UNIDAD 2 – LOS MATERIALES TERRESTRES

1. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA GEOSFERA

1.1 Estructura de la Tierra

La Tierra tiene un radio de más de 6.000 kilómetros (6.371 km). Interpretando las ondas sísmicas registradas al producirse los terremotos, los geólogos han podido elaborar un modelo de la estructura interna de nuestro planeta.

Desde la superficie hasta el centro encontramos 3 capas diferenciadas.

• La corteza terrestre. Se divide en:
• Corteza oceánica: forma los fondos marinos y tiene un espesor medio de 10 km.
• Corteza continental: forma los continentes y alcanza un espesor de 70 km.
• El manto alcanza los 2.900 km de profundidad. Está formado por materiales más densos que alcanzan una temperatura entre 1.000 y 4.000º C. Se distingue un manto superior (que llega a los 700 km de profundidad) y un manto inferior.
• El núcleo es la zona más interna del planeta. También tiene dos capas: el núcleo externo (en estado líquido, alcanzando los 5.150 km de profundidad) y el núcleo interno (sólido, hasta el centro de la tierra). El núcleo sobrepasa los 4.000 ºC

1.2 Composición de las capas

La roca predominante en la corteza continental es el granito, mientras en la oceánica es el basalto. El manto está compuesto por rocas mucho más rígidas y densas, abundando las peridotitas. El núcleo está formado por una aleación de hierro y níquel.

1.3 Tectónica de placas

La capa externa del manto junto con la corteza, forman la litosfera. La litosfera flota sobre una capa de unos 100 km de espesor denominada astenosfera. Los materiales rocosos de la astenosfera describen un recorrido cíclico, ascendiendo cuando se calientan y descendiendo cuando se enfrían: son las corrientes de convección. La litosfera está fragmentada en placas que pueden ser de tres tipos: oceánicas, continentales o mixtas. En función de los cambios de temperatura que se producen en el interior de la Tierra, las placas litosféricas se desplazan. La tectónica de placas describe estos movimientos. Las placas pueden separarse (formándose entre ellas una zona con intensa actividad volcánica), chocando (en cuyo caso puede producirse un plegamiento de ambas o hundirse la más densa de las dos formándose una zona de subducción que también genera volcanes y terremotos) o deslizándose lateralmente una con respecto a otra.

1.4 Terremotos y volcanes

Cuando los materiales terrestres no pueden aguantar la presión generada entre las placas se produce un movimiento brusco de la corteza: un terremoto o seísmo. El punto en el interior de la corteza donde se origina el seísmo se denomina hipocentro. El punto sobre la superficie situado en la vertical del hipocentro es el epicentro, a partir del cual se propagan las ondas sísmicas superficiales.

Los volcanes son aberturas en la corteza terrestre por las que afloran materiales fundidos procedentes del manto superior. Las dorsales oceánicas son las zonas centrales en expansión del fondo de los océanos, en las que la actividad volcánica es continua.

2. LOS MINERALES Y LAS ROCAS

2.1 Los minerales

Un mineral es una combinación sólida y definida de elementos químicos, formada por procesos naturales. Las rocas están formadas por uno o varios minerales.

Para identificar los minerales observamos varias propiedades.

• El color.
• El brillo. Puede ser metálico, vítreo, diamantino, graso, nacarado, mate.
• El color de la raya. El polvillo que se produce al rayar un mineral puede coincidir, o no, con el de su superficie.
• La dureza. Se mide utilizando la escala de Mohs (1-10). Cada mineral raya a los que tienen un número igual o inferior al suyo, y es rayado por los que tienen un grado igual o superior.
• La fractura. Puede ser regular, laminar, ganchuda, cúbica, concoide (forma de concha) producir una superficie lisa o áspera, etc.
• La densidad. Es la relación entre la masa y el volumen del mineral.
• Su estructura y composición químicas.
• La cristalización. Al solidificarse los materiales pueden adquirir distintas formas: cúbica, piramidal, tubular, etc.

Hay otras características que nos pueden ayudar a identificar los minerales, como el fuerte olor del azufre o las propiedades magnéticas de la magnetita.

2.2 Tipos de rocas

La corteza terrestre se ve sometida a constantes modificaciones de los materiales que la componen. Estos cambios pueden deberse a procesos geológicos internos o externos. La corteza está formada por rocas.

Clasificamos las rocas según su formación:

• Ígneas (o magmáticas). Son de origen volcánico. Se forman como resultado de la solidificación del magma: si esta se produce en el interior de la Tierra obtendremos rocas plutónicas (como el granito) y si tiene lugar después de la erupción, solidificándose en la superficie, serán rocas volcánicas (como el basalto).
• Sedimentarias. Después de la erosión y el transporte producidos por los agentes geológicos externos, los materiales se depositan en cuencas de sedimentación, donde la acumulación sucesiva de capas da lugar a la formación de las rocas sedimentarias. A este tipo pertenecen, entre otras, la caliza y la arenisca.
• Metamórficas. A partir de rocas ígneas o sedimentarias, y debido a la presión y temperatura elevadas a las que son sometidas, se produce un cambio químico en la estructura de los materiales formándose las rocas metamórficas, como el mármol (formado a partir de calizas) o la pizarra (de arcillas).

2.3 Características y usos de las rocas

Las rocas están formadas por minerales que han sido sometidos a cambios físicos o químicos mediante procesos naturales. Pueden estar compuestas de uno o varios minerales. Si la unión de los minerales es fuerte, tendremos rocas resistentes (como el granito). Si el mineral (o minerales) que la compone es frágil tendremos una roca frágil (como la arcilla).

Para su uso, las rocas son sometidas a diversos procedimientos: desde el labrado y pulido del mármol de una escultura hasta los procesos químicos para la obtención de derivados del petróleo, pasando por la cocción, barnizado y decorado de la arcilla.

Según sus propiedades las rocas tienen distintas usos.

• Como materiales de construcción. Sea por su resistencia, su carácter decorativo o su capacidad de aislamiento térmico. El cemento se obtiene de la caliza y ciertas arcillas. Del yeso obtenemos escayola. La arcilla se utiliza para elaborar ladrillos y tejas; el mármol, para las esculturas, mobiliario urbano o de jardín; la pizarra, para hacer tejados; el granito o el mármol para encimeras, escalones, etc.
• Para hacer recipientes. Desde la Prehistoria, la arcilla ha sido utilizada para elaborar vasijas, vasos, tinajas, platos, etc.
• Como combustibles. De carbón y petróleo (rocas sedimentarias) se obtiene gasolinas, gasóleos, gas.
• Para la industria química. A partir del petróleo se elaboran fibras sintéticas, plásticos, pinturas, etc.

2.4 Rocas más frecuentes

Magmáticas
	Basalto (volcánica). Roca muy densa y dura formada por minerales de color negro y oscuro (como el piroxeno o la olivina). Es la roca más común de la Naturaleza y cubre la mayoría del fondo oceánico.
	Granito (plutónica). Formado por 3 minerales: cuarzo, feldespato y mica. Es la roca más abundante de la corteza continental. De grano grueso y gran dureza.
Sedimentarias
	Carbón. De color negro. Mancha las manos, o superfices porosas. Formado a partir de la acumulación de sustancias vegetales en una cuenca de sedimentación de poca profundidad. Existen varios tipos, clasificados según el contenido de carbono, la capacidad calorífica y otros rasgos. Turba, hulla, antracita.
	Petróleo. Formado a partir de la transformación de materia orgánica marina (algas, zooplancton) acumulada con arcilla en fosas marinas. Es líquido, negro y espeso.
	Arcilla. Formada por arcilla compacta. De distintos colores. Huele a tierra húmeda si la mojamos.
	Arenisca. Constituida por la acumulación de granos de arena.
	Caliza. Compuesta mayoritariamente por carbonato de calcio, que reacciona con efervescencia en presencia de ácidos. La encontramos por ejemplo, en las estalactitas y estalagmitas.
	Yeso. Formado a partir del precipitado de agua con sales disueltas de yeso mineral. Suele ser incoloro, blanco o gris. Se raya con la uña produciendo una raya blanca.
Metamórficas
	Pizarra. Formada por la compactación de arcillas. Habitualmente de color negro azulado o grisáceo. Su superficie tiene un ligero brillo y al ser rayada produce polvo blanco. De grano fino, se separa en láminas.
	Mármol. Puede ser traslúcido o de colores variados (blanco, rojo, verde), presentando en ocasiones vetas de distinta tonalidad. Compuesto básicamente por carbonato cálcico, reacciona con efervescencia ante los ácidos.

2.5 Principales rocas y minerales del Principado de Asturias

Encontramos explotaciones de minerales y rocas en Asturias desde los primeros asentamientos humanos. Las más destacadas en la actualidad son las siguientes:

También se encuentran yacimientos minerales de: oro (Belmonte de Miranda, Salas, Tapia de Casariego), caolín (Salas, Tineo), magnetita (costa occidental), calcita, cinabrio, fluorita, casiterita, azurita, etc.

3. LA ATMÓSFERA

3.1 Composición y propiedades de la atmósfera.

La capa de gases que rodea la Tierra es la atmósfera. Los principales componentes de la atmósfera son los siguientes:

• Nitrógeno (N₂): 78,1%
• Oxígeno (O₂): 20,9%
• Argón (Ar): 0,93%
• Dióxido de carbono (CO₂): 0,04%
• Vapor de agua (H₂O) y otros gases (óxidos de azufre, de nitrógeno, ozono…) en proporción variable.

 

Las principales propiedades de la atmósfera son:

1. Contiene los gases imprescindibles para la vida.
2. Regula la temperatura. El vapor de agua y el dióxido de carbono se comportan igual que el cristal de un invernadero evitando los cambios bruscos de temperatura (efecto invernadero).
3. Filtra las radiaciones solares. La capa de ozono protege a los seres vivos de la acción dañina de los rayos ultravioleta.
4. Protege del impacto de objetos procedentes del espacio. Los cuerpos que caen continuamente del espacio se desintegran en la mayoría de los casos al penetrar en nuestra atmósfera (concretamente en la ionosfera).
5. Permite el transporte y las comunicaciones. Todas las aves, nubes, semillas, aviones, etc. pueden volar gracias a la resistencia que ofrece el aire. Así pueden sostenerse y desplazarse. Asimismo permite las comunicaciones ya que estas se realizan mediante ondas, a través del aire.
6. Modifica el suelo y determina el clima. Como agente geológico externo, la atmósfera modela el paisaje. En ella se producen los fenómenos meteorológicos. También es esencial aportando algunos elementos inorgánicos que forman el suelo.

3.2. Las capas de la atmósfera

1. Troposfera. Es la capa que está en contacto con la superficie terrestre. Tiene un espesor medio de unos 10 a 12 kilómetros. A medida que se sube, disminuye la temperatura. En ella tienen lugar los fenómenos meteorológicos.
2. Estratosfera. Se extiende desde la troposfera hasta una altura de 50 km. En ella se encuentra la capa de ozono que protege a los seres vivos de la acción dañina de los rayos ultravioleta procedentes del Sol, ya que los absorbe y convierte en calor.
3. Mesosfera. Se extiende desde la estratosfera hasta aproximadamente los 80 km de altura. La temperatura disminuye a medida que se sube y puede llegar hasta los -90º C. Es la zona más fría de la atmósfera.
4. Ionosfera (o termosfera). Se extiende desde la mesosfera hasta aproximadamente una altura de 500 km. Los gases son muy escasos y está formada principalmente por iones (átomos cargados eléctricamente), estos forman capas conductoras de electricidad que funcionan como espejos y son capaces de reflejar las ondas de radio y televisión y permitir comunicaciones a grandes distancias. Es en esta capa donde los meteoritos comienzan a arder y ser desintegrados antes de alcanzar la Tierra, dando lugar a unos fenómenos luminosos llamados estrellas fugaces.
5. Exosfera. Es la capa más exterior de la atmósfera. La acción de la gravedad terrestre va desapareciendo progresivamente y muchos átomos escapan hacia el espacio.

3.3 La contaminación atmosférica

Ya hemos visto que los gases que componen el aire de la atmósfera son imprescindibles para la vida terrestre. La contaminación atmosférica se produce cuando en el aire encontramos sustancias o formas de energía que alteran su calidad de tal manera que implica riesgo, daño o molestias graves para los seres vivos y bienes de cualquier naturaleza.

Elementos contaminantes:

• Sustancias químicas (como los aerosoles).
• Gases (óxidos de azufre o nitrógeno, hidrocarburos, monóxido de carbono).
• Metales pesados (que no son biodegradables).
• Sustancias orgánicas (fuegos forestales, plantas vivas o en descomposición).
• Formas de energía (radioactividad, contaminación acústica).

Consecuencias de la contaminación:

• Alteraciones climáticas debidas al efecto invernadero.
• Pérdida de la capa de ozono.
• Lluvia ácida.

Medidas para evitar la contaminación atmosférica:

• Aplicar leyes protectoras de la atmósfera (como las que promovía el protocolo de Kyoto en 1997).
• Usar catalizadores en vehículos y filtros industriales.
• Utilizar calefacciones menos contaminantes.
• Facilitar el reciclado.
• Evitar el uso de aerosoles.
• Controlar el gasto energético.

Algunos gases de la atmósfera (principalmente CO₂ y H₂O) retienen parte de la energía que emite el suelo tras haber sido calentado por los rayos del sol, evitando que la energía solar recibida por la Tierra vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala planetaria un efecto similar al que tiene lugar en un invernadero. En la actualidad, el efecto invernadero se está viendo incrementado en la Tierra por la emisión excesiva de ciertos gases (como el dióxido de carbono y el metano) debida a la actividad económica humana.

4. LA HIDROSFERA

Las tres cuartas partes (75%) de la superficie terrestre están cubiertas de agua: es la hidrosfera. Está formada por los océanos, mares, ríos, lagos, aguas subterráneas y glaciares.

Todos los seres vivos necesitan agua para poder desarrollar las funciones vitales. Las propiedades que la hacen imprescindible para la vida en la Tierra son las siguientes:

• El agua es un buen disolvente. Casi toda nuestra sangre es agua; para expulsar sustancias tóxicas lo hacemos mediante la orina o el sudor; para absorber las sustancias minerales del suelo las plantas necesitan agua; el agua de mares y océanos conserva oxígeno en disolución que permite respirar a los peces.
• El agua regula la temperatura del medio. No es buena conductora del calor, por eso en lugares próximos al mar, o grandes extensiones de agua, los cambios de temperatura son menos pronunciados. Los climas costeros son más suaves.
• El agua alcanza su máxima densidad en estado líquido (40º C). Debido a esta circunstancia física, el hielo (menos denso) flota sobre el agua líquida y, en consecuencia, los organismos acuáticos sobreviven durante el invierno o las heladas.

Las grandes masas de agua regulan la temperatura de las zonas terrestres cercanas, pero además el ciclo del agua en la naturaleza (que estudiaremos más adelante) determinará las precipitaciones y el grado de humedad ambiental, por lo que la hidrosfera interviene en gran medida en el clima.

El agua es también un agente geológico externo que determina el relieve. Las aguas salvajes (sin cauce fijo), los torrentes (con cauce fijo pero sin caudal continuo), los ríos (con cauce fijo y caudal continuo, aún pudiendo variar según la estación del año o las precipitaciones), las aguas subterráneas (que forman cavernas, estalactitas y estalagmitas), las aguas marinas y los glaciares, todos ellos, provocan de distintas maneras la erosión, transporte y sedimentación de materiales terrestres para cambiar el relieve y establecer el paisaje.

El 97% del agua que forma la hidrosfera es agua salada en estado líquido (mares y océanos). Sólo un 3% es agua dulce.

Dentro del agua dulce:

• El 79% está en forma sólida (hielo y nieve) en los polos y glaciares.
• El 20% son aguas subterráneas en estado líquido.
• Y sólo un 1% del agua dulce en estado líquido forma parte de los ríos y lagos, el suelo, los seres vivos y la atmósfera terrestre en forma de vapor.

Del porcentaje de agua dulce disponible para los seres vivos sólo el 0,01% puede destinarse al consumo humano.

Porcentajes

El agua de la hidrosfera aparece, por tanto, en los tres estados: sólido (hielo, nieve), líquido (mares, ríos, lagos, nubes, seres vivos) y gaseoso (vapor de agua en el aire). Al variar la temperatura, de forma natural, el agua cambia su estado:

• de líquido a gaseoso: evaporación.
• de gaseoso a líquido: condensación.
• de líquido a sólido: congelación.
• de sólido a líquido: fusión.
• de sólido a gaseoso: sublimación.
• de gaseoso a sólido: sublimación inversa.

El agua cambia su estado líquido a sólido (o viceversa) a 0º C, es la temperatura de fusión. El cambio de líquido a gas (o a la inversa) se produce a 100º C, es la temperatura de ebullición.

4.1. El ciclo del agua

Se denomina ciclo del agua al conjunto de procesos mediante los cuales el agua circula, describiendo un recorrido cíclico, desde la atmósfera hasta la superficie terrestre y de nuevo a la atmósfera.

La energía solar, en forma de calor, evapora el agua de la tierra y de los océanos que, junto con la que desprenden las plantas durante la transpiración, asciende en la atmósfera y al enfriarse se condensa originando las nubes. Por medio de las precipitaciones, el agua regresa a la superficie terrestre en forma de lluvia, nieve o granizo. Parte circula por la superficie y otra parte se infiltra formando aguas subterráneas. Finalmente vuelve a los mares y océanos, para completar el ciclo.

4.2 Embalses y aguas subterráneas

El agua dulce que consumimos procede de la superficie del planeta (lagos o ríos) o del subsuelo (aguas subterráneas). Para aprovechar más eficazmente el agua de los ríos se construyen embalses, estos retienen el agua mediante una presa y permiten acumular grandes cantidades evitando que se pierda en su salida hacia el mar.

Las aguas subterráneas suministran, mediante pozos, más del 30% del total del abastecimiento urbano en España.

Las condiciones que debe reunir el agua dependen del uso al que se destine: no se precisa la misma calidad de agua para beber (agua potable) que para regar o producir energía hidroeléctrica.

4.3 La depuración del agua

La potabilización es el proceso mediante el cual se retiran todas las impurezas y se eliminan todos los gérmenes que pueda contener el agua haciéndola apta para el consumo humano.

La depuración consiste en el tratamiento de aguas residuales urbanas con el objeto de reutilizarlas (destinándolas, por ejemplo, al riego o al uso industrial) o para verterlas al río o al mar sin que ocasionen problemas de contaminación. Este proceso se lleva a cabo en plantas depuradoras siguiendo estos pasos:

• Decantación. Se filtran los residuos sólidos de gran tamaño, almacenando el agua al aire libre.
• Tratamiento biológico. Agregando bacterias y agitando el agua para mezclarla bien con oxígeno, se consumen los residuos orgánicos que pudiera contener en disolución.
• Decantación secundaria. Tras la acción de las bacterias, se filtran los lodos residuales y se desinfecta el agua antes de devolverla a la naturaleza (ríos, mares).

4.4 Ríos y aguas subterráneas en Asturias

Los recursos hídricos del Principado de Asturias se utilizan tanto para el consumo humano (directamente) como para usos industriales u obtención de energía eléctrica (de forma indirecta). El aumento en la demanda de agua, junto con la reducción e irregularidad de las precipitaciones en la Comunidad, han propiciado la necesidad creciente de explotar nuestras aguas subterráneas.

Los ríos de Asturias forman parte de la vertiente cantábrica. Estas son sus características:

• Son de corta longitud (ya que nacen en la Cordillera Cantábrica, una cadena montañosa cercana al mar).
• Son muy caudalosos (debido a las lluvias abundantes).
• Son de régimen regular (debido a las frecuentes lluvias en otoño e invierno y el deshielo primaveral).

Dentro de los ríos asturianos podemos destacar: el Nalón, el Narcea, el Eo, el Navia, el Sella y el Deva. En muchos de ellos se han construido embalses que permiten: regular el consumo de agua, hacer un uso industrial y generar energía eléctrica. Algunos embalses importantes son: La Barca (río Narcea), Tanes y Alfilorios (río Nalón), Salime, Arbón y Doiras (rio Navia).

5. LA BIOSFERA

5.1 Concepto de Biosfera

La biosfera es la zona de la tierra habitada por los seres vivos. La mayoría de los seres vivos se encuentran en una zona estrecha situada entre los 3000 metros de altitud y los 2000 metros de profundidad bajo el nivel del mar. En esta capa se encuentran las condiciones más adecuadas de luz, temperatura y humedad para el desarrollo de la vida.

No obstante, los límites de la biosfera son más amplios. Existen seres vivos que habitan en las zonas más profundas del mar, las fosas oceánicas, en algunos casos se ha más de 10000 metros de profundidad. También se han encontrado bacterias en la atmósfera, a unos 10000 metros de altura. Por eso, se suele decir que la biósfera abarca una franja de 20 kilómetros de espesor en la superficie de la Tierra.

La biósfera comprende una enorme variedad de ecosistemas, tanto en el medio acuático como en el terrestre. Cada ecosistema tiene unas condiciones ambientales determinadas y unas poblaciones de seres vivos que lo hacen diferente de los demás ecosistemas.

Para conservar ejemplos de esta diversidad, la UNESCO ha promovido la declaración de numerosas reservas de la biosfera, espacios naturales que gozan de una protección especial por su importancia. En todo el mundo hay más de 630 reservas de la biósfera en 120 países que forman una amplia muestra de los ecosistemas de nuestro planeta. De ellas, 5 se encuentran en Asturias:

• Parque Nacional de Picos de Europa
• Parque Natural de Redes
• Parque Natural de Somiedo
• Parque Natural de Las Ubiñas – La Mesa
• Reserva Natural integral de Muniellos

5.2. Características que hicieron de la Tierra un planeta apto para la vida

Veamos a continuación las características que han convertido a la Tierra en un planeta habitable:

• La distancia que separa la Tierra del Sol, las características de sus movimientos de rotación y traslación y la inclinación del eje de rotación terrestre. Estos factores permiten, que nuestro planeta reciba la luz y el calor suficientes para mantener unas temperaturas medias muy suaves, adecuadas para el desarrollo de la vida.
• Presencia de una atmósfera protectora, por una parte protege al planeta de las radiaciones ultravioletas e infrarrojas del sol y, por otra, contribuye a suavizar las temperaturas gracias al efecto invernadero.
• La existencia de agua líquida. Las temperaturas que mantiene nuestro planeta evitan una evaporación excesiva y permiten que el agua permanezca mayoritariamente en estado líquido.
• La presencia de elementos químicos fundamentales. La combinación del hidrógeno, el oxígeno, el carbono y el nitrógeno da lugar a los compuestos básicos con los que se construye la materia viva