La Tierra esta compuesta por varias capas (según modelo Geostático).
1) Corteza: capa superficial que se extiende 9 Km bajo los océanos y 35 Km bajo los continentes. Limita con la discontinuidad de Mohorovicic (fina franja con cambio en la densidad). Tiene un espesor entre 6 y 40 Km y corresponde solo al 1% de la masa terrestre. Se divide en:
a) Corteza continental: tiene una densidad de 2,7 g/cm3, predomina la roca granito con 3800 años de antiguedad, formada por Si, Al, Fe, O y otros elementos.
b) Corteza oceanica: ocupa el 50% de la superficie terrestre. Posee roca basáltica de Fe, C, Si, S y tiene una densidad de 3 g/cm3.
2) Manto: capa intermedia, ubicada entre la discontinuidad de Mohorovicic y de Gütenberg. Posee densidad entre 3,5 y 5,6 g/cm3 y alcanza una profundidad de 2.800 Km. Equivale al 85 % de la masa terrestre. Se divide en dos segmentos:
a) Manto externo: las velocidades de las ondas sísmicas medidas en esta capa son típicamente de 8,0 a 8,2 km/s, que son mayores que las registradas en la corteza inferior (6,5 a 7,8 km/s). Los datos geofísicos demuestran que entre 50 y 200 km (o más en las zonas de subducción) de profundidad ocurre una disminución en la velocidad de las ondas P (longitudinales) y una fuerte atenuación de las ondas S (transversales), de ahí que esta región sea conocida como zona de baja velocidad.
b) Manto interno: el manto inferior (o manto interno) se inicia cerca de los 650 km de profundidad y se extiende hasta a la discontinuidad de Gütemberg, situada a 2.700 - 2.890 km de profundidad, en la transición al núcleo. La densidad en esta región aumenta linealmente de 4,6 a 5,5. Aparentemente, en el manto inferior no ocurre ningún cambio de fase importante, a pesar de que se dan pequeños gradientes en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas a los 1.230 km y 1.540 km de profundidad. De esta forma, se cree que el aumento en la velocidad de las ondas sísmicas debe ocurrir principalmente como resultado de la compactación de un material de composición uniforme. Se han propuesto varios modelos que sugieren que el manto inferior contiene más hierro que el manto superior.
3) Núcleo: capa más interna de la Tierra ubicada a 3.000 Km de profundidad; constituido por Fe y Ni. Se divide en dos segmentos:
a) Núcleo externo: parcialmente fundido de 2300 Km; temperaturas de 5000°C
b) Núcleo interno: estructura sólida de Fe
Según en modelo Geodinámico:
1. Litósfera: abarca la corteza y parte superior del manto
2. Astenósfera: porción del manto de comportamiento fluido
3. Mesósfera: equivalente al manto inferior, compuesto por rocas muy calientes y con plasticidad. Formada por Fe y Mg
4. Capa D: zona de transición entre mesósfera y endósfera. Con rocas a altas temperaturas y que son expulsadas hacia el exterior a través de un volcan.
5. Endósfera: formada por una capa líquida más externa y otra sólida interna muy densa.
----------------------------------------------------------------
Litósfera (Esfera de Roca)
Las rocas se clasifican de la siguiente manera:
1. Rocas ígneas o magmáticas: Se producen por enfriamiento del magma, constituida por silicatos, vapor de agua a 1000°C. Se clasifican en dos grupos:
a) Plutónicas o intrusitas: magma enfriado lentamente y a gran profundidad: granito.b) Volcánicas o extrusivas: enfriamiento rápido cuando el magma sale a la superficie en forma de lava: piedra pómez
2. Roca sedimentaria: formada por fragmentos derivados de otras rocas erosionadas por cambios de temperatura, acción del agua, el viento o el hielo; lo que le da un aspecto de conjunto de sustancias distintas. Dichos fragmentos sedimentan en ríos, lagos u océanos y solidifican por temperatura y presión en un proceso llamado "diagenesis".
3. Rocas metamórficas: originados por cambios de temperatura, humedad y presión de rocas ígneas o sedimentarias. Se caracterizan por ser foliadas (forman láminas).
----------------------------------------------------------------
Origen de nuestro suelo
El suelo es la primera capa que cubre la Tierra formada por una fracción mineral proveniente de la desintegración progresiva de las rocas y una fracción de materia orgánica, proveniente de la descomposición de materia producida por seres vivos en presencia de agua y aire. Su origen se remonta a 350 millones de años atrás y ha evolucionado constantemente. Se forma por la desintegración de la roca madre por factores como viento, lluvia, cambios de temperatura, descomposición química de minerales, acción desintegradora de hongos, raices, microorganismos, topografía, relieve, etc.
Factores que forman el suelo:
1. Roca: cualquier roca constituye el sustrato para aportar partículas.2. Organismos: la vegetación, la fauna y los microorganismos van desintegrando el suelo. Al morir los organismos, sus restos orgánicos se mezclan con las partículas minerales y forman el humus (descomposición de material orgánico), el suelo fértil.
3. Clima: regula el aporte de agua y la temperatura.
4. Topografía: dependiendo de la ubicación, los suelos como montañas, valles, costas, se ven expuestos a procesos erosivos distintos.
5. Tiempo: el suelo se forma de 1 a 0,001 mm al año.
----------------------------------------------------------------
Características y propiedades de los suelos
Los suelos se van produciendo en capas o estratos u horizontes:
a) Horizonte A: capa superficial de estructura granular. Posee mucha materia orgánica.
b) Horizonte B: conocido como subsuelo y esta formado por minerales y humus.
c) Horizonte C: zona de contacto entre el suelo y la roca de diversos tamaños, producto de la desintegración de la roca madre.
d) Horizonte R: capa más profunda constituida por roca madre sin alteraciones.
Propiedades:
1. Color: suelos oscuros poseen humus; suelos rojizos son drenados y poseen óxidos de hierro. Suelos amarillos son mal drenados y de escasa fertilidad; los grises poseen sales alcalinas y carbonatos de Calcio, son salinos y estériles.
2. Textura: Los suelos estan hechos por partículas de distinto tamaño. Existe una escala granulométrica.
a) Suelos finos (arcilla) <0,002>
b) Suelos finos (limo) 0,002 - 0,02 mm de diámetro
c) Suelos granulares (Arena fina) 0,02-0,2 mm de diámetro
d) Suelos granulares (Arena gruesa) 0,2 - 2 mm de diámetro
e) Suelos granulares (Grava) 2- 20 mm de diámetro
f) Suelos granulares (Guijarro): >20 mm de diámetro
3. Estructura: Las partículas se encuentran agrupadas en agregados llamados peds o terrones, los que se repiten y forman la estructura del suelo. Algunas formas son:
a) Migajosa: agregados porosos y esféricos.
b) Granular: agregados poco porosos y mas compactos.
c) Prismática: agregados en dirección vertical.
d) Laminar: agregados en dirección horizontal.
e) Dispersa: polvorientos y muy finos.
4. Porosidad: porcentaje total de espacios libres y depende de la estructura y textura:
a) Macroporosidad: poros mayores o igual a 0,008 mm. Circula el aire y el agua con gran facilidad.
b) Microporosidad: poros menores a 0,008 mm. Pueden retener gran cantidad de agua.
5. Grado de acidez: el pH representa el contenido de protones existentes en solución. Si el pH es alto, la concentración de protones es baja (básico), la arcilla se dispersa destruyendo su estructura. Si el pH es bajo, es decir, la concentración de protones es alta (ácido) la composición de los minerales se altera y desestabiliza el suelo. El pH ideal para las plantas es entre 6 - 7,5.
Los suelos son una mezcla de partículas y se clasifique según el tipo que predomine, lo que le otorga una textura característica:
a) Suelos rocosos: no hay horizonte A ni B. Son duros e impermeables por ser rocosos.
b) Suelos arenosos: tiene partículas muy sueltas, un aspecto poroso y de alta permeabilidad. No retienen agua.
c) Suelos arcillosos: de partículas sueltas pero compactas. Tienen textura blanda, permeable y retienen agua.
d) Suelos orgánicos: ricos en materia orgánica, permeables y esponjosos. Retienen el agua y son fértiles.
Suelos Vegetales
Poseen una proporcion adecuada de N, P y K.
Mezcla de arcilla y limo que retienen agua y permite la circulación del aire.
Pequeñas cantidades de arena y grava para dar porosidad al suelo.
----------------------------------------------------------------
El suelo en peligro
El suelo se degrada por diversos factores naturales o artificiales, poniendo en peligro las cadenas troficas. Entre las causas:
a) Uso irracional del suelo
b) Abandono de las tierrasc) Deforestación
d) Incendios forestales
e) Expansion humana
f) Expansión industrial
g) Innundaciones
h) Explosiones volcánicas
i) Vientos
j) Terremotos
Consecuencias:
a) Erosión: remoción de partículas del suelo por acción del agua, vientos o por causa humana.
b) Desertificación: perdida progresiva de la calidad y potencial biológico del suelo, por variaciones climáticas y actividades humanas.
c) Contaminación: incorporación de sustancias extrañas al suelo, sean tóxicas o no, alterando las propiedades físicas y/o químicas. Ej. pesticidas.
d) Salinización: la concentracion de sales aumentan excesivamente.
----------------------------------------------------------------
Propiedades de los Minerales y escala Mohs
Escala de Mohs: Frederich Mohs en 1812 formuló una escala de dureza de 10 niveles.
Conceptos
1. Exfoliación: es la tendencia a formar trozos planos al romperse por acción de una fuerza
2. Fractura: tendencia a adquirir formas curvas, irregulares o astillosas cuando se golpea.
3. Tenacidad: resistencia que opone un mineral a ser fracturado o exfoliado. Si un mineral no opone resistencia, se habla de fragilidad.
4. Dureza: resistencia del mineral a ser rayado en su superficie lisa (escala de Mohs)
5. Ductilidad: propiedad que permite a algunos minerales estirarse para obtener hilos finos.
6. Maleabilidad: propiedad de ciertos minerales para laminarse sin romperse.
----------------------------------------------------------------
Minerales de Chile
La explotación y utilización de minerales en Chile se habría iniciado al menos 200 años antes de la llegada de los españoles, quienes llegaron principalmente buscando oro y plata. La extracción mineral se clasifica en 4 grupos:
Minerales no metálicos
Grupo I: Recursos salinos de depósitos y de salmueras del norte de Chile: salitre (nitrato de potasio, nitrato de sodio y salitre potásico); yodo (yodo, yoduros y yodatos); sales de litio (carbonato y cloruro); boratos (ácido bórico y bórax refinado); cloruro de sodio; sales potásicas (cloruro y sulfato).
Grupo II: de bajo valor unitario y altos volúmenes de producción: carbonato de calcio (caliza para cemento y cal); yeso; puzolana (para cemento); arcillas; óxido de hierro (cemento y pigmentos); pirofilitas (cerámicas); cemento; cal.
Grupo III: productos diversos, recursos abundantes y producción mediana: fosfatos (guano); arcillas caoliníferas (caolín, arcillas refractarias); recursos silíceos (sílice, cuarzo); sulfato de sodio; diatomita; azufre; carbonato de calcio; talco; feldespato; rocas (mármol, granito), bentonita (cálcica y sódica).
Grupo IV: escaso a nivel nacional, pero de importancia a nivel de consumo. Son importados.
Carbonato de sodio; magnesio (dolomita, magnesia, magnesita); asbesto; óxido de aluminio (alúmina, bauxita); cromita; grafito natural; andalusita; fluorita; mica.
Mineral metálico
Cobre, hierro, molibdeno, manganeso, plomo, zinc, oro y plata.
----------------------------------------------------------------
Cobre
Características: metal rojizo, de densidad 8,92 g/cm3, funde a 1.083°C y ebulle a 2310°C, resistente a la corrosión, ductilidad y maleabilidad, conductor de electricidad, conductor térmico.
Proceso de obtensión: extracción del yacimiento por tronadura, cargado, chancado (fragmentos de 1,2 cm) y molienda (fragmentos de 0,18 mm). Flotación (se agrega agua hasta formar un fluido lechoso). El resto del proceso varía si se trata de cuprita (Cu2O), calcopirita (CuFeS2) o la bornita (Cu5FeS4).
En el caso de minerales sulfurados, la flotación consiste en mezclar la pulpa obtenida con sustancias químicas espumantes que producen burbujas de aire, que separan el cobre de las impurezas (en este proceso se obtiene MoS2 y MoO3), hasta lograr un 31% de pureza. Posteriormente se retira el exceso de agua del concentrado mediante una filtración y secado, y luego se dirige a la fundición en hornos (obtensión de cobre blister con 99,5% de pureza gracias a la separación del Fe, S y Si. Finalmente el cobre blister es sometido a pirorrefinación (refinación a fuego), para eliminar el porcentaje de oxígeno, llegando a concentraciones de 99,7% de cobre RAF (refinado a fuego).
Electrorefinación (elecrólisis y cosecha de cátodos): El proceso se lleva a cabo en una celda electrolítica con 30 planchas alternadas de cobre RAF y 31 cátodos (planchas de cobre puro). Este proceso logra una purificación del 99,99%. La electrólisis consiste en hacer pasar una corriente eléctrica por una solución de ácido sulfúrico y agua. El ion sulfato (SO42-) ataca al ánodo de cobre formando una solución de CuSO4 denominada electrolito. Al aplicar una corriente eléctrica, se forman iones SO42- que es atraido por el ánodo (polo +) y el catión (Cu+2) es atraido por el cátodo (polo -). El anión SO42- ataca al ánodo para formar sulfato de cobre, el que se ioniza en la solución liberando cobre como catión que migra al cátodo y se deposita en él. El ion sulfato liberado migra al ánodo y vuelve a formar sulfato de cobre, que va a la solución recomenzando la reacción.
En el caso de minerales oxidados, despues de la molienda, el mineral entra a un proceso de lixiviación, que consiste en tratar el material molido con una solución de ácido sulfúrico para obtener sulfato de cobre de concentración 9 g/L, llamado PLS. Este PLS es sometido a la acción de solventes orgánicos que capturan los iones de cobre (II) (Cu+2) y que permite eliminar el Fe, Al y Mn, alcanzando una concentración de 45 g/L (extracción por solvente). El proceso finaliza cuando la solución de sulfato de Cu es sometida a electroobtensión, es decir, llevar el CuSO4 a piscinas con ánodos y cátodos. El ánodo es una placa de acero inoxidable (polo+). El cátodo es una placa de acero inoxidable (polo-). El cobre del sulfato de cobre es atraído por el cátodo y migra hasta depositarse en la superficie, obteniendose cobre con un 99,8% de pureza.
