extrusiva de grano fino. · Roca muy rica en sílice y pobre en bases, da origen a suelos de baja fertilidad, de texturas gruesas y baja retención de agua. Serie Pudahuel deriva de una pumicita riolítica. Cuarzo Feldespato K Biotita Granito. Roca ígnea de color claro y grano grueso compuesta de cuarzo, feldespato alcalino y mica (biotita y/o moscovita).

Gabro

Rocas ígneas Gabro. · Roca constituida por feldespatos sódicos y sódico-cálcicos, piroxenos y sin cuarzo. · Se meteoriza con más rapidez que el granito debido a los minerales que la constituyen. · Tiene un gran potencial de formación de smectitas, por lo cual, generalmente da origen a suelos arcillosos · texturalmente homogéneos. Se le considera como una roca básica. · El basalto tiene la misma composición que el gabro, pero corresponde a una roca extrusiva de grano fino. · La meteorización de ambas rocas proporciona una gran cantidad de elementos nutrientes al medio, tales como Ca, Mg, Na, K y Fe. · Cuando las rocas se encuentran en relieves cóncavos, los elementos liberados por meteorización tienden a permanecer en el medio, con lo cual se favorece la formación de minerales de arcilla más complejos, con gran cantidad de bases hidrolizables. · Los suelos formados a partir de estas rocas son suelos arcillosos, con arcillas del tipo smectitas. La mayor parte de los Vertisols responden a este tipo de génesis. Piroxeno Olivino Gabbro: roca ígnea básica de grano grueso compuesta por plagioclasa rica en calcio (Ca), ortopiroxeno y clinopiroxeno.

Rocas sedimentarias

Arenisca

Arenisca. Roca de grano grueso, tamaño arena, permeable, que puede estar constituida por cuarzo, feldespatos, anfíboles y otros silicatos. Se meteoriza lentamente a causa del grosor de sus granos y su alteración dará origen a suelos de textura gruesa, con escasa retención de agua. Los principales agentes cementantes de los granos son carbonatos, sílice y óxidos de Fe. 2 cm W. Griem (2006) www.geovirtual2.cl

Limolita

Rocas sedimentarias. Limolita. Roca abundante, de grano fino, en un tamaño menor al de la arena. Su principal componente es la sílice, que forma parte del complejo mineral arcilloso, existiendo también Al e hidróxidos de Fe. Su porosidad es muy baja, al igual que la meteorización, y dará origen a suelos de clases texturales finas de baja permeabilidad. 40 30 20 10. 100 Autoras: Graterol y Vasquez 2009 BRINK® T. O. O. L.S 10 20 30 40 50 60 70 80 O 10100 90 80 70 60 50 70 60 50 4|0 3|0 2|0 1|

Minerales y su importancia para los suelos

La litosfera está compuesta por rocas y éstas por minerales. La interacción de la atmósfera, hidrosfera y la biosfera provocan la alteración de minerales (la meteorización, que veremos más adelante). La intensidad potencial de esta alteración dependerá de cómo interactúan la temperatura, la humedad y la actividad biológica; esta última fundamentalmente por sus productos orgánicos y por su influencia sobre la química del medio.

Definición y clasificación de minerales

Un mineral es un sólido, natural y homogéneo, formado por un proceso inorgánico, con una composición química definida y una organización atómica ordenada. · Condiciones que debe reunir una sustancia para ser un mineral: l- Tener un origen natural (se excluyen las sustancias obtenidas por síntesis en laboratorios). 2- Tener composición homogénea lo que se traduce en la uniformidad de sus propiedades físicas y químicas, dentro de ciertos límites. 3- Ser de origen inorgánico, salvo unas pocas excepciones, como sales de ácidos orgánicos: Humboldtína (oxalato de hierro), melita (melato hidratado de aluminio). 4- Poseer una estructura cristalina. Es decir, que sus átomos posean una disposición geométrica regular que se repite periódicamente en todas direcciones en el interior de la sustancia cristalina. Las sustancias que no presentan estructura cristalina se denominan amorfas. Clasificación de los minerales Desde el punto de vista de su génesis los minerales pueden agruparse en:

• Minerales primarios: son los que derivan de la solidificación por enfriamiento de una masa magmática.
• Minerales secundarios: Aquellos que se forman en superficie o cerca de ella, a partir de los productos de la alteración de otros minerales primarios.

Minerales primarios y secundarios

ROCA Meteorización (Física, química, biológica) 1 Fertilidad potencial del suelo MINERALES PRIMARIOS (Tamaño arena: 2 - 0.05 mm) 1 1 Cuarzo (SiO2) Feldespatos Piroxenos - Ortoclasa Anfiboles (Ferromagnesioanos) Micas (Biotita, moscovita) - Plagioclasa MINERALES SECUNDARIOS (Tamaño arcilla: menor 0.002 mm) Fertilidad actual del suelo Caolinita Haloisita Montmorrillonita Illita Vermiculita) Minerales amorfos - Ceniza volcánica (Alófano - Oxidos de aluminio (Gibsita, boemita, corindon) - Oxido de hierro (Hematita, goetita, magnetita)

Enlaces químicos en minerales

Los elementos simples comúnmente no se encuentran en la naturaleza al estado puro ni en forma aislada, sino formando mezclas y combinaciones; estas últimas son las predominantes en la litosfera. Las combinaciones se producen según la ley del enlace químico Enlace iónico. En la litosfera son los más frecuentes. Dan compuestos de punto de fusión relativamente alto. Se los encuentra en un amplio espectro de rocas y minerales. Se produce cuando hay atracción electroestática entre iones de diferente signo de valencia. ej. evaporitas, silicatos. Enlace covalente. Los compuestos que presentan exclusivamente este enlace son de solubilidad muy baja o prácticamente nula. Se producen cuando los átomos comparten uno o más electrones del último orbital. Ej. diamante.

Tamaños de partículas

Recordatorio ... 0.002 mm 0.05 mm 2.0 mm Arcilla Limo Arena

Estabilidad de los minerales primarios

Estabilidad de los minerales (minerales primarios). Aun cuando la estabilidad no difiere grandemente a causa del tamaño de los minerales, normalmente se hace una diferenciación entre los minerales en el tamaño arena de los minerales en el tamaño arcilla. Estabilidad de minerales en el tamaño arena : Olivina Augita Plagioclasa cálcica Plagioc. calco-sódica Hornblenda Plagioc. sódico-cálcica Biotita Plagioclasa sódica Feldespato potásico Muscovita Cuarzo Esta Serie de Estabilidad significa que los minerales que se encuentran más arriba se meteorizan más fácilmente (Olivina y Plagioclasa cálcica) y los que se encuentran más abajo se meteorizan muy difícilmente, y por lo tanto se les considera como los minerales más estables.