50

3 La geosfera

Observa

Elabora -

-

afegir 10 paraules o frases més

Rutina de pensament

Algunes mitologies antigues descrivien el món on vivien com una gran illa que surava sobre un immens mar. Avui dia sabem que vivim en un planeta amb forma de geoide compost per terra, aigua, aire i éssers vius. Coneixerem la composició de la part sòlida de la Terra, així com la seva estructura interna.

CONTINGUTS

Ciència al teu abast:

51

52 Unitat 1

1. Les capes de la TerraLa Terra és un planeta d’aspecte blavós vist des de l’espai; per aquest motiu, també se l’anomena el planeta blau. Aquest color es deu al fet que la superfície de la Terra està majoritàriament coberta per aigua.

A la Terra podem distingir quatre grans zones o capes: l’atmosfera, la geosfera, la hidrosfera i la biosfera.

En aquesta unitat ens centrarem en la geosfera, els seus mètodes d’estudi, les característiques de les seves parts i els materials que la componen.

1. Relaciona cadascun dels elements següents amb la capa del planeta Terra a la qual fan referència. Raona les respostes.

un bassal - un gat - una llamborda del carrer - el fum d’una xemeneia

L’atmosfera és la capa gasosa que envolta la geosfera i la hi-drosfera.

La hidrosfera és la capa d’aigua que recobreix parcialment la geosfera. Està formada per totes les formes d’aigua dolça i salada que trobem a la Terra.

La biosfera és el conjunt de tots els éssers vius del nos-tre planeta. És una capa constituïda per una gran varie-tat d’éssers vius, que poden trobar-se a la geosfera, la hidrosfera o l’atmosfera.

ActividadesActivitats

La geosfera és la part sòlida del planeta Terra. La seva part més ex-terna constitueix la superfície dels continents i el fons dels oceans i mars.

53La geosfera

1.1. Estudi de la geosferaDes de la Grècia clàssica, l’ésser humà s’ha interessat pel coneixement de la geosfera i les seves propietats. En l’actualitat, per a conèixer com és aquesta capa de la Terra s’utilitzen dos tipus de mètodes:

Mètodes directes. Consisteixen en l’estudi dels materials de la geosfera, com les roques de la superfície, els materials expulsats pels volcans i els extrets en les mines o en els sondatges. Els sondatges són perforacions de diversos quilòmetres de profunditat que tenen com a objectiu obtenir mostres de roques per a estudiar-les.

Aquests mètodes permeten conèixer la composició i l’estructura dels materials de la Terra !ns a uns 12 quilòmetres de profunditat, que és el límit assolit per les perforacions realitzades !ns ara.

Aquests 12 quilòmetres resulten una xifra molt petita comparada amb els més de 6 000 quilòmetres que hi ha !ns al centre del nostre planeta.

Mètodes indirectes. S’han dissenyat per a estudiar la part de la Terra que no podem conèixer directament amb les tècniques actuals. Es basen en l’estudi dels fenòmens que tenen lloc a l’interior de la Terra a partir dels efectes que produeixen a la superfície. El principal mètode és l’estudi dels terratrèmols i de les ones sísmiques que provoquen.

Les ones sísmiques s’originen en el punt de l’interior de la Terra en el qual es produeix un terratrèmol. Aquestes ones es propaguen en totes les direccions, travessant les roques i els materials fosos que troben al seu pas. Els canvis en la velocitat de propagació d’aquestes ones proporcionen informació sobre el tipus de material que ha travessat l’ona.

Els cientí!cs analitzen les ones sísmiques que són captades per uns instruments anomenats sismògrafs, i això els permet estudiar i conèixer els materials més interns de la geosfera.

Andrija Mohorovicic (1857-1936) va ser un científic croat que va investigar en els camps de la meteorologia i la sismolo-gia.

Va determinar les característi-ques i el comportament de les ones sísmiques. Gràcies al seu estudi dels sismogrames, va es-tablir l’existència de diferents capes de materials al voltant del nucli de la Terra.

Sismògraf

Actividades 2. Digues quin tipus de mètode d’estudi és l’anàlisi de les roques expulsades per un volcà i raona per què ens permet

explicar la composició de l’interior de la Terra.

Activitats

Ones sísmiques

54 Unitat 3

2. L’estructura de la geosferaA partir de la informació proporcionada per les ones sísmiques, sabem que la geos-fera està constituïda per materials que es distribueixen formant capes concèntri-ques. Les ones sísmiques experimenten una variació de velocitat cada vegada que hi ha un canvi en el material o en l’estat del material pel qual es transmeten. Per aquesta raó, podem detectar els canvis de capa en la geosfera terrestre.

Segons la composició i l’estat dels materials, es distingeixen les capes següents:

A mesura que ens apropem al nucli de la geosfera, la temperatura i la pressió aug-menten. Segons la temperatura i la pressió a la qual estan sotmesos els materials i la seva naturalesa, les diferents capes de la Terra es troben en estat sòlid o !uid.

L’escorça terrestre i els primers quilòmetres del mantell estan formats per mate-rials sòlids. Aquests constitueixen una capa que es coneix amb el nom de litos-fera.

La litosfera es troba sobre una capa del mantell superior constituïda per materials fosos. Aquesta capa es diu astenosfera mentre que els materials fosos que la formen reben el nom de magma.

El mantell inferior és sòlid perquè la pressió és molt elevada. En canvi, el nucli extern és !uid perquè, encara que les condicions de pressió i temperatura són més altes, els materials que el formen (ferro i níquel) tenen un punt de fusió menor que els del mantell.

En el cas del nucli intern, l’alta pressió provoca la solidesa dels materials.

Capes de la geosferaL’escorça és la capa més super!cial de la Terra i, al seu torn, la més !na. Té una mitjana d’uns 30 km de profunditat i representa el 2% del volum de la Terra.

Constitueix una dura capa de materials sòlids que integra els continents i el fons dels oceans. Està formada principalment per compostos d’oxigen i silici.

El mantell és la capa intermèdia de la Terra i està situat a sota de l’escorça. Arriba !ns als 2 900 km de profunditat i és la capa que ocupa més volum de la Terra: el 82%.

Es divideix en dues subcapes: el mantell superior, que conté una capa de materials fosos que formen una massa denominada magma, i el mantell inferior, que és sòlid.

Els seus components majoritaris són l’oxigen, el silici i el magnesi.

El nucli és la capa més interna de la Terra. És també la que té més grossor, ja que arriba a una profunditat de 6 378 km, i ocupa un 16% del volum de la Terra.

Segons l’estat en què es troben els materials que formen el nucli, es distingeixen el nucli extern i el nucli intern.

Principalment, està format per ferro i níquel.

30 km

2900 km

100 km

5100 km

6378 km

0 km

Nucliintern

Nucliextern

Mantellinferior Escorça

Mantellsuperior

55La geosfera

2.1. L’escorça terrestre L’escorça terrestre està constituïda per un conjunt d’elements químics que es combinen i donen lloc a minerals. Aquests minerals poden trobar-se de forma aïllada o bé, formant roques.

Encara que existeixen moltes roques diferents, si n’estudiem la composició quí-mica observarem que només vuit elements constitueixen el 98% de la massa de l’escorça terrestre. La resta dels elements que podem trobar-hi, uns 80, únicament en constitueixen un 2%.

Els vuit elements químics més abundants a l’escorça són l’oxigen, el silici, l’alumini, el ferro, el calci, el sodi, el potassi i el magnesi.

A l’escorça terrestre, la temperatura augmenta amb la profunditat. Així, a la zona més profunda s’assoleixen temperatures de !ns a 400 °C.

Distingim dos tipus d’escorça: la continental i l’oceànica.

L’escorça és la capa més super!cial de la geosfera, de manera que la seva zona exterior està en contacte amb l’atmosfera i la hidrosfera, i la seva zona interior, amb el mantell. Això condiciona el seu aspecte i les seves característiques. A la zona exterior hi actuen els fenòmens meteorològics com la pluja, el vent… A més, la força dels rius, els mars i els oceans també la modi!quen.

La zona interior es veu afectada per l’activitat que té lloc en el mantell, que con-tribueix a formar nova escorça. Aquesta activitat és la que origina l’erupció de volcans o la formació d’un terratrèmol.

Actividades 3. Explica què succeeix amb les ones sísmiques quan pas-

sen d’una capa de la Terra a una altra. A què es deu?

4. Dibuixa un esquema de la geosfera i les seves capes. Indica el nom de cada capa i pinta de marró les capes sòlides i de groc les "uïdes.

5. Explica quin tipus d’escorça ocupa la major part de la superfície de la Terra i quines en són les característiques.

6. Explica quines són les capes de la Terra que estan en contacte amb l’escorça.

Activitats

90 km

L’escorça continental és la part de l’escorça que forma les terres emergides o continents. Ocupa, aproximadament, un 30% de la superfície de la Terra.

Aquest tipus d’escorça està compost per roques molt antigues, algunes de !ns a més de 3 800 milions d’anys. L’espessor de l’escorça continental varia entre els 10 i els 90 quilòmetres a les zones més profundes.

L’escorça oceànica cons-titueix el fons dels oceans i mars. Ocupa prop del 70% de la superfície del nostre planeta.

Aquesta part de l’escorça està formada per roques més modernes, encara que en al-guns casos tenen !ns a uns 200 milions d’anys. Aquesta escorça té entre 6 i 12 quilò-metres d’espessor.

Escorça continental6 kmEscorça oceànica

Sodi 3 %

Calci 3,5 %Ferro 5 %Alumini 8 %

Potassi 2,5 %Magnesi 2 %

Altres 2,2 %

Oxigen 46,5 %

Silici 27,5 %

56 Unitat 3

Actividades 7. Indica què és un mineral, cita alguna de les seves carac-

terístiques i posa’n alguns exemples. 8. Si freguem un tros de calcita amb un de quars, quin mi-

neral es ratllarà? Raona la resposta.

Activitats

3. Els mineralsEls elements químics presents a l’escorça terrestre es combinen formant minerals.

Els minerals són materials sòlids inerts que es for-men de manera natural a la Terra.

Cada mineral té una composició química especí!ca que depèn dels elements que el componen. Aquests poden constituir una estructura interna amb forma de xarxa de-nominada estructura cristal·lina. En alguns minerals, aquesta estructura es manifesta externament formant cristalls, com succeeix, per exemple, en el quars.

La composició de cada mineral els proporciona unes pro-pietats característiques que són la duresa, l’exfoliació, el color, la ratlla, la lluïssor i la diafanitat.

L’exfoliació és la capacitat que presenten alguns mine-rals de trencar-se seguint unes formes regulars.

Una manera senzilla d’identi!car l’exfoliació d’un mi-neral consisteix a observar la forma regular que pre-senten els fragments que se’n desprenen en trencar-lo amb el martell.

Per exemple, la galena presenta una exfoliació cúbica perquè en trencar-se en petits trossos, aquests tenen forma de cubs. La mica, en canvi, s’exfolia en làmines.

Alguns minerals no posseeixen una estructura interna regular i no presenten exfoliació, sinó que es trenquen en formes irregulars. En aquest cas, es tracta d’una fractura.

La duresa és la resistència que oposa un mineral a ser ratllat. Els minerals tenen dureses molt diverses. Així, per exemple, el guix és un mineral tou que pot ser ratllat pel quars, que és un mineral dur.

Per a mesurar la duresa d’un mineral, els cientí!cs han ideat l’escala de Mohs. L’escala de Mohs és una escala ascendent en què cada mineral pot ser ratllat pel següent de la llista. El talc, de duresa 1, és el mineral més tou d’aquesta escala, que, progres-sivament, augmenta en duresa !ns al mineral més dur, el diamant, de duresa 10.

Així, per exemple, direm que un mineral té una dure-sa de 5,5 si és capaç de ratllar l’apatita i, al seu torn, és ratllat per l’ortosa.

Mica

1

2

4

6

7

8

10

9

5

3

Talc

Guix

Calcita

Fluorita

Apatita

Ortosa

Quars

Topazi

Corindó

Diamant

57La geosfera

Actividades 9. Què pots a!rmar d’unes mostres d’un mineral que tenen

diferents colors? 10. Quin grau de diafanitat creus que presenten minerals

com el quars i l’or?

Activitats

El color és una de les propietats més impor-tants per a la identificació d’un mineral. Cada mineral sol tenir un color caracte-rístic. Alguns dels minerals que pre-senten un color constant són la mala-quita, que és verda; el lapislàtzuli, que és blau, i el robí, que és vermell.

No obstant això, alguns minerals poden presentar diversos colors com a conse-qüència d’impureses; és a dir, de petites al-teracions en la seva composició. És el cas del quars, que pot ser transparent, blanc o rosat.

La ratlla d’un mineral és el color que presenta el mineral en pols. La ratlla, a diferència del color, és una propietat constant en un mineral tot i que aquest tingui impureses.

Així, per exemple, la biotita pot ser de color marró o verd fosc, però la seva ratlla sempre és blanca.

La lluïssor és la propietat que posseei-xen els minerals de re"ectir la llum que incideix sobre la seva superfície. Quan la llum incideix sobre els minerals, aques-ta pot ser re"ectida de diferents mane-res. Existeixen diferents tipus de lluïs-sor: nacrada (calcedònia), vítria (quars), metàl·lica (pirita) i adamantina (diamant).

La diafanitat és la propietat que posseeixen els minerals de deixar passar, en major o menor grau, la llum. Segons la seva diafanitat, els minerals poden ser:

Permeten el pas de la llum de ma-nera que es distingeixen objectes a través seu.

Permeten el pas de la llum, però no es poden distingir objectes o formes a través seu.

No permeten el pas de la llum, ni tan sols si el mineral es troba en forma de !na làmina o en pols.

Lapislàtzuli

Espat Guix Galena

Calcedònia

Quars

Pirita

58 Unitat 3

4. Les roquesEls continents i el fons dels oceans estan formats per roques. Existeixen roques compostes per un únic mineral, i d’altres que estan formades per diversos minerals.

Els agregats o grans que constitueixen les roques es poden veure a simple vista, com en el cas del granit, o bé, ser visibles només amb el microscopi, com en les argiles.

Segons el seu procés de formació, podem classi!car les roques en sedimentàries, magmàtiques i metamòr!ques.

4.1. Roques sedimentàriesLes roques sedimentàries es formen per l’acumulació de sediments, fragments procedents d’altres roques o de restes d’éssers vius. Aquestes roques acostumen a aparèixer formant capes o estrats. Al seu torn, segons l’origen d’aquests fragments, les roques sedimentàries es classi!quen en els tipus següents:

Roques sedimentàries d’origen detrític. S’originen a partir de fragments o detrits d’altres roques preexistents, que es dipositen en capes, es comprimeixen i es compacten pel pes de les capes superiors.

Les roques sedimentàries d’origen detrític es classi!quen segons la grandària dels fragments que les componen. Les més comunes són els conglomerats, els gresos i les argiles.

Les roques són agregats d’un o diversos minerals.

La sal gemma es forma per la precipitació del clorur de sodi en evaporar-se l’aigua del mar.

La calcària es forma en precipitar el carbonat de calci de l’aigua. D’aquesta manera, apareixen les estalactites i les estalagmites.

Roques sedimentàries d’origen químic. Es formen a partir de la precipitació de substàncies dissoltes en l’aigua quan té lloc un canvi de les condicions de pressió o temperatura de l’aigua.

Els conglomerats estan compos-tos per fragments de més de 2 mm de diàmetre.

Els gresos estan formats per frag-ments d’entre 0,02 i 2 mm de dià-metre.

Les argiles són les que presenten els fragments de menys de 0,02 mm de diàmetre.

Sedimentàries d’origen detrític

Sedimentàries d’origen químic

59

El carbó és una roca d’origen orgànic formada a partir de la transformació de restes vegetals que van habitar les zones pantanoses.

La geosfera

Roques sedimentàries d’origen orgànic. S’originen a partir de la transfor-mació de restes d’éssers vius, quan aquestes queden enterrades durant milers d’anys sota altres capes de sediments. Durant aquest temps, aquestes restes es transformen per l’acció de microorganismes i donen lloc a aquestes roques.

4.2. Roques magmàtiquesLes roques magmàtiques són les més abundants de l’escorça terrestre. Aquestes roques es formen a partir de la solidi!cació del magma de l’interior de la Terra. Segons el tipus de solidi!cació, s’originen diferents tipus de roques magmàtiques.

Les roques plutòniques s’originen quan el magma de l’interior de la Terra arriba a zones més superficials de l’escorça on es refreda i solidi!ca lentament, permetent la formació de cristalls. El granit és una roca plutònica molt co-muna a l’escorça continental.

El petroli és una substància líquida viscosa procedent de la transformació de restes d’organismes marins que van quedar enterrats en el fons d’algunes conques marines. Associades als jaciments petrolífers, sempre s’acostumen a trobar acumulacions de gas natural.

Les roques volcàniques s’originen quan el magma surt a la superfície, on es refreda i solidi!ca bruscament. Així doncs, la formació d’aquest tipus de roques magmàtiques està as-sociada a les erupcions volcàniques. La riolita és una roca volcànica que conté els mateixos minerals que el granit.

Sedimentàries d’origen orgànic

60 Unitat 3

4.3. Roques metamòr!quesLes roques metamòr!ques es formen quan una roca, de qualsevol tipus, es troba en determinades zones de l’interior de l’escorça terrestre i és sotmesa a altes temperatures i pressions, de manera que la composició i l’estructura originals s’alteren, sense arribar a la seva fusió.

Actividades 11. Quines condicions són necessàries perquè un ésser viu

origini una roca?

12. Agrupa les roques següents segons si es formen a l’interior de la Terra o no. Raona les respostes.

13. Elabora un mapa mental de la classi!cació i els tipus de roques, amb un exemple de cadascuna. Pots utilitzar http://www.examtime.com

14. És possible que una roca sedimentària s’origini a partir d’una altra roca sedimentària? Argumenta-ho i explica el procés necessari perquè es converteixi en els altres tipus de roques.

Activitats

gres - basalt - granit - marbre - sal gemma

4.4. El cicle de les roquesAmb el pas del temps, les roques es van transfor-mant seguint el cicle de les roques.

Qualsevol roca que es trobi a la superfície de la Terra experimentarà erosió. Els materials re-sultants de l’erosió es dipositaran en algun lloc estable, es compactaran i formaran roques se-dimentàries. Aquestes poden ser erosionades altra vegada o bé poden ser sotmeses a forces que en provoquin l’enfonsament cap a l’interior de la Terra. Allà, la pressió i la temperatura poden transformar-les en roques metamòr!ques.

Finalment, si s’arriben a fondre els materials, es forma magma que, si ascendeix cap a la super-fície i es refreda, pot generar roques magmàti-ques. Al mateix temps, les roques magmàtiques i les metamòr!ques poden ser erosionades.

Per a distingir el marbre d’altres roques similars, hem de veri!car si davant d’un àcid (com el que trobem en una llimona) reacciona amb abundant efervescència.

El marbre és una roca metamòr!ca que s’ha originat a partir de la calcària, una roca sedimentària.

La pissarra és una altra roca metamòr!ca molt comuna que deriva de la transformació d’argiles.

Pressió i Temperatura

Sedimentació

ROQUES SEDIMENTÀRIES

ROQUES MAGMÀTIQUES

ROQUES METAMÒRFIQUES

Fusió

61La geosfera

4.5. Ús de les roquesLes roques que es troben a l’escorça terrestre poden explotar-se per a l’extracció de minerals o bé per al seu propi ús. A continuació, es mostra com les roques són apro!tades per l’ésser humà per a una gran diversitat d’usos.

Actividades 15. Busca informació sobre què és el vidre i els seus usos.

16. El David de Miquel Àngel està fet de marbre i es troba a l’interior d’un museu. Per les propietats del marbre, què li podria passar a l’escultura si estigués a l’exterior?

Activitats

Les roques sedimentàries d’origen detrític s’utilitzen principalment en l’elaboració de materials de construc-ció.

Les sorres riques en quars s’empren en la producció del vidre. L’argila s’usa

en la fabricació de maons, en decora-ció i artesania. Els guerrers de Sian estan fets amb terracota; és a dir, argila cuita.

Les d’origen químic presenten usos molt variats. La sal gemma s’utilitza per al consum humà i en la indústria química. La calcària s’empra en la construcció, directa-ment com a revestiment o per a l’obtenció de ciment.

Els materials d’origen orgànic s’empren com a combus-tible a causa del seu elevat contingut energètic.

El carbó s’utilitza en les centrals tèrmiques per a la pro-ducció d’electricitat.

El petroli i els seus derivats (gasoil, gasolina, butà.. .) s’usen en els mitjans de trans-port, en les calefaccions, etc. A partir del petroli, a més, s’elaboren materials tan diver-sos com l’asfalt, els plàstics o les substàncies dissolvents.

Roques sedimentàries

Les roques magmàtiques són molt utilitzades en cons-trucció i en pavimentació, a causa de la seva gran re-sistència i facilitat de tall.

A l’aqüeducte romà de Segòvia, es va utilitzar roca granítica en la major part de la seva construcció.

Roques magmàtiques

Principalment aquestes roques es fan servir a la construcció i l’escultura.

El marbre s’utilitza en re-vestiments i en escultures. L’aspecte estètic i la facilitat de tall fa que se’l valori molt en decoració. Per aquesta raó, s’ha fet servir en la construc-ció de nombrosos monuments, com ara el Taj Mahal, a l’Índia.

La pissarra s’utilitza en la construcció, en les teulades i en el revestiment de superfí-cies.

Roques metamòr!ques

62 Unitat 3

5. Explotació de minerals i roquesL’ésser humà sempre ha tingut interès i necessitat de descobrir i apro!tar els re-cursos naturals al seu abast.

A l’Antiguitat, l’explotació de minerals, o mineria, va assolir un màxim desenvolu-pament a l’època romana. Molts segles després, al Renaixement, els treballs del cientí!c alemany Agricola van marcar l’inici de l’estudi dels minerals dins de la geologia.

En l’actualitat, la mineria genera una gran activitat a tot el planeta. Per això, la geologia s’ha ocupat tant de l’estudi dels mètodes d’explotació com d’evitar la degradació de l’entorn que provoca l’activitat minera.

Distingim dos tipus d’explotacions mineres:

Diamants de sangEls diamants són un dels mine-rals més cars del món. Algunes explotacions de diamants es tro-ben en zones de guerra on grups armats utilitzen persones com a esclaus per a l’obtenció d’aquest mineral tan preuat. Els diamants obtinguts de forma tan cruel reben el nom de diamants de sang.

Les explotacions mineres se situen en els jaciments minerals, que són dipòsits de mineral o roca útil per a l’ésser humà, su!cientment concentrat i d’extracció rendible. En un jaciment mineral es distingeixen la mena, o recurs que s’explota, i la ganga, els altres minerals i roques que no s’utilitzen.

En molts casos, la indústria que explota i extreu els minerals i roques ocasiona, amb la seva activitat, un impacte sobre el medi ambient. Per aquest motiu, és im-portant aplicar mesures encaminades a reduir aquest impacte, que consisteixen en la restauració dels terrenys i de la seva coberta vegetal una vegada acabada l’explotació.

D’altra banda, en l’activitat minera es produeix una extracció a gran escala de minerals i roques. Aquests recursos geològics són limitats i necessiten el pas de milers d’anys per a tornar a formar-se. L’elevat ritme d’extracció dels minerals i roques, unit al seu lent procés de formació, pot arribar a esgotar aquests recursos si no en moderem l’ús.

Una forma de reduir l’extracció de recursos geològics és incrementar el reciclatge i la reutilització dels productes derivats dels minerals i les roques.

Pràcticament el 100% del vidre dipositat en els contenidors es-pecí!cs és reciclat, ja que es pot apro!tar íntegrament. A més, el fet de no perdre les seves pro-pietats en el procés de reciclat-ge fa que sigui un dels materials més reciclats en la nostra socie-tat.

Quins objectes tireu al conteni-dor de vidre? Tots els objectes que tenen vidre poden anar en aquest contenidor? On s’han de llençar?

Àgora

Es desenvolupen en zones en què el recurs miner es tro-ba a escassa profunditat. En aquest grup trobem les pe-dreres, de les quals s’extreuen principalment roques, o les extraccions de graves o àrids, que es duen a terme als llits dels rius.

Explotacions super!cials

Es desenvolupen a partir d’unes perforacions verticals, de-nominades pous, i d’unes perforacions horitzontals, les ga-leries, que segueixen les concentracions del mineral en el subsòl. Aquestes explotacions es coneixen habitualment com a mines.

Explotacions subterrànies

63La geosfera

5.1. Roques i minerals del nostre entornCatalunya posseeix una gran riquesa i diversitat de minerals al seu territori. Des de l’Antiguitat s’han explotat alguns jaciments minerals per a l’extracció de metalls, com per exemple el coure. Destaquen per la seva antiguitat, els jaciments de Riner (Solsonès), que s’explotaven a l’edat del metalls.

En l’actualitat, Catalunya poseeix jaciments de minerals i roques escampats per tot el territori. Els productes extrets s’útilitzen, principalment, com a materials de construcció.

Com ja saps, cada tipus de roca està compost per uns minerals especí!cs, de manera que si busquem un determinat mineral, hem de conèixer les roques que el contenen.

Al nostre territori es troben els següents grups de minerals i roques, que en molts casos són explotats industrialment:

Els minerals metàl·lics són aquells que s’empren com a ma-tèria primera per a l’extracció de metalls. Entre ells destaquen la magnetita, de la qual s’extreu el ferro; la calcopirita, de la qual s’obté el coure; i la galena, que és la principal font de plom.

Els minerals no metàl·lics i les roques industrials i ornamen-tals s’utilitzen en usos tan diver-sos com la construcció i la deco-ració (guix, argila, calcària, granit, marbre...), així com en l’obtenció de productes químics i el consum humà (potassa, compostos de fosfat i sal gemma).

Els minerals i les roques ener-gètics són utilitzats com a font d’energia. Són els casos de l’urani, el carbó i el petroli.

En aquest mapa pots observar la dis-tribució en el nostre territori dels princi-pals tipus de terrenys i les explotacions de minerals i roques més signi!catives.

Actividades

17. Explica què és una explotació super!cial i una subterrà-nia, i indica’n les principals diferències.

18. El ferro és un metall que es troba en la magnetita, un mi-neral comú en les roques magmàtiques i metamòr!ques. Imagina una explotació en la qual es vol extreure ferro i assenyala què és la ganga i què és la mena. Justi!ca-ho.

19. Localitza en un mapa Tortosa, Olot, Tremp i Vielha. Ob-serva el mapa d’aquesta pàgina i digues quin tipus de roca abundarà en cadascuna d’aquestes localitats.

20. Fixa’t en la distribució dels terrenys volcànics de Cata-lunya. Creus que podem trobar algun volcà al Priorat? I a la Garrotxa? Justi!ca la resposta.

Activitats

Prepirineu

Serralada Prelito

ral

Depressió Prelitoral

Serralada Litoral

MAR  MED

ITERRÀNI

A

Depressió Central

Silici

Calcari

Volcànic

Argilós

Minerals metàl·lics

Minerals no metàl·lics

Roques i mineralsenergètics

Alt Pirineu

Prepirineu Serralada

Transversal

http://links.edebe.com/w8r7r

Pàgina web sobre l’origen i l’evolució de la mineria a Cata-lunya.

IntroduccióEl magma és una mescla de minerals fosos, vapor d’aigua i altres gasos a més de 1 000 ºC que es troben a l’interior de l’escorça terrestre. Els minerals que componen el magma es caracteritzen perquè els seus components, quan es refreden, se solidi!quen formant cristalls.

El temps de refredament in"ueix en la grandària dels cristalls del mineral. Quan en una erupció volcànica el magma surt a la superfície i es refreda ràpidament, no té temps de cristal·litzar. En canvi, amb un refredament lent, que es produeix quan el magma es refreda a l’interior de l’escorça, es formen cristalls.

En aquesta pràctica simularàs la formació de les roques plutòniques, que es caracteritza per la cristal·lització dels seus minerals. Per fer-ho, simularem que una petita quantitat de salol en pols fos és el magma.

Procediment

CIÈNCIA AL TEU ABAST: Fenòmens de la geosfera

Unitat 3

MaterialPortaobjectesEspelma

-

-

-

INVESTIGA: Solidi!cació de roques

64

— El salol està compost de diminuts fragments cristal·lins que en arribar a la temperatura de 42 ºC es fonen, i es convertei-xen en líquid.

— Agafa amb la cullera una petita quantitat de pols de salol, aproximadament de la mida d’un pèsol, i col·loca-la da-munt d’un portaobjectes.

— Subjecta el portaobjectes amb la pinça de fusta i escalfa’l amb la flama d’una espelma des de sota. Mantingues l’espelma bastant allunyada, aproximadament a uns 15 cm, perquè la "ama no ennegreixi el vidre.

— Deixa d’escalfar quan el salol es fongui.

— Posa un petit gra de pols de salol damunt del salol fos. Aquest gra servirà com a nucli per començar la cristal·lització quan la temperatura hagi disminuït prou.

— Quan hagi !nalitzat el creixement, al cap d’uns minuts, i ja no quedi salol fos, examina el conjunt de cristalls amb una lupa.

El salol no és corrosiu, verinós ni enganxós; per tant, una ve-gada acabada la pràctica, pots quedar-te els cristalls com a re-cord.

L’inici de la cristal·lització és espontani a partir del descens de la temperatura per sota del punt de fu-sió (42 °C). No obs-tant això, aquest procés requereix molt de temps; per aquesta raó, per a reduir l’espera s’hi col·loca un petit cristall o gra de salol que accelera el procés.

Activitatsa. Observa atentament els cristalls a través de la lupa i fes-ne un dibuix al quadern. Descriu quina forma geomètrica presenta

el cristall de salol.b. Per què necessitem una «llavor» per a la cristal·lització? Explica què creus que succeiria si no la poséssim.c. Creus que si refredéssim bruscament i ràpidament el salol obtindríem cristalls?d. Descriu el procés de solidi!cació de les roques plutòniques i compara’l amb la pràctica que acabes de realitzar.

65

Internet és una font de continguts en diferents formats: text, imatges, vídeos, podcast, etc. No obstant això, per a accedir a tota aquesta informació cal saber trobar-la i els cercadors com Google ens faciliten aquesta tasca.

La cerca d’imatges ens permet localitzar també pàgines web el contingut de les quals està relacionat amb el tema de la imatge que estem buscant.

En aquesta activitat hauràs d’utilitzar les eines que Google posa a la nostra disposició per localitzar imatges amb una

mida determinada. En concret, hauràs de trobar quatre imatges corresponents a:

— El cicle de les roques. Una roca sedimentària. Una roca magmàtica. Una roca metamòr!ca.

Totes les imatges hauran de tenir una mesura que es tro-bi entre els 450 i els 550 píxels en el seu costat més llarg. Una vegada localitzades, hauràs de copiar-ne l’adreça URL i compartir-les amb els teus companys i companyes o amb el teu professor de la manera que se t’indiqui.

Cre@ctivitat: Cerca d’imatges

La geosfera

Visió 360º: Roques de casa nostraL’ésser humà utilitza una gran quantitat de minerals i roques. La majoria dels materials de construcció provenen de roques o n’estan fets parcialment.

— Fes una llista dels materials amb els quals està construïda la teva casa: el paviment, les parets…

— Identi!ca l’origen de cadascun d’aquests materials.

— Agrupa els diferents materials segons el grup i subgrup de roques del qual provinguin.

Avui dia s’estan utilitzant nous materials de construcció d’origen arti!cal com el cartó guix o la melamina, que substi-tueixen els materials de construcció tradicionals.

— Tens algun d’aquests materials a casa? Quin material d’origen mineral exerciria una funció similar?

— Indica els avantatges i els inconvenients d’aquest material arti!cial respecte al material d’origen mineral.

Molts altres objectes de les nostres llars estan compostos per materials que deriven dels minerals (el gra!t dels llapis, el me-tall d’un cobert, el vidre d’un llum...).

— Ets capaç de reconèixer 10 objectes de la teva habitació constituïts per materials d’origen mineral?

SÍNTESI

66 Unitat 3

LA TERRA

està formada per les capes següents

Geosfera Hidrosfera Atmosfera Biosfera

presenta les capes següents

Escorça ............................................ Nucli

que al seu torn es divideix en

........................................................................

formada principalment per

Oxigen, silici, alumini, ferro, calci, magnesi, sodi i potassi

que es combinen formant

............................................

moltes vegades es troben formant part de

Roquespoden ser.............................................

.............................................

Magmàtiques

les seves propietats

són

Duresa

Exfoliació

Color

Ratlla

Lluïssor

Diafanitat

67

Activitats !nals

La geosfera

21. a Cita les diferents capes o zones que es distingeixen a la Terra i anomena un element característic de cadas-cuna d’elles.

22. a Explica en què es diferencien els mètodes d’estudi de la geosfera directes dels indirectes.

23. d Les grà!ques sísmiques són part dels mètodes indi-rectes d’estudi de l’interior de la geosfera. Es confeccio-nen a partir dels sismogrames procedents de diversos observatoris.

A l’eix horitzontal d’aquestes grà!ques es representa la profunditat a la qual transcorre l’ona, normalment en quilòmetres. A l’eix vertical s’indica la velocitat de l’ona sísmica representada.

En aquestes grà!ques es pot apreciar la velocitat que té una ona sísmica i com aquesta va variant segons la pro-funditat a la qual es trobi.

— Observa la grà!ca anterior en la qual es veu el com-portament d’una ona sísmica a mesura que augmen-ta la profunditat. Quants canvis de velocitat experi-menta l’ona? A quines profunditats?

— Ara observa una altra vegada la imatge de la pàgina 54 i explica quina relació existeix entre els canvis de velocitat de l’ona sísmica i les diferents capes de la Terra.

24. d Cerca a la pàgina web de l’Institut Cartogrà!c de Catalunya informació sobre els útlims terratrèmols que s’han produït per la teva zona.

— Per fer-ho entra al mapa dels terratrèmols dels da-rrers 30 dies (http://links.edebe.com/h37t) i anota les característiques dels més propers a la teva locali-tat.

— Si et !xes en la data del terratrèmol, es va publicar alguna notícia sobre aquest tema? En cas a!rmatiu, resumeix la informació que presentava l’article.

— Recordes si vas notar algun tremolor? Si la resposta és negativa, per què en alguns casos els terratrèmols es detecten mitjançant els sismògrafs, però no són de-tectables per nosaltres?

25. a Copia i completa la següent taula relativa a les ca-pes de la geosfera:

26. a Compara el volum i el gruix que tenen les tres capes de la geosfera.

27. s Llegeix el text següent sobre l’obtenció de mostres del mantell terrestre:

— Per què els cientí!cs encara no han pogut efectuar perforacions !ns al mantell? Quins obstacles s’han trobat?

— Quina informació podem treure de les mostres de material del mantell?

— Per què els cientí!cs volen perforar l’escorça oceàni-ca i no la continental per arribar al mantell?

28. a Descriu les propietats que hem estudiat dels mine-rals i posa un exemple de cadascuna d’elles.

Els científics volen perforar els quilòmetres d’espessor de l’escorça de la Terra per arribar al seu profund i càlid mantell i així poder aconseguir-ne mostres per primera vegada.

Segons els cientí!cs, les roques del mantell proporcionarien també una major comprensió sobre els processos que tenen lloc al mantell, la qual cosa és molt important si es vol entendre la tectònica de plaques, que és l’origen de molts terratrèmols, tsunamis i erupcions.

El millor lloc per a perforar és al mig de l’oceà, ja que és allà on l’escorça terrestre és més prima (uns 6 km d’espessor, davant de les desenes de quilòmetres que hi ha en els continents).

No obstant això, aquestes zones triades de l’oceà són, per des-comptat, massa profundes (uns 4 km). Aquesta profunditat és gairebé el doble de la que poden assolir els mètodes de perfo-ració submarins d’avui dia. Fins ara, les perforadores només han aconseguit introduir-se uns 2 km a dins de l’escorça oceà-nica.

Traduït de: http://www.nationalgeographic.es

Capa Profunditat màxima Composició

Mantell superior

Materials sòlids

5 100 km

4

8

12

1000 2000 3000 4000 5000 6000

Velo

citat

(km

/s)

Profunditat (km)

68

Activitats !nals

Unitat 3

30. s Observa els minerals següents i confecciona una !txa per a cadascun d’ells en la qual se’n descriguin el color, la lluïssor, la ratlla i la duresa.

Sabem que el primer ratlla el talc i és ratllat per la calcita, mentre que el segon ratlla el guix i és ratllat per la "uori-ta.

31. a Observa aquests minerals i descriu-ne la diafanitat:

32. a Agrupa aquests termes segons si defineixen una roca magmàtica, metamòr!ca o sedimentària, i inventa una oració amb cada conjunt de paraules:

33. a Disposem de dos sedassos amb un porus de 0,02 mm i 2 mm. Descriu i dibuixa en quin ordre hauria de dis-posar-se cadascun per a separar una mescla d’argiles, gresos i conglomerats, i obtenir cada grup de roques se-dimentàries detrítiques per separat.

— Explica quin grup de roques quedarà en el primer se-dàs, quin en el segon i quin els traspassarà !ns a la galleda.

34. a De!neix les característiques principals dels dife-rents tipus de roques sedimentàries i digues quines di-ferències hi ha entre elles.

35. s Visioneu aquest vídeo sobre el cicle de les roques i respon les preguntes: http://links.edebe.com/cx9ebc

— Descriu, si és possible, el procés que transforma una roca magmàtica en una roca sedimentària.

— Explica com es formen les roques magmàtiques. A partir de quin tipus de roca es poden originar?

— Què tenen en comú les roques metamòr!ques i les roques magmàtiques enfront de les sedimentàries?

— Si ens !xem en els components de les roques sedi-mentàries, quins elements ens permeten saber que es tracta d’una roca d’aquest tipus? Per què?

36. a Relaciona els conceptes de mineral, roca i element químic, fent una descripció del material de l’escorça te-rrestre. Per fer-ho, imagina que ets capaç d’observar el material cada vegada amb més detall.

En una exposició de minerals de l’escola, ets l’encarregat de l’apartat sobre la duresa. Amb aquesta !nalitat, dis-poses de quatre caixes amb dues mostres de minerals:

Caixa A: Ortosa - Fluorita

Caixa B: Quars - Topazi

Caixa C: Diamant - Calcita

Caixa D: Guix - Apatita

Amb el tràfec, ha caigut a dins de cada caixa el cartell de cada mineral. Per a identi!car-los pots intentar ratllar cada parella de minerals.

— Busca informació sobre la duresa d’aquests minerals i digues quin serà el mineral ratllat en cada cas.

— Per a l’exposició, ordena les vuit mostres segons la seva duresa i explica breument aquesta propietat ca-racterística dels minerals.

PBL

magma - pressió - químic - aigua - alteració marbre - refredament - precipitació - volcà

Àgata

Fluorita

Gra!t

69

Activitats !nals

La geosfera

37. d Llegeix el text següent sobre la formació de les ro-ques evaporites:

— Quin tipus de roca són les evaporites? Justi!ca-ho.

— A més d’en medis com les albuferes, en quina altra situació es poden formar evaporites?

— Busca informació i localitza algunes conques sedi-mentàries d’evaporites a Espanya. Quin medi hi havia abans de formar-se la roca en aquestes zones?

38. a Perquè un jaciment es consideri útil i rendible, creus que s’avalua la concentració de mena o la de gan-ga? Raona la teva resposta.

39. s Busca informació sobre l’activitat minera a Cata-lunya a la pàgina de l’Instituto Geológico y Minero de España (http://www.igme.es) a la secció Panorama minero a dins de cada epígraf observa on s’extreu cada substància i anota les quantitas referents a Catalunya. Respon les qüestions següents:

— Identifica quines són les tres substàncies minerals que més s’extreuen a la teva comunitat.

— Busca informació sobre aquestes tres subtàncies i classi!ca-les segons el seu procés de formació. Pots utilitzar Prezi o qualsevol altre programa similar per a presentar la informació.

40. a Construeix una oració amb cadascuna d’aquestes parelles de conceptes:

41. d Els minerals i les roques de l’escorça terrestre són recursos molt utilitzats per l’ésser humà. Per a l’extracció d’aquests recursos, la indústria minera empra diferents tècniques, la majoria de les quals altera profundament l’entorn.

Com ja saps, existeixen diferents tipus d’explotacions mineres. A grans trets distingim entre explotacions super!cials i subterrànies. En les explotacions super-!cials, com les pedreres, el mineral o roca s’extreu del vessant d’una muntanya o d’una gran obertura en for-ma d’embut excavada en el terreny. En les explotacions subterrànies, o mines, el material s’extreu a partir d’un entramat de perforacions practicades a l’interior de la

Cada vegada som més conscients de la degradació de l’entorn que provoquen aquestes explotacions i, per aquest motiu, s’estan realitzant treballs per a reduir i cor-regir la destrucció del medi que causa una explotació minera.

— Per a poder utilitzar els minerals i les roques en la construcció de cases, la indústria…, quin dels dos tipus d’explotacions creus que suposa un menor im-pacte ambiental? Quin penses que té un menor cost

— Busca informació sobre la recuperació de les pedre-res abandonades i proposa alguna actuació per a una d’aquestes pedreres propera a la teva localitat.

42. a Digues si les frases següents són veritables o falses. En cas que siguin falses, escriu-les correctament.

geosfera de manera directa.

materials "uids, ja que la temperatura és molt eleva-da.

d) Els minerals que presenten exfoliació també poden presentar fractura.

e) Les roques sedimentàries originen cristalls, ja que el magma surt a la superfície i se solidi!ca ràpidament.

f ) Les roques magmàtiques estan formades per frag-ments d’altres roques.

grans.

Les roques evaporítiques es formen a partir de l’evaporació de l’aigua de mar, que té abundants sals en dissolució. En acon-seguir-se el nivell de saturació, per evaporació, en les sals cor-responents, es produeix la precipitació del mineral que forma aquest compost.

Perquè es pugui produir la concentració de les sals que porti a la saturació, ha de donar-se un mecanisme que afavoreixi l’evaporació de l’aigua en volums reduïts, i sense comunicació

produeix en un tipus determinat de medis sedimentaris: les al-buferes, en les quals existeix un braç de mar separat d’aquest per una barra de sorra, que permet ocasionalment el pas de

-tes condicions, i sota una forta insolació, l’aigua s’evapora, aug-mentant progressivament la concentració en sals, !ns que du-rant una tempesta o una pleamar especialment intensa torna a introduir aigua de mar a la conca, reiniciant el procés.

Posa a prova les teves competències

70 Unitat 3

1. Llegeix l’article següent i contesta les preguntes:

El coltan està format per dos minerals poc co-

muns, la columbita i la tantalita, i és el component

fonamental de la majoria de ginys relacionats amb les noves tecnologies com ara els mòbils, les

tauletes tàctils, les pantalles pla-nes, els GPS, les consoles de joc i qualsevol altre aparell electrònic amb prestacions avançades. El coltan també és molt important en el desenvolupament d’estructures tan avançades com els coets espacials o els satèl·lits ar-ti!cials.

Es tracta d’un mineral molt rar i escàs del qual més del 80% de la seva producció s’extreu de la zona central del continent africà, la major part a la República Democràtica del Congo. En aquest país, el coltan s’extreu en mines a cel obert o en galeries i coves super!cials.

La República Democràtica del Congo és un país amb una superfície aproximada quatre vegades més gran que la península Ibèrica, en el qual habiten prop de 71 milions de persones amb una esperança de vida de tan sols 56 anys. El que hauria de ser una font de riquesa per als habitants de la regió s’ha convertit en un problema de primer ordre.

La mineria del coltan en aquesta zona d’Àfrica és realit-zada moltes vegades per miners que treballen en condi-cions d’esclavitud, vigilats per guerrilles i forces parami-litars que !nancen les seves activitats amb els bene!cis derivats d’aquests recursos minerals. Entre els miners forçats hi ha una gran quantitat d’infants.

En aquesta zona, un agricultor cobra menys de 15 euros mensuals mentre que treballant a la mina i extraient un quilogram de coltan al dia es guanyen més de 150 euros al mes. Davant d’aquesta situació s’abandonen les acti-vitats agrícoles i ramaderes per dedicar-se a l’extracció d’aquest mineral tan preuat.

1.1. Proposa un títol per a l’article anterior.

1.2. Quins aparells electrònics tens a casa teva que poden contenir coltan?

1.3. Observa la taula següent sobre l’evolució de la venda de smartphones entre l’últim trimestre de 2013 i el primer de 2014:

a. Quina marca va tenir millors vendes?b. Quina marca ha millorat més el seu percentatge de vendes?

1.4. Digues quines d’aquestes a!rmacions són correctes sobre les conseqüències de la venda d’un nombre tan elevat de telèfons mòbils. Corregeix les falses.

a. La demanda i l’escassetat de coltan fan que el seu preu sigui molt elevat.b. La necessitat del coltan en la producció dels telèfons mòbils bene!cia la població del Congo.c. Reciclar els mòbils, fora d’ús, pot reduir el consum de coltan.

1.5. En un estudi publicat a l’Heraldo d’Aragón s’indica que de mitjana a Espanya canviem de mòbil cada 9 mesos. En canvi, al Japó tenen el mateix smartphone durant 15 mesos i als EUA, !ns a 18 mesos.

a. Té conseqüències, més enllà de la nostra economia domèstica, el canvi tan freqüent de mòbil?b. Tenir un mòbil d’últim model és una necessitat real o generada?

Percentatge de vendes en el primer

trimestre 2014

Posició vendes

mundialsMarca

Milions d’unitats venudes en

el primer trimestre 2014

Percentatge de vendes en l’últim

trimestre 2013

1

2

3

4

5

A

B

C

D

E

86,8

43,7

18,2

14,1

12,3

29,30 %

17,80 %

6,10 %

4,70 %

4,60 %

30,70 %

15,50 %

6,40 %

5 %

4,40 %

71La geosfera

Diari d’aprenentatgeRe!exiona

Moltes de les roques del nostre entorn s’utilitzen en la construcció. De les roques sedimentàries, podem destacar el conglomerat, per a la fabricació de formigó; els gresos, necessaris per a produir formigó i per a elaborar el vidre; l’argila, per a elaborar maons i productes de ceràmica; el guix, per a fabricar escaiola; la calcària, per a fabricar ciment i, !nal-ment, el petroli, per a obtenir plàstics, pintures, quitrans, etc.

Les roques magmàtiques s’utilitzen també com a matèria primera per a la construcció. Poden tenir funció ornamental recobrint façanes i interiors.

Entre les roques metamòr!ques que s’utilitzen per a la construcció, podem destacar la pissarra, utilitzada per a cons-truir teulades gràcies a la seva capacitat d’impermeabilitzar, i el marbre, usat amb !nalitats ornamentals.

2. Fixa’t en els usos de les roques en la construcció i contesta les preguntes següents:

2.1. Indica quin material és el més adequat per a cadascun dels elements d’una nova construcció. En alguns casos, totes dues opcions podrien ser correctes, però hauràs de triar-ne una i raonar per què prioritzaries una opció abans que l’altra.

2.2. Observa el procés de fabricació dels maons i altres derivats de l’argila. Re!exiona i respon les preguntes següents:

a. Una vegada extretes les argiles de la natu-ra, es deixen exposades en grans muntan-yes durant un temps. Amb quina "nalitat creus que es duu a terme aquesta acció?

b. Amb quina "nalitat es passen les argiles per un tamís després de moldre-les?

c. Quan els maons surten del forn, el seu vo-lum ha disminuït en un 5%. Per què suc-ceeix això?

Aïllament tèrmic

Impermeabilització sostre

Terra de l’habitatge

Recobriment de la façana

Poliuretà (tipus de plàstic)

Pissarra

Ceràmica

Pintura

Marbre

Ciment

Formigó

Granit