La geosfera. Las rocas y los minerales.
La geosfera. Las rocas y los minerales. Guía didáctica
¡En este tema vas a descubrir cómo se estructura la geosfera y de qué están compuestas sus capas más superficiales!
Contextualización didáctiva
El ODE que os presento pretende ser un recurso complementario a la labor docente, diseñado para desarrollar su contenido tanto de manera presencial, en el grupo clase, como a distancia, a través de la plataforma moodle.
Está dirigido a alumnado de la asignatura de Biología y Geología de 1º de la ESO.
Objetivos didácticos y competencias clave
Objetivos didácticos:
- Conocer los materiales terrestres en las grandes capas de la Tierra.
- Identificar y conocer las propiedades y las características de los minerales y de las rocas.
Competencias clave:
- Comprender el sentido de textos escritos y orales (CL)
- Comprender e interpretar la información presentada en formato gráfico..(CMCT)
- Manejar herramientas digitales para la construcción de conocimiento. (CD)
- Mostrar disponibilidad para la participación activa en ámbitos de participación establecidos. (CSC)
- Mostrar iniciativa personal para iniciar o promover acciones nuevas... (SIEP)
- Generar estrategias para aprender en distintos contextos de aprendizaje.(CAA)
Requisitos previos
El estudio de la Geosfera, contenido de este recurso, está relacionado con el del resto de los sistemas de la Tierra (la Hidrósfera, la Atmósfera y la Biósfera) que se imparten en la asignatura de Biología y Geología en 1º de la ESO, si bien se puede abordar de manera independiente.
Criterios de evaluación y estándares de aprendizaje
Criterios de evaluación:
- Identificar los materiales terrestres según su abundancia y distribución en las grandes capas de la Tierra.
- Reconocer las propiedades y características de los minerales y de las rocas, distinguiendo sus aplicaciones más frecuentes y destacando su importancia económica y la gestión sostenible.
- Utilizar adecuadamente el vocabulario científico en un contexto adecuado a su nivel.
- Buscar, seleccionar e interpretar la información de carácter científico y utilizar dicha información para formarse una opinión propia, expresarse adecuadamente y argumentar sobre problemas relacionados con el medio natural.
Estándares de aprendizaje:
- Describe las características generales de los materiales más frecuentes en las zonas externas del planeta y justifica su distribución en capas en función de su densidad.
- Describe las características generales de la corteza, el manto y el núcleo terrestre y los materiales que los componen, relacionando dichas características con su ubicación.
- Identifica minerales y rocas utilizando criterios que permitan diferenciarlos.
- Describe algunas de las aplicaciones más frecuentes de los minerales y rocas en el ámbito de la vida cotidiana.
- Reconoce la importancia del uso responsable y la gestión sostenible de los recursos minerales.Identifica los términos más frecuentes del vocabulario científico, expresándose de forma correcta tanto oralmente como por escrito.
- Busca, selecciona e interpreta la información de carácter científico a partir de la utilización de diversas fuentes.
- Transmite la información seleccionada de manera precisa utilizando diversos soportes.
- Utiliza la información de carácter científico para formarse una opinión propia y argumentar sobre problemas relacionados.
Temporalización
La asignatura cuenta con 3 sesiones semanales por lo que el contenido del ODE deberia poder realizarse en 9 sesiones con la siguiente secuencia:
- Sesión 1. La geosfera. Las rocas y los minerales. Introducción.
- Sesiones 2 y 3. La geosfera. Las capas de la Tierra.
- Sesiones 4 y 5. Las rocas. Clasificación.
- Sesiones 6 y 7. Los minerales. Propiedades y tipos.
- Sesión 8. ¡El reto!
- Sesión 9. Autoevaluación
La geosfera. Las rocas y los minerales. Introducción
Reflexión
Ya sabes que la geosfera es la parte rocosa de la Tierra.
¿Crees que la geosfera puede estar afectada por otros sistemas terrestres (la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera)?
Y al revés, ¿Piensas que la geosfera puede influir sobre ellos?
¿Sabrías indicar algún ejemplo?
La geosfera. Las capas de la Tierra
El siguiente vídeo muestra la formación del Sistema Solar y el planeta Tierra.
Icono Youtube de desconocido en Wikipedia (Dominio Público)
Recuerda
La Tierra se formó hace aproximadamente 4.500 millones de años junto al Sol y al resto de los planetas del Sistema Solar a partir de una Nebulosa de la Vía Láctea.
Caso práctico
Ya sabes que los materiales en una mezcla se ordenan según densidades. Quedando los más densos y pesados por debajo de los menos densos o ligeros.
En la siguiente imagen el líquido de color verde es agua coloreada, que como ya sabes es más pesada o densa que el aceite que flota sobre ella.
Separatory funnel with oil and colored water de PRHaney en Wikipedia (CC BY-SA)
Si tal y como nos dice la Teoría planetesimal la Tierra recién formada debió ser una mezcla de roca fundida ¿Qué debió pasar con los materiales más densos y pesados? ¿Y con los más ligeros?
Aunque de manera directa solo se ha podido extraer muestras de roca de los kilómetros más superficiales, algo insignificante si tenemos en cuenta que la geosfera tiene un radio medio de 6.371 Km, el estudio de otras pruebas directas (erupciones volcánicas, análisis de meteoritos, etc) e indirectas (cambios de velocidad de las ondas sísmicas) ha hecho posible que conozcamos la estructura interna de la geosfera.
Corteza
La corteza es la capa más superficial de la geosfera. Es más gruesa bajo los continentes y más delgada bajo los océanos.
La corteza continental tiene un espesor de unos 70 Km y aunque en ella podemos encontrar gran cantidad de rocas, la más representativa es el granito.
La corteza oceánica tiene un espesor de unos 10 Km y está formada fundamentamente por una roca volcánica llamada basalto.
Imagen Oceanic-continental convergence de USGS en Wikipedia (Dominio Público)
La corteza junto al manto más superficial, sólido y rígido, constituye la litosfera que se encuentra rota en diferentes trozos denominados placas tectónicas "flotando" en un material plástico del manto denominado astenosfera.
Rellenar huecos
Lee el párrafo que aparece abajo y complétalo con las palabras siguientes: geosfera, manto, corteza, litosfera, continental, 10 Km, astenosfera
Manto
El manto se encuentra bajo la corteza y se extiende hasta el núcleo a 2900 Km de profundidad. Está formada por rocas más densas que las rocas de la corteza que generalmente se encuentran en estado sólido,
No obstante algunas regiones del manto presentan rocas en estado plástico que permiten el desplazamiento de las placas litosféricas e incluso existen zonas con roca fundida (bolsas de magma que pueden ascender hasta la superficie produciendo erupciones volcánicas).
El calor interno de la geosfera es el responsable del flujo o movimiento de estas rocas del manto que describen corrientes de convección similares a las que se producen en un recipiente de agua puesto al fuego.
Imagen Convecção térmica de User:Oni Lukos en Wikipedia (CC BY-SA)
La siguiente imagen muestra un modelo informático en el que se estudia como se desplazan los materiales en el manto. Puedes observar el ascenso de las rocas fundidas menos densas, que aparecen en colores rojo, naranja y amarillo, procedentes de las profundidades del manto y el descenso de las rocas frías y densas, de color azul oscuro.
Imagen Convection-snapshot de Harroschmeling en Wikipedia (CC BY-SA)
Rellenar huecos
Lee el párrafo que aparece abajo y complétalo con las palabras siguientes: geosfera, corteza, manto, núcleo, placas litosféricas, corrientes de convección.
Núcleo
El núcleo es la capa más interna de la geosfera. Está formado por rocas muy densas de níquel y hierro, que se encuentran a elevada temperatura.
El núcleo externo, entre los 2900 y los 5100 Km, es líquido.
El núcleo interno, entre los 5100 Km y los 6371 Km, es sólido al estar sometido a fuertes presiones.
El núcleo terrestre es el responsable del campo magnético terrestre que nos protege de las radiaciones más peligrosas del Sol, que son desviadas sobre las zonas polares originando las auroras boreales, en el polo norte, y australes, en el polo sur.
Actividad de lectura
Misión espacial a un planeta desaparecido del Sistema Solar
La NASA aprueba tres nuevas sondas para explorar asteroides, estrellas de neutrones y agujeros negros
La inmensa mayoría de los asteroides conocidos están hechos de roca y hielo. 16 Psique es una rareza porque está compuesto de hierro y níquel. Los responsables de la nueva misión, bautizada Psyche, piensan que este asteroide es el núcleo de un antiguo planeta del Sistema Solar que tenía el tamaño de Marte y que perdió todas sus capas exteriores hace miles de millones de años por colisiones con otros cuerpos.
“Esta es una oportunidad para explorar un nuevo tipo de mundo”, ha dicho Lindy Elkins-Tanton, de la Universidad Estatal de Arizona y líder de la misión. La Tierra y probablemente el resto de planetas rocosos tienen núcleos metálicos que son totalmente inaccesibles para la ciencia, lo que aumenta el interés de esta misión, según sus responsables. “16 Psique es el único objeto de su clase en todo el Sistema Solar y la única forma de que los humanos visitemos un núcleo [planetario]”, asegura Elkins-Tanton en una nota difundida por la NASA. El año pasado, un equipo liderado por científicos de la Universidad de Arizona detectó en la supericie de Psique unas moléculas que podrían ser de agua, lo que aumenta la rareza y el interés por este asteroide.
Psyche se lanzará en otoño de 2023 y llegará a su destino en 2030. Tiene previsto orbitar el asteroide durante 20 meses. El proyecto pertenece a la clase Discovery, misiones de coste reducido (unos 440 millones de dólares) pero con un alto potencial científico.
EL PAÍS Nuño Domínguez. 9 Enero 2017
Lee atentamente la noticia de actualidad científica aparecida en el diario EL PAÍS e intenta responder a los interrogativos periodísticos ¿Qué? ¿Quién? ¿Cuándo? ¿Cómo? ¿Dónde? ¿Por qué? y ¿Para qué?
¡Así te asegurarás que has entendido su contenido!
Rellenar huecos
Lee el párrafo que aparece abajo y complétalo con las palabras siguientes: geosfera, núcleo, sólido, líquido, hierro, 5100 Km, 6371 Km.
El modelo dinámico de la Tierra
Según el modelo dinámico la geosfera se divide en: litosfera, astenosfera, mesosfera y endosfera.
- La litosfera es la capa sólida y rígida constituida por la corteza continental y oceánica y por la parte más externa del manto sólido y rígido. Se encuentra fracturada en grandes trozos denominados placas tectónicas o litosféricas.
- La astenosfera es una capa discontinua de rocas plásticas o semisólidas del manto que se encuentran situadas bajo la litosfera. En ella se produce un flujo continuo de materiales que permite el desplazamiento de las placas litosféricas.
- La mesosfera es el nombre que recibe el resto del manto.
- La endosfera es el nombre que recibe el núcleo. Existe como ya sabes un núcleo externo líquido y un núcleo interno sólido.
Actividad
Observa el siguiente esquema y completa los siguientes números con los términos: corteza, manto, núcleo, núcleo externo, núcleo interno, sólido, líquido, litosfera y astenosfera.
Imagen Estructura de la geosfera de Anasofiapaixao en Wikipedia (Dominio público)
Las rocas. Clasificación de las rocas
Galería de imágenes: rocas
Reflexión
Las imágenes anteriores se corresponden con distintos tipos de rocas. ¿Sabrías indicar qué tienen en común todas ellas?
La rama de la geología que estudia las rocas se llama: petrología.
Las rocas se clasifican según el proceso que las origina en:
- Rocas sedimentarias: aparecen por compactación y cementación de sedimentos.
- Rocas metamórficas: surgen a partir de rocas sometidas a alta presión y/o temperatura, sin llegar a fundirla.
- Rocas magmáticas o igneas: se originan por enfriamiento de un magma (roca fundida).
En en siguiente esquema gráfico se representa el ciclo de las rocas que relaciona unos tipos de rocas con otros.
Las rocas sedimentarias
Las rocas sedimentarias se originan a partir de sedimentos de diferente naturaleza que se acumulan por la fuerza de la gravedad en el fondo de las zonas deprimidas de la corteza acumulándose en capas paralelas. Con el peso de nuevos sedimentos se compactarán y gracias al material más fino, que rellenerá los huecos entre los diferentes fragmentos, se cementarán. El proceso de compactación y cementación se denomina litificación.
Las rocas sedimentarias pueden contener fósiles y forman estratos o capas paralelas que, en ocasiones, se encuentran plegados o fallados.
Tipos de rocas sedimentarias (pulsa sobre el enlace para ver el ejemplar):
- Detríticas: los sedimentos son fragmentos de rocas "arrancados" a la corteza por la erosión y transporte posteriormente hasta la cuenca de sedimentación por acción del viento, los ríos, un glaciar, las corrientes marinas, etc. Los fragmentos sedimentarios pueden ser:
- grandes (cantos rodados y gravas) > CONGLOMERADOS
- medianos (arenas) > ARENISCA
- finos (barros y lodos) > ARCILLITA.
- Orgánicas: los sedimentos son restos de organismos vivos:
-
- conchas de moluscos > CALIZA CONCHÍFERA
- madera > CARBÓN
- De precipitación química: los sedimentos son cristalitos de sales que estabán en disolución.
- cloruro sódico > HALITA O SAL GEMA
- carbonato cálcico > CALIZA LITOGRÁFICA
Rellenar huecos
Lee el párrafo que aparece abajo y complétalo las palabras siguiente: fósiles, detrítica, sedimentos, arenisca, estratos, litificación, rocas sedimentarias, compactación.
Las rocas metamórficas
Las rocas metamórficas se originan a partir de otras rocas cuando se las somete a metamorfismo; esto es, sufren transformaciones consistentes en la aparición de nuevos cristales minerales o la re-ordenación de los ya existentes, al ser sometidas a fuertes presiones y/o altas temperaturas ¡sin llegar a fundirlas!
A partir de:
- arcillitas > PIZARRA, MICACITA, MICAESQUISTO, GNEIS
- caliza > MÁRMOL
- arenisca silicea > CUARCITA
¡Muchas de estas rocas aparecen laminadas (esquistosidad)!
Rellenar huecos
Lee el párrafo que aparece abajo y complétalo las palabras siguientes: arcillita, metamosfismo, rocas metamórficas, pizarra, altas temperaturas, esquistosidad.
Las rocas magmáticas o ígneas
Las rocas magmáticas o ígneas se originan cuando se enfría una masa de magma (roca fundida).
Tipos de rocas magmáticas o ígneas (pulsa sobre el enlace para ver el ejemplar):
- Extrusivas o Volcánicas: El magma se enfría rápidamente en el exterior de la corteza, en contacto con el agua o el aire. Los cristales minerales son muy pequeños o inexistentes. ¡No es extraño que presenten vacuolas de aire! > BASALTO, LAVA VOLCÁNICA, PUMITA O PIEDRA PÓMEZ.
- Intrusivas: El magma se enfría lentamente en el interior de la corteza, permitiendo una buena cristalización.
-
- Plutónicas: El enfriamiento del magma se produce en la propia cámara magmática. > GRANITO
- Filonianas: El enfriamiento del magma se produce en el interior de grietas de la corteza. > APLITA, PÓRFIDO, PEGMATITA.
Rellenar huecos
Lee el párrafo que aparece abajo y complétalo con las palabras siguientes: magma, intrusiva, basalto, roca magmática, extrusiva, granito.
Los minerales. ¿Qué son los minerales?
Imagen Colección de minerales de José Luis León Nicolás en Flickr (CC BY-NC-SA)
Reflexión
La imagen muestra una colección de minerales. ¿Podrías indicar qué tienen en común todos ellos y en qué se diferencian?
La rama de la geología que estudia los minerales se llama mineralogía.
Los minerales presentan una estructura interna ordenada de sus átomos que es característica del tipo mineral, llamada estructura cristalina. Por ejemplo, la halita o sal común está compuesta por cloruro sódico (NaCl) cuyos átomos de cloro (Cl) y sodio (Na) se ordenan como puedes ver en la siguiente figura.
Con tiempo, espacio y reposo el edificio cristalino puede crecer en las tres direcciones del espacio hasta formar un cristal mineral que tendrá una forma geométrica característica del tipo mineral.
El siguiente vídeo muestra cómo puedes obtener cristales de sal común de manera sencilla.
Icono Youtube de desconocido en Wikipedia (Dominio Público)
Recuerda
Los cristales minerales se originan a partir de una disolución sobresaturada si el compuesto tiene espacio, tiempo y reposo para que el edificio cristalino crezca sin problemas en las tres direcciones del espacio.
Propiedades de los minerales
Galería de imágenes
Un mineral se diferencia de otro en las propiedades que tiene. Éstas se deben a su composición química y su estructura cristalina característica.
- COLOR: color del mineral. Puede ser: amarillo, verde, azul, rojo, blanco, negro, etc
- COLOR DE LA RAYA: color de la raya al frotar el mineral sobre una placa de porcelana porosa. ¡No siempre coincide con el color del mineral!
- BRILLO: manera especial de reflejar la luz. Puede ser: metálico, vítreo, sedoso, céreo, nacarado, etc
- DUREZA: resistencia a ser rayado. Se mide según la escala de Mohs desde el más blando (dureza 1: TALCO) al más duro (dureza 10: DIAMANTE)
- DENSIDAD: cantidad de materia en relación al volumen que ocupa. Hay minerales muy pesados y otros más ligeros.
- MAGNETISMO: se comportan como un imán.
- EXFOLIACIÓN: se rompen de manera especial, en finas láminas.
- SABOR: hay minerales de sabor salado, etc.
- ...
Caso práctico
El DIAMANTE y el GRAFITO son dos minerales compuestos por átomos de carbono (C), sin embargo sus propiedades son muy diferentes.
- DIAMANTE: es transparente y extremadamente duro. Utilizado el joyería y herramientas de cortado y pulido.
- GRAFITO: es de color negro opaco y muy blando. Se usa para hacer las minas de los lápices.
¿Cómo es posible que tengan propiedades tan distintas si ambos minerales presentan la misma composición química?
Tipos de minerales
Los minerales pueden ser (pulsa sobre el enlace para ver el ejemplar):
- Silicatos: Son los minerales más abundantes de las rocas. Están compuestos de Silicio (Si) y Oxígeno (O) con estructuras cristalinas diversas: CUARZO, MICA BIOTITA, MICA MOSCOVITA, OLIVINO, etc.
- No silicatos: Se clasifican según su composición química.
Identifica los siguientes minerales
¡El reto!
Caso práctico
La densidad (d) de un material, es una magnitud que indica la relación de su masa (m) respecto al volumen (v) que ocupa; esto es, da idea de lo "apretadas" que se encuentran sus partículas.
d = m / v
La masa se puede medir con una balanza y se expresa en gramos (g)
El volumen de un cuerpo irregular se mide observando el líquido que desplaza en una probeta y se expresa en mililitros (ml) o centímetros cúbidos (cm3).
La densidad se calcula dividiendo la masa entre el volumen y se expresa en g/cm3
¡El siguiente vídeo te explica el procedimiento!
¡Ahora es vuestro turno!
Te propongo que diseñéis en equipo un experimento que sirva para calcular la densidad del GRANITO y del BASALTO.
Deberéis usar un dispositivo móvil para grabarlo en vídeo y editarlo para subirlo a la cuenta youtube del profesor. Si os resulta muy complicado trabajar con imagen en movimiento, también podéis hacer una secuencia fotográfica para realizar una presentación que podréis guardar como vídeo.
Deberá tener una duración máxima de 3' e incluir:
1. Título
2. Instrumentos utilizados.
3. Explicación del procedimiento.
4. Cálculo de la densidad.
5. Indicar los componentes del equipo, curso y grupo.
¡Ánimo, seguro que os queda genial!
Autoevaluación
Reflexión
Hemos llegado al final de la Unidad Didáctica y ahora es el momento de valorar el proyecto realizado. ¡No podemos mejorar nuestro aprendizaje sin pararnos a reflexionar sobre las metas conseguidas!
Por eso es bueno que rellenes con sinceridad la siguiente rúbrica. ¡Pulsa sobre el icono!
Icono formulario de OpenClipart-Vectors en Pixabay (Dominio público)
Referencias
LEGISLATIVAS
- Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre, para la mejora de la calidad educativa (BOE 10/12/13)
- Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato. (BOE 03/01/15)
- Decreto 111/2016, de 14 de junio, por el que se establece la ordenación y el currículo de la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad Autónoma de Andalucía. (BOJA 28/06/16)
- Orden de 14 de julio de 2016, por la que se desarrolla el currículo correspondiente a la Educación Secundaria Obligatoria en la Comunidad Autónoma de Andalucía, se regulan determinados aspectos de la atención a la diversidad y se establece la ordenación de la evaluación del proceso de aprendizaje del alumnado. (BOJA 28/07/16)
SITIOS WEB
OTRAS FUENTES
Nuestro agradecimiento a todas las personas cuyos recursos se citan y utilizan en esta unidad.
Autoría y licencia
La geosfera. Las rocas y los minerales by José Luis León Nicolás
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