Los Minerales

Un mineral es un cuerpo sólido de composición inorgánica de origen natural, con estructuras internas ordenadas y con una composición química definida.

Características de los Minerales

• Cuerpo sólido y homogéneo: Los minerales son materiales sólidos. Esto excluye los estados líquidos o gaseosos de ciertas sustancias, como el agua o el mercurio. Homogéneo significa que contienen una unidad química, que puede ser cobre, grafito o diamante.
• Inorgánico: Este término indica que los minerales no pueden contener materiales producidos por seres vivos ni restos de los mismos. El carbón, el ámbar o las perlas no son minerales.
• Origen natural: Los minerales se originan en procesos naturales. Aunque actualmente es posible reproducir en un laboratorio las condiciones de formación de algunos minerales, estos no pueden considerarse auténticos minerales.
• Estructura interna ordenada: Los átomos que forman los minerales se disponen en el espacio de manera ordenada y fija, y dan lugar a una estructura cristalina.
• Composición química definida: Los elementos que componen un mineral son siempre los mismos y guardan entre ellos una proporción fija.

Propiedades de los Minerales

Además de su composición química, los minerales se pueden diferenciar por una serie de propiedades especiales, entre las que destacan la dureza, la fractura y exfoliación, el color, la raya, el brillo y la diafanidad o transparencia.

• Dureza: Es la resistencia que opone un mineral al ser rayado. Para medirla se emplea la escala de Mohs. Esta escala consta de 10 minerales ordenados según su dureza; el 1 es el más blando (es rayado por todos los demás) y el 10 el más duro (raya a todos los anteriores).
• Fractura y exfoliación: Según la forma de romperse al sufrir un impacto o un aumento de presión, los minerales pueden experimentar fractura o exfoliación.
  • En la fractura, el mineral se rompe en fragmentos cuyas formas pueden ser: concoidea (con superficies curvas y estrías concéntricas), astillosa (si la rotura es en fibras) o irregular (en trozos sin forma definida).
  • En la exfoliación, el mineral se rompe siguiendo determinadas direcciones que coinciden con caras planas de su estructura cristalina. Formas de exfoliación típicas son: cubos (como la galena o la pirita), láminas (como en las micas) y romboedros (como la calcita).
• Color: El color de un mineral es el que apreciamos en su superficie. Este color puede cambiar como resultado de reacciones químicas sufridas por el mineral.
• Raya: Es el color del polvo fino de un mineral. Se puede ver en una superficie áspera, como la de la porcelana sin barnizar.
• Brillo: Es el aspecto que muestra la superficie del mineral al reflejar la luz que incide sobre él. Puede ser: metálico (como el de los metales), sedoso (como en las sedas), nacarado (como el interior de las conchas) o adamantino (como el diamante).
• Diafanidad o transparencia: Es la capacidad de un mineral de dejar pasar la luz a su través. Los minerales pueden ser: transparentes (si permiten el paso de la luz y pueden verse imágenes a través de ellos), translúcidos (si dejan pasar la luz pero no pueden verse imágenes a su través) u opacos (si no dejan pasar ni la luz ni la imagen).

Minerales No Metálicos

• Grafito: En las minas de los lápices.
• Halita: Sal común en la industria alimentaria.
• Calcita: Como componente de rocas ornamentales (caliza y mármoles).
• Yeso: En la construcción (escayola) o como blanqueador de papel.
• Cuarzo: En su forma cristalizada, en instrumentos ópticos y en relojes; como componente de la arena, en construcción, obtención de cemento y cerámica, y en la fabricación de objetos de vidrio.
• Fluorita: En la industria química y óptica.

Minerales de Interés en Joyería

Entre los minerales de interés, distinguimos entre piedras preciosas y piedras semipreciosas u ornamentales.

• Piedras preciosas: Se denominan piedras preciosas aquellos minerales que destacan por su belleza (especialmente por su brillo, su transparencia y su color), por ser raros y difíciles de encontrar, y por su dureza, que los protege de su destrucción. Existen cuatro piedras preciosas: diamante, esmeralda, rubí y zafiro.
• Piedras semipreciosas: Son minerales utilizados también en la fabricación de joyas, pero al ser más abundantes que las piedras preciosas, tienen menor valor. Algunas son cristalinas, como la amatista, el cuarzo ahumado o el cuarzo rosado, y otras son sustancias no cristalinas (amorfas), como el jaspe, el ágata o el ópalo. Otras piedras semipreciosas son el topacio, la turquesa, la turmalina, el granate, el circón, el lapislázuli o la aguamarina.

Explotaciones de Minerales

Un yacimiento es una zona de la corteza en la que un mineral alcanza tal grado de concentración que hace rentable económicamente su explotación. Un mineral constituye una mena de un elemento químico (normalmente metálico) si contiene una cantidad explotable de dicho elemento.

• Subterráneas: Son un conjunto de pozos comunicados por túneles o galerías excavadas siguiendo las capas en las que aparece concentrado un mineral.
• A cielo abierto: Es una excavación en forma de embudo con los bordes escalonados que siguen el recorrido de las capas en las que se encuentra el mineral.

Las Rocas

Una roca es un agregado sólido constituido por un solo tipo de mineral o por varios, originados mediante un proceso natural. Atendiendo a su origen, las rocas pueden clasificarse en dos grandes grupos: endógenas y exógenas.

• Rocas magmáticas o ígneas: Originadas a partir de la consolidación de una masa de materiales fundidos denominada magma.
• Rocas metamórficas: Se obtienen por cambios en la estructura y en la composición de minerales de rocas preexistentes al aumentar la presión y la temperatura ejercidas sobre ellas.
• Rocas exógenas: Se forman en la superficie terrestre como consecuencia de la acción de procesos geológicos externos, como la meteorización, la erosión, el transporte y la sedimentación. Están constituidas por rocas sedimentarias.

Rocas Magmáticas

El magma es una masa fundida de materias sólidas constituidas por sólidos, líquidos y gaseosos originados en la base de la corteza y en las partes superiores del manto terrestre, donde la temperatura y la presión alcanzan valores muy elevados. Cuando el magma asciende a través de grietas, se enfría y solidifica, originándose las rocas magmáticas. Dependiendo del lugar en el que solidifica el magma, se pueden formar tres tipos: plutónicas, filonianas y volcánicas.

• Rocas plutónicas: El magma que las origina se enfría en profundidad, a varios kilómetros. Ejemplos: el granito, la sienita, la diorita o el gabro.
• Rocas filonianas: Proceden de fluidos magmáticos que se enfrían a velocidad media en el interior de grietas o fracturas de las rocas encajantes. El pórfido y la pegmatita son ejemplos de rocas filonianas.
• Rocas volcánicas: Si el magma alcanza la superficie terrestre, el enfriamiento es brusco y los minerales apenas tienen tiempo de cristalizar, dando lugar a las rocas volcánicas. En el basalto, los minerales no se ven con facilidad. En la obsidiana, ni siquiera han cristalizado. En la pumita (piedra pómez), se aprecian los huecos dejados por los gases al abandonar el magma.

Rocas Sedimentarias

Las rocas sedimentarias son rocas exógenas constituidas por la acumulación y compactación de pequeños fragmentos procedentes de la alteración de otras rocas de la corteza terrestre. Se dividen en detríticas y no detríticas.

• Rocas carbonatadas detríticas: Están formadas por la acumulación de fragmentos denominados granos o clastos, de diferentes formas y tamaños, procedentes de la alteración de otras rocas de la corteza terrestre. Según el tamaño y forma de los clastos, se forman conglomerados, areniscas y arcillas.
• Rocas sedimentarias no detríticas: Se forman mediante reacciones químicas de precipitación o evaporación en las que pueden intervenir o no los seres vivos. Se clasifican en carbonatadas, evaporíticas y rocas organógenas.
  • Rocas carbonatadas: Las más representativas son las calizas y las dolomías.
    • Rocas carbonatadas de origen químico: Formadas por reacciones químicas. Es el caso de las estalactitas y las estalagmitas, el travertino y las tobas calcáreas.
    • Rocas carbonatadas de origen orgánico: Se forman por la acumulación, compactación y cementación de restos de seres vivos. Ejemplos: calizas conchíferas y calizas coralinas.

Rocas Metamórficas

Las rocas metamórficas se originan habitualmente en zonas profundas de la corteza a partir de rocas magmáticas, sedimentarias o metamórficas ya existentes. El metamorfismo es el conjunto de cambios sufridos por una roca hasta convertirse en otra diferente. Durante el metamorfismo, la roca original no pierde en ningún momento su estado sólido.

La Estructura de la Tierra

¿Cómo se puede conocer el interior terrestre?

• Métodos directos: Son los que permiten recoger muestras de los materiales y analizarlos. Entre ellos destacan las explotaciones minerales, la perforación de pozos petrolíferos y la realización de sondeos profundos.
• Métodos indirectos: Son aquellos que aportan información sobre el estado de los materiales sin necesidad de entrar en contacto con ellos.

Divisiones en capas de la Tierra

Si atendemos a la composición de los materiales, la Tierra queda dividida, según el modelo geoquímico, en corteza, manto y núcleo. El modelo dinámico estudia el estado físico y la estructura de los materiales, y divide la Tierra en litosfera, astenosfera, mesosfera y endosfera.

La división geoquímica de la Tierra

• Corteza continental: Es la que forma los continentes. Tiene un espesor variable que oscila entre los 25 y los 70 km.
• Corteza oceánica: Es la capa que constituye los fondos oceánicos. Su espesor oscila entre 6 y 12 km.
• Manto: Es la capa situada por debajo de la corteza y se extiende hasta los 2900 km.
• Núcleo: Es la parte más interna de la Tierra y en la que se encuentran los materiales más densos. Está dividido en núcleo externo líquido (2900 a 5100 km) y un núcleo interno sólido (de 5100 a 6370 km).

La división dinámica de la Tierra

• Litosfera: Constituye la capa más externa y está compuesta por materiales en estado sólido.
• Astenosfera: Situada por debajo de la litosfera. Su espesor es variable según se encuentre en una zona u otra. Está formada por materiales fundidos, por lo que presenta un comportamiento plástico.
• Mesosfera: Comprende el resto del manto situado bajo la astenosfera y alcanzaría hasta los 2990 km de profundidad.
• Endosfera: Es la capa más interna y equivale a la zona ocupada por el núcleo externo y el núcleo interno.

La Atmósfera

La atmósfera es la mezcla de gases que rodea a la Tierra hasta una altura de unos 1000 km. A medida que nos alejamos de la superficie, se va haciendo más tenue hasta llegar a confundirse con el espacio exterior.

¿Cómo se formó la atmósfera?

Los cuerpos que chocaban entre sí para formar el planeta contenían en su interior distintos gases.

Evolución de la atmósfera

La primera atmósfera que se formó tenía una composición muy diferente a la actual.

La atmósfera actual

La atmósfera terrestre está compuesta principalmente por dos gases: nitrógeno y oxígeno. La atmósfera contiene vapor de agua procedente de la evaporación del agua del mar y de la transpiración de los seres vivos. Por último, no olvidemos que en la atmósfera también existen sustancias contaminantes producidas por el ser humano.

Un viaje por la atmósfera

• Exosfera
• Termosfera
• Mesosfera
• Estratosfera
• Troposfera: Comienza en la superficie y llega a una altura de 12 km. En ella se producen la mayoría de los fenómenos meteorológicos: nubes, precipitaciones, tormentas, viento.

El oxígeno

El oxígeno es un elemento muy importante para la vida en la Tierra, ya que la mayoría de los seres vivos lo utilizan en la respiración.

• Oxidación: Se produce cuando el oxígeno se combina con otras sustancias y forma un óxido.
• La respiración: También da lugar a reacciones de oxidación. El oxígeno que inspiramos es utilizado por nuestras células para oxidar parte del alimento que comemos lentamente, liberando una gran cantidad de energía.
• Combustión: Es una oxidación muy rápida en la que el objeto que arde se combina con el oxígeno atmosférico.

La capa de ozono estratosférico absorbe los rayos ultravioleta del Sol, de modo que impide que estos lleguen a la superficie. La exposición a estos rayos puede producir cáncer de piel o ceguera en el ser humano y en los animales terrestres.

Estudiamos el tiempo atmosférico

La meteorología estudia la atmósfera y los fenómenos atmosféricos, la causa que los produce y sus consecuencias.

El tiempo atmosférico se puede definir como el conjunto de características de la atmósfera (temperatura, humedad, presión, precipitación, viento) en un lugar y un momento concreto.

El clima es el promedio de condiciones atmosféricas de un lugar, deducidas de la observación del tiempo atmosférico durante años.

Humedad atmosférica

La humedad del aire se debe al vapor de agua que contiene. El aire caliente puede contener más vapor que el aire frío.

¿Cómo se forman las nubes?

La formación de nubes depende de dos factores: la humedad del aire y la temperatura. La niebla es una nube en contacto con la superficie terrestre. Si la humedad del aire condensa sobre las hojas de los vegetales u otras superficies, se forma el rocío. Si la temperatura baja por debajo de 0 ºC, el rocío se congela y se transforma en escarcha.

La presión atmosférica

La presión atmosférica es la presión (fuerza por unidad de superficie) que el aire ejerce sobre los cuerpos que están en su seno.

La precipitación

La precipitación es el agua caída en un lugar y un tiempo determinado, ya sea en forma de lluvia, nieve o granizo. Para medir la precipitación, se utiliza el pluviómetro, el aparato más sencillo, de 20 cm².

• Lluvia: Cuando las gotas de agua que forman las nubes son pequeñas, no caen porque el ascenso del aire caliente las mantiene suspendidas. Cuando las gotas aumentan de tamaño, caen y dan lugar a las precipitaciones en forma de lluvia.
• Nieve: Se forman pequeños cristales de hielo y caen al suelo en forma de copos de nieve.
• Granizo: Se forma a partir de agua a una temperatura inferior a 0 ºC. Cuando las bolas de hielo son muy grandes, se llaman pedriscos.

El viento

El viento es el aire que se mueve horizontalmente sobre la superficie terrestre. Para medir el viento, hay que tener en cuenta su dirección y su velocidad.

• Dirección del viento: El instrumento necesario para medirla es la veleta, muy conocida y de diseños variados.
• Velocidad del viento: Para medirla, suele utilizarse un anemómetro de cazoletas semiesféricas que giran impulsadas por el viento.

El arcoíris

Ese precioso arco de colores denominado arcoíris a veces podemos verlo cuando cesa la lluvia o después de una tormenta. Lo que produce este fenómeno óptico es la luz del Sol. Al atravesar las gotas de agua que quedan suspendidas en el aire, se desvía de su trayectoria, pero cada color se desvía en un ángulo diferente, por lo que la luz se descompone en los colores que la forman. La próxima vez que lo veas, fíjate un poco más: podrás ver un arcoíris secundario.

Las auroras

Del Sol no solo recibimos energía, además nos llegan partículas con carga eléctrica, fenómeno que conocemos como viento solar. Dichas partículas, al entrar en la atmósfera, producen las auroras, un efecto luminoso semejante a cortinas de luz en distintos colores. Por ello, se llaman boreales las del Polo Norte y australes las del Polo Sur.