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EL CICLO DE LAS ROCAS COMO UNA PROPUESTA DE ENSEÑANZA
EN ESTUDIANTES DE BACHILLERATO DEL SEGUNDO
CICLO DEL COLEGIO JOSE MARIA VELAZ
Jasleysy Muzuzu Torres
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias Departamento de Geociencias
Bogotá, Colombia
2012
EL CICLO DE LAS ROCAS COMO UNA PROPUESTA DE ENSEÑANZA
EN ESTUDIANTES DE BACHILLERATO DEL SEGUNDO
CICLO DEL COLEGIO JOSE MARIA VELAZ
Jasleysy Muzuzu Torres
Proyecto presentado como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Enseñanza De Las Ciencias Exactas Y Naturales
Director:
Geólogo. Juan Manuel Moreno Murillo
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Departamento de Goeciencias
Bogotá, Colombia
2012
Dedicatoria
A mi familia en la cual veo reflejado a Dios,
con su sabiduría, amor y paciencia. A mi gran
y único amor quien me acompañó en todo el
proceso y siempre estuvo a mi lado y creyó
en mí, fue mi apoyo en los momentos en que
desfallecí. Al profesor Manuel Moreno quien
realizó todo el proceso de aprendizaje para
realizar el proyecto.
En tiempos de cambio, quienes estén
abiertos al aprendizaje se adueñarán del
futuro, mientras que aquellos que creen
saberlo todo, estarán bien equipados para un
mundo que ya no existe.
(Eric Hoffer)
Agradecimientos
A la Universidad Nacional de Colombia, porque me brindo conocimientos que me
ayudaron para el desarrollo del proyecto y a elaboración final de este.
Al profesor Juan Manuel Moreno y al profesor Gustavo Rodríguez Orjuela, docentes y
geólogos de la Universidad Nacional de Colombia por su colaboración para hacer posible
la elaboración de este proyectó.
A mis estudiantes que impulsaron la curiosidad de implementar proyectos nuevos para
mejorar la educación.
Resumen y Abstract IX
Resumen
En este documento se busca que los estudiantes del segundo ciclo de bachillerato del
colegio José María Velaz, se introduzcan al conocimiento del ciclo de las rocas, saber la
importancia que tiene dentro de las Ciencias de la Tierra, puedan comprender su entorno
y en un futuro, se evidencie en los planes de estudio del área de Ciencias Naturales
como parte fundamental del aprendizaje de los estudiantes. Se elaboró una cartilla
didáctica donde el docente encontrará las herramientas para introducir a estudiantes los
conceptos, procesos del ciclo de las rocas y utilidades de estas que evidenciaran por
medio de laboratorios, y les permitirá comprender una parte del mundo de la geología.
Palabras clave: Ciclo de las rocas, Ciencias de la Tierra, Geología
Abstract
This document seeks that the students of second secondary cycle of the José María
Velaz school, are introduced to the knowledge of the rock cycle, to know the importance
that it has within the Earth Sciences, the idea is that the students understand their
environment, and in the future they will evidence in the Natural Sciences curriculum area
as a fundamental part of student learning. I produced a primer didactic where the teacher
will find tools to introduce students to the concepts, processes to the rock cycle that will
evidence through laboratories, and will allow them to understand a part of the geology
word.
Keywords: Cycle keywords rocks, Earth Sciences, Geology
Contenido XI
Contenido
Pág.
Resumen ......................................................................................................................... IX
Lista de figuras ............................................................................................................. XIII
Lista de tablas ............................................................................................................. XIV
Introducción .................................................................................................................... 1
1. Planteamiento del problema .................................................................................... 3 1.1 Problemática .................................................................................................... 3 1.2 Justificación ..................................................................................................... 3 1.3 Objetivos.......................................................................................................... 4
1.3.1 Objetivo general .................................................................................... 4 1.3.2 Objetivos específicos ............................................................................ 4
2. Generalidades .......................................................................................................... 5 2.1 Desarrollo histórico sobre la génesis de las rocas ........................................... 5
3. Contextualización ..................................................................................................... 9 3.1 Elemento químico ............................................................................................ 9
3.1.1 Número atómico .................................................................................... 9 3.1.2 Nombre del elemento químico ............................................................... 9 3.1.3 Símbolo químico ................................................................................. 10 3.1.4 Masa atómica ...................................................................................... 10
3.2 Átomo ............................................................................................................ 10 3.2.1 Estructura atómica .............................................................................. 10
3.3 Enlace ........................................................................................................... 10 3.4 Cristal ............................................................................................................ 11
3.4.1 Cristalización ....................................................................................... 11 3.4.2 Sustancia cristalina ............................................................................. 11
3.5 Mineral ........................................................................................................... 12 3.5.1 Composición química de un mineral .................................................... 12 3.5.2 Propiedades físicas de un mineral....................................................... 12 3.5.3 Estructura de un mineral ..................................................................... 13
3.6 Roca .............................................................................................................. 13 3.6.1 Composición química de las rocas ...................................................... 14 3.6.2 Propiedades físicas de las rocas ......................................................... 14
4. Ciclo de las rocas ................................................................................................... 15 4.1 Rocas Ígneas ................................................................................................. 15
XII
4.2 Rocas Sedimentarias .....................................................................................16 4.3 Rocas Metamórficas .......................................................................................17
5. Procesos magmático ..............................................................................................19 5.1 Magma ...........................................................................................................19 5.2 Roca Magmática ó ígnea ................................................................................20
5.2.1 Roca Volcánica o extrusiva ..................................................................20 5.2.2 Roca Plutónica o intrusiva ...................................................................21 5.2.2.1 Serie de Bowen ........................................................................21
6. Procesos sedimentario ...........................................................................................23 6.1 Meteorización o intemperización ....................................................................23
6.1.1 Desintegración mecánica ó física.........................................................23 6.1.2 Desintegración química .......................................................................24 6.1.3 Desintegración biológica ......................................................................24
6.2 Erosión ...........................................................................................................25 6.2.1 Erosión y transporte hídrico .................................................................25 6.2.2 Erosión eólica ......................................................................................26 6.2.3 Deposición ...........................................................................................26 6.2.4 Diagénesis ...........................................................................................26
7. Proceso metamórfico .............................................................................................31 7.1 Factores que intervienen en el metamorfismo ................................................31
7.1.1 Temperatura ........................................................................................31 7.1.2 Presión ................................................................................................31 7.1.3 Fluidos químicamente activos ..............................................................31 7.1.4 Tiempo ................................................................................................32
7.2 Tipos de metamorfismo ..................................................................................32 7.2.1 Metamorfismo Dinámico ......................................................................32 7.2.2 Metamorfismo Térmico ó de Contacto .................................................33 7.2.3 Metamorfismo Regional .......................................................................34
8. Conclusiones ..........................................................................................................37
A. Anexo: Cartilla El Ciclo de las Rocas y sus Usos ................................................39
Bibliografía .....................................................................................................................41
Contenido XIII
Lista de figuras
Pág. Figura 2-1: Superposición de estratos [1, 2] ............................................................... 5
Figura 2-2: Vulcanismo [3, 4] ..................................................................................... 6
Figura 2-3: Fallas [5, 6] .............................................................................................. 7
Figura 2-4: Pangea [7] ............................................................................................... 8
Figura 2-5: Roca lunar [8] .......................................................................................... 8
Figura 3-1: Estructura atómica del hidrógeno [9] ....................................................... 9
Figura 3-2: Representación del elemento hidrógeno en la tabla periódica [10] ........ 10
Figura 3-3: Composición química de suelos, suelos [11, 12] ................................... 11
Figura 3-4: Redes de Bravais [15] ........................................................................... 11
Figura 3-5: Estructura cristalina de la sal común, Cristales de sal [13, 15] ............... 13
Figura 3-6: Átomo del silicio, Estructuras de silicatos [17, 18] .................................. 12
Figura 3-7: Isotropía, Anisotropía [19] ...................................................................... 13
Figura 4-1: Proceso magmático ó ígneo, [20]. ......................................................... 15
Figura 4-2: Proceso sedimentario, [21]. ................................................................... 16
Figura 4-3: Proceso Metamórfico, [22]. .................................................................... 17
Figura 4-4: Ciclo de las rocas, [23]. ......................................................................... 18
Figura 5-1: Magma, volcán [24, 25].......................................................................... 19
Figura 5-2: Contacto de lava con agua [26]. ............................................................ 20
Figura 5-3: Serie de Bowen [28]. ............................................................................. 22
Figura 6-1: Desintegración mecánica de una roca [30]. ........................................... 23
Figura 6-2: Desintegración química de una roca, [31]. ............................................. 24
Figura 6-3: Desintegración biológica de una roca [33]. ............................................ 24
Figura 6-4: Erosión hídrica, [34]. .............................................................................. 25
Figura 6-5: Cuenca sedimentaria [36] ...................................................................... 27
Figura 6-6: Compactación de granos de una roca, [37]............................................ 27
Figura 6-7: Cementación de granos de una roca sedimentaria, [38]. ....................... 27
Figura 7-1: Tipos de metamorfismo, [40]. ................................................................ 32
Figura 7-2: Metamorfismo dinámico, [41] ................................................................. 32
Figura 7-3: Metamorfismo térmico, [43] ................................................................... 33
Figura 7-4: Metamorfismo regional, [45] .................................................................. 34
Figura 7-5: Variación de rocas metamórficas, en función de la temperatura (°C) y la
profundidad (Km), [47] .................................................................................................... 35
Contenido XIV
Lista de tablas
Pág. Tabla 5-1: Características de la formación de rocas volcánicas, [27] ...................... 20
Tabla 5-2: Características de la formación de rocas plutónicas, [27]. ...................... 22
Tabla 6-1: Características de la formación de rocas sedimentarias, por
precipitaciones químicas, [27] ......................................................................................... 28
Tabla 6-2: Características de formación de rocas por erosión hídrica, [27]. ............ 28
Tabla 6-3: Tipos de roca según el tamaño del grano,[39] ........................................ 29
Tabla 7-1: Rocas formadas por metamorfismo dinámico, [27] ................................. 33
Tabla 7-2: Rocas formadas por metamorfismo de térmico, [27]. ............................. 34
Tabla 7-3: Rocas formadas por metamorfismo regional [27]. .................................. 35
Introducción
En el presente trabajo se busca desarrollar una propuesta didáctica donde se realizará
una revisión conceptual y epistemológica del tema conocido en la literatura científica
como Ciclo de las Rocas y se presentará una cartilla didáctica para el aprendizaje del
mismo, trabajo que servirá de apoyo para docentes que busquen enseñar, el Ciclo de las
rocas y los materiales terrestres, y experimenten este material en las aulas de clase.
Antes del siglo XVII el término latino medieval “Geología” se mostraba como una
corriente, que basada en la razón, se oponía completamente a la teología por sus
principios asentados en el conocimiento de Dios. Por consiguiente la geología al ser una
rama científica lo que buscaba era explicar la vida terrenal, como respuesta a los
fenómenos ambientales que se podían percibir.
A finales del siglo XIX, se propuso el término geología para describir el estudio de la
historia de la Tierra. Gracias al Geólogo Archibald Geikie en 1879, en su libro “La Historia
de una Roca”, se propuso una manera interesante de acercarse al estudio de las rocas
que sugería la utilización de la expresión "Leer las rocas”, término que desde entonces,
ha sido usado con frecuencia para describir los materiales terrestres, lo cual parece
sugerirnos que en las rocas existe algún “mensaje grabado", que quizá merezca ser
conocido. Este mensaje grabado evidencia la evolución que ha tenido la Tierra a través
de millones de años.
En el siglo XXI, se ha hablado de geología y se relaciona con todos los aspectos de la
corteza terrestre y cómo estos han evolucionado a través del tiempo, sin embargo, en la
escuela, en el segundo ciclo de bachillerato en Colombia, son temas que no se conocen
entre los estudiantes; porque son tópicos que carecen de importancia en el contexto
educativo y que además no están decretados por los estándares del Ministerio de
Educación.
Desde la perspectiva del Geólogo Archibald Geikie, la Geología se puede definir como un
conjunto de teorías y procesos que ayudan a descifrar el código con el que la Tierra, deja
constancia de su historia. Cualquier propuesta para la enseñanza de las rocas que quiera
elaborarse, deberá tener como referente el anterior objetivo, que no sólo permite
2 Introducción
disponer de una guía u orientación acerca de qué debe trabajarse, sino que ofrece
criterios para determinar la forma en que pueden abordarse estos contenidos y dar
sentido a su estudio.
1. Planteamiento del problema.
1.1 Problemática
Para los estudiantes del Colegio Fe y Alegría José María Velaz, ubicado en la zona 11 de
Suba, se evidencio que dentro del plan de estudios en el área de Biología y sociales, no
se les enseñan las temáticas sobre Génesis y Ciclo de las Rocas. Estos conceptos
constituyen un hecho importante en la formación de la Tierra, suelo, agricultura,
construcciones, fenómenos naturales como los terremotos, las erupciones volcánicas,
que hacen que la tierra presente cambios estructurales. Según lo expuesto
anteriormente, es importante acercar a los estudiantes al estudio de las rocas para que
comprendan la importancia que éstas tienen en la corteza terrestre.
Con base en lo anterior y para fundamentar la propuesta didáctica cabría preguntarnos
¿Cómo podríamos acercar a los estudiantes a estudiar la génesis y ciclo de las rocas?
1.2 Justificación
Dentro de la dinámica del planeta Tierra se ha encontrado la complejidad que tiene para
modificarse convirtiéndose en un campo activo para el estudio de las ciencias geológicas.
Por ello, conocer sobre la formación, no solo da conocimiento sino que le proporciona a
la humanidad elementos de una historia, de un pasado, de una cronología. Cuando se
observa el paisaje permite plantar interrogantes; ¿Cómo se formaron las montañas?, los
valles, los ríos, los volcanes y continentes?. Resolver estos interrogantes permite que el
ser humano indague sobre lo que sucede y que podría pasar en el futuro, cómo se debe
cuidar y beneficiar del planeta Tierra.
Al estudiar las Ciencias de la Tierra, se puede dar explicación cómo se clasifican las
rocas y cuál es el ciclo que realizan para llegar a formar la Tierra; Lo cual se mostrará en
éste trabajo para darle herramientas al estudiante, en los procesos de la Tierra
permitiéndole que se vuelva crítico y analítico del contexto que lo rodea, para que
4 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
entiendan por qué suceden fenómenos naturales como los terremotos, la erupciones
volcánicas y el movimiento de las placas tectónicas entre otros, asociados al ciclo de las
rocas.
Por lo anterior surge la necesidad de implementar temas de las Ciencias de la Tierra
dentro de los planes de estudio de bachillerato para abrir el campo del conocimiento
hacia ésta área, para inducir al estudiante a conocer sobre el material terrestre y función
que cumple en la dinámica terrestre lo cual inducirá a futuros estudiantes universitarios
enfocados en el área de las Geociencias.
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general
Elaborar una estrategia didáctica enfocada al conocimiento del ciclo de las rocas, para
los estudiantes del segundo ciclo de bachillerato.
1.3.2 Objetivos específicos.
Revisión epistemológica de los trabajos realizados sobre la enseñanza de las rocas y su
clasificación en estudiantes del segundo ciclo.
Revisión conceptual y epistemológica del ciclo de las rocas y clases de rocas para
realizar la propuesta.
Realización de una Unidad Didáctica para el aprendizaje de la génesis de cada una de
los tres grandes grupos de rocas que constituyen la Tierra.
2. Generalidades.
2.1 Desarrollo histórico sobre la génesis de las rocas
El volcanismo es uno de los fenómenos que desde los tiempos más antiguos de la
historia han ofrecido asombro e importancia en el desarrollo de la historia humana,
además una influencia decisiva en sus actividades. La representación más antigua de
una erupción volcánica fue descubierta en Chatal Huyuk, Turquía y tiene una edad de
alrededor 8000 años. En ese tiempo con el fin de explicar dicho fenómeno físico el
hombre se permitió inventar mitos y fue más tarde que trato de exponerlo científicamente.
Teofrasto(372-287 AC) en la Grecia antigua escribió la obra Peri lithon (Sobre las
piedras) y tubo vigencia durante trescientos años, hasta que en el imperio romano, Plinio
el Viejo (23-79 DC.) escribe su gran obra enciclopédica Historia Natural, en la que dedica
los libros XXXIII al XXXVII a los minerales y rocas.
A Nicolás Steno (1638-1686) se le atribuye el principio de la superposición de estratos ó
superposición horizontal, que significa que los estratos se acomodan uno encima de otro
como producto de la sedimentación.
Figura 2-1: Superposición de estratos, en la sección a de la figura, se puede visualizar
como los estratos más antiguos están a mayor profundidad y los más recientes a menor
[1], En la sección b de la figura, se evidencia en afloramiento dicho principio [2].
6 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
Los movimientos sísmicos que soportaban los habitantes de la Tierra generaron curiosas
teorías. El terremoto sucedido en Lisboa 1755, donde murieron entre 60.000 y 100.000
personas, estimuló el interés por conocer el interior del planeta y arrojó dudas sobre la
edad de la Tierra que la Biblia otorgaba.
La polémica sobre los orígenes de las rocas va a centrar los trabajos del siglo XVIII, en
dos teorías: neptunista, creada por Abraham Werner (1749-1817), y vulcanista, fundada
por James Hutton (1726-1797).
Para el neptunismo, basaban la hipótesis que todas las rocas se han formado en los
mares, incluidos los granitos y los basaltos. El Vulcanismo ó plutonismo, no llega a negar
del todo el papel del agua en esta materia, admitiendo que la mayoría de las rocas
parecen haberse formado como sedimentos marinos; también hablaron sobre la acción
del calor subterráneo, esto se produce cuando el material fundido del interior de la Tierra,
sale a la superficie a través de grietas, fisuras y orificios. A este componente que surge
es conocido como lava. Hutton y los plutonistas, también sostenían que la superficie de la
Tierra había sido moldeada a lo largo de su historia, por los mismos procesos que la
modifican ahora, como la erosión, la sedimentación, la lluvia, el viento, la elevación de la
corteza, volcanes y terremotos. De esta forma James Hutton (1797), define el ciclo de las
rocas.
Figura 2-2: Vulcanismo, en la sección a, se tiene el esquema del vulcanismo, que se
da por la salida de la lava en el océano [3]. En la sección b, se visualiza un volcán que
emerge en el océano [4].
Después, la edad de la Tierra fue objeto de estudio y la breve historia de seis mil años
que la biblia otorgaba a la Tierra, paso a ser una cantidad relativamente pequeña, a
Capitulo 2 7
causa de que en 1778, Georges Louis Leclerc, sugirió que la Tierra era un fragmento
desprendido del Sol el cual, sufrió un proceso de enfriamiento lento, al que se le estimó
una edad de 74 mil años.
Lyell, en su libro Geología de 1830, menciona que la edad de la Tierra era de millones de
años.
Lord Kelvin, a mediados del siglo XIX, calculó la edad de la Tierra en cien millones de
años y, a fines del siglo, el número había trepado a mil quinientos millones de años,
Arthur Holmes, por medio de elementos radioactivos pudo datar las rocas y arrojó para el
pasado de la Tierra, la cifra de cuatro mil quinientos millones de años; la actualmente
aceptada.
En la segunda mitad del siglo XIX, la geología experimentó un gran desarrollo gracias a
la aparición de nuevas técnicas, métodos y teorías. A. Heim, 1878, introduce la teoría de
los mantos de corrimiento, fenómeno tectónico en el que uno o varios materiales rocosos
se desplazan debido a los movimientos tectónicos ó fallas.
Figura 2-3: La sección a, es la representación de los tipos de fallas que se han
identificado en la Tierra y la forma como se mueven los bloques rocosos afectados por
ellas [5]. En la sección b de la figura, se visualiza la falla de San Andrés, una de las más
importantes del planeta [6].
En 1912, el alemán Alfred Wegener, a partir de diversas observaciones empíricas, habló
sobre el desplazamiento de las masas continentales, conocidas hoy en día como placas,
llamadas deriva continental.
8 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
Figura 2-4: Pangea [7], la figura muestra la forma como los continentes, a partir de
una sola masa continental, se forman y se separan mediante el movimiento de las placas
tectónicas.
En la década de 1950 se inicia la exploración submarina de los fondos oceánicos y en
1969, la geología tiene la oportunidad de realizar sus primeros estudios sobre rocas
lunares y del planeta Marte.
Figura 2-5: Roca lunar [8].
3. Contextualización
3.1 Elemento químico
Sustancia pura que no se puede descomponer en otra sustancia más sencilla, utilizando
métodos químicos, se distingue por:
3.1.1 Número atómico: Es el número total de protones en el núcleo del átomo.
Ejemplo el Hidrógeno.
Número Atómico: 1
Número de Electrones: 1
Número de Protones: 1
Número de Neutrones: 1
Figura 3-1: Estructura atómica del hidrógeno [9]
3.1.2 Nombre del elemento químico: Se ha dado el nombre por varios
motivos, como por el lugar donde se encontraba dicho elemento, relaciones con planetas
y asteroides, referencias a mitologías griegas, nombres de científicos y la relación de sus
características. Ejemplo el Hidrógeno del latín "hydrogenium", y éste del griego antiguo
(hydro): "agua" y (genos): "generador". "generador de agua"
10 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
3.1.3 Símbolo químico: Utilizado como abreviaciones para nombrar al elemento.
El símbolo suele representar un átomo del elemento. Ejemplo el Hidrógeno conocido por
la letra H
3.1.4 Masa atómica: Hace referencia a la totalidad de la masa de protones y
neutrones, perteneciente a un único átomo
Figura 3-2: Representación del elemento hidrógeno en la tabla periódica [10]
3.2 Átomo
Unidad más pequeña de la materia, que mantiene su identidad o sus propiedades y que
no es posible dividir mediante procesos químicos.
3.2.1 Estructura atómica: Se distinguen dos partes: el núcleo y nube de
electrones
El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, llamados
protones y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, también tienen
orbitas alrededor del núcleo, con cargas negativas llamadas electrones. La masa de un
protón es aproximadamente igual a la de un neutrón. La cantidad de neutrones y
protones determinan su número atómico.
3.3 Enlace
Se define como la fuerza que mantiene juntos a grupos de dos o más átomos y hace que
funcionen como unidad. Por ejemplo, el silicio es un elemento químico que combinado
Capítulo 3 11
puede formar otras sustancias. Las rocas y el suelo, probablemente contienen más silicio
que cualquier otro elemento.
3.4 Cristal
Los cristales son cuerpos sólidos, formados a partir de sustancias fundidas, por diversas
formas de crecimiento y presentan una forma más o menos regular con caras, vértices y
aristas definidas. El cristal refleja, la forma ordenada como las partículas atómicas se
relacionan entre sí.
3.4.1 Cristalización: Es el proceso de formación de cristales.
3.4.2 Sustancia cristalina: Es el ordenamiento espacial atómico que presenta un
mineral. Dichos ordenamientos atómicos están definidos por las redes de Bravais
Figura 3-4: Se puede observar las 14 redes de Bravais, que representa de forma
sencilla la distribución interna de los átomos configurando una estructura ordenada,
periódica y repetitiva (matriz), que define la formación de un cristal en su estado sólido,
en las tres dimensiones [15].
12 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
3.5 Mineral
El mineral es un elemento ó compuesto químico, que se encuentra en la naturaleza, de
composición definida y estructura atómica determinada, formado mediante procesos
naturales e inorgánicos.
3.5.1 Composición química de un mineral: Más del 90% de los minerales
que forman las rocas son silicatos, compuestos de silicio y oxígeno y uno o más iones
metálicos. El silicio es un elemento químico que se encuentra ubicado en la tabla
periódica con número atómico 14; lo cual indica que tiene 14 electrones, 14 protones y 14
neutrones en su núcleo. Se encuentra enlazado de oxigeno,formando tetraedros
formando una estructura muy estable.
Figura 3-6: sección a, átomo del silicio, [17]. Sección b, estructuras de silicatos, [18]
3.5.2 Propiedades físicas de un mineral: Se relacionan con su estructura,
densidad o el punto de fusión, la elasticidad, la dureza, el color o la fractura.
Isótropo, cuando sus propiedades se manifiestan con igual intensidad en todas
direcciones. Son minerales cristalizados en sistema cúbico o muy simétrico. Como se
muestra en Figura 3-7.
Anisótropo, cuando sus propiedades dependen de la dirección o cambian con ella.
Son sistemas cristalizados de forma hexagonal, trigonal, tetragonal, rómbico,
monoclínico y triclinico. Como se muestra en la figura 3-7.
Capítulo 3 13
Figura 3-7: Isotropía, Anisotropía [19]
3.5.3 Estructura de un mineral: Es la manera como se ordenan los átomos,
moléculas ó iones en el espacio y que dan origen a los sistemas cristalinos. Ejemplo, la
sal común (NaCl), compuesta por un átomo de sodio y un átomo de cloro y su estructura
atómica es de forma cúbica.
Figura 3-5: Estructura cristalina de la sal común, [13], Cristales de sal, [14],
3.6 Roca
Sólido formado por uno ó más minerales o mineraloides. Los minerales formadores de
rocas se conocen como minerales esenciales, mientras que aquellos que pueden o no
estar presentes en una roca se denominan, minerales accesorios
14 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
3.6.1 Composición química de las rocas: Las rocas se caracterizan por
tener materiales esenciales y pertenecen a diferentes grupos químicos: Óxidos, como la
magnetita, Silicatos, como el cuarzo, el feldespato ó la mica y Carbonato, como la calcita
y la dolomita. Los minerales accesorios se encuentran en proporciones no mayores del
5% de cada roca.
3.6.2 Propiedades físicas de las rocas: Densidad, porosidad, permeabilidad
a líquidos y gases, capacidad calorífica, conductividad, forma y deformación.
4. Ciclo de las rocas
La relación de los tres tipos de rocas existentes en la Tierra a través de sus procesos de
formación
4.1 Rocas ígneas: Se producen a partir de la solidificación del magma por
enfriamiento, formando dos tipos de rocas. El magma es una masa fundida silicatada con
gases y vapor de agua que se forma por altas presiones y temperaturas a partir,
principalmente, de rocas metamórficas.
Plutónicas o intrusivas, sufren cristalización por enfriamiento lento en el interior de
la Tierra. Como se muestra en la figura 4-1.
Volcánicas o extrusivas, sufren la cristalización por enfriamiento rápido en la
superficie de la corteza terrestre. Como se evidencia en la figura 4-1.
Figura 4-1: Proceso magmático ó ígneo, [20].
16 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
4.2 Rocas sedimentarias: Se forman en cercanías de la superficie de la
corteza terrestre a partir de cualquier tipo de roca pre-existente. Las etapas que
conducen a la formación de dichas rocas se conoce como proceso sedimentario. Dichas
etapas son: intemperismo, erosión, transporte, depositaciòn y diagénesis. Como
resultado de esto se da origen a dos tipos de rocas sedimentarias:
Rocas sedimentarias clásticas, aquellas donde el proceso sedimentario es
predominantemente mecánico.
Rocas sedimentarias químicas u orgánicas, aquellas que se forman a partir de
precipitados químicos o acción de organismos. Ver figura 4-2.
Figura 4-2: Proceso sedimentario. [20]
Capítulo 4 17
4.3 Rocas metamórficas: Son aquellas que se forman en el interior de la
Tierra a partir de cualquier tipo de roca pre-existente. La forma como se desarrolle
el proceso metamórfico da origen a tres tipos de rocas metamórficas:
Rocas metamórficas mecánicas, aquellas formadas por la acción de fallas o
fracturas.
Rocas metamórficas de contacto, aquellas formadas en los alrededores de
cuerpos ígneos.
Rocas metamórficas regionales, aquellas que se forman en extensas áreas de la
corteza por la acción de la presión. Constituyen las rocas metamórficas más
comunes
Figura 4-3: Proceso metamórfico [20]
18 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
Figura 4-4: En la siguiente gráfica se puede visualizar el ciclo completo de las rocas y
los procesos formadores de una nueva roca a partir de rocas pre-existentes. [20].
5. Proceso magmático
Este da inicio al ciclo de las rocas, se presenta en el interior de la Tierra, por aumento de
la temperatura a medida que se va profundizando y las rocas presentes en estas zonas
comienzan a fundirse, debido a las altas presiones hasta formar magma.
5.1 Magma
Es masa de roca fundida, bajo la superficie de la Tierra aproximadamente 200 Km, a una
temperatura de 1000 °C, cuando el magma sale a la superficie, se denomina lava. El
magma está compuesto fundamentalmente por oxigeno y silicio. Además presenta hierro,
magnesio, calcio, aluminio, sodio, potasio, elementos volátiles (gases) y vapor de agua.
Su enfriamiento y posterior cristalización, da lugar a las rocas magmáticas o ígneas
Figura 5-1: Figura a, se muestra la formación del magma en el interior de la Tierra y su
depositación en recámaras subterráneas, [24]. En la figura b, se puede ver el magma, el
cual se denomina lava cuando sale a la superficie terrestre, descendiendo de un volcán,
[25].
20 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
5.2 Rocas magmáticas ó Ígneas: Formadas a razón del enfriamiento
del magma. Dependiendo de las circunstancias del enfriamiento, se dividen en rocas:
Volcánicas o extrusivas, y Plutónicas o intrusivas.
5.2.1 Roca volcánica o extrusiva: Cuando el magma sale a la superficie por
medio de grietas (volcanes) en forma de lava, su enfriamiento se hace de forma rápida al
contactar la lava con el aire ó el agua, ver figura 5-2, lo cual provoca que no se dé el
tiempo para formar cristales ya sea parcial ó totalmente, dando como resultado rocas de
minerales silicatados. Las características de las rocas ígneas volcánicas debido a su
proceso de cristalización se pueden observar en la tabla 5-1.
Figura 5-2: Contacto de lava con agua, [26].
Tabla 5-1: Características de la formación de rocas volcánicas, [27]
Tipos Enfriamiento Tamaño de
granos Textura Rocas
Volcánicas ó extrusivas
Muy rápido Microscópicos o
sin cristales
Vítrea y
Porosa
Basalto,
riolita, piedra pómez ó
pumita, lapilli, obsidiana
Capítulo 5 21
Lapilli Piedra Pómez Obsidiana Basalto Riolita
5.2.2 Roca Plutónica o intrusiva: Desde el interior del manto y las partes
profundas de la corteza, el magma fluye de forma ascendente generando un enfriamiento
del mismo. Mientras el magma se enfría lentamente, los elementos se combinan y
permiten la cristalización de minerales de grandes tamaños con texturas homogéneas.
No todos los minerales se forman al mismo tiempo, eso depende de las condiciones de
presión y temperatura por las que pasa el magma, Estos procesos son descritos en la
serie de Bowen.
5.2.2.1 Serie de Bowen: Algunos minerales se cristalizan cuando el magma se
encuentra a una mayor temperatura, mientras que otros sólo se cristalizan
cuando el magma se halla a una temperatura menor. Este fenómeno de
enfriamiento hace referencia a tres grandes líneas de cristalización.
Serie de Cristalización Discontinua: Caracterizada por su contenido en hierro y
magnesio; son llamados ferromagnesianos, estos minerales van siendo
sustituidos por otros y más complejos. El olivino pasa a ser piroxeno, cuando hay
variación a una temperatura menor, así mismo, este pasa a ser anfíbol y para
finalizar llega a convertirse en biotita, ver figura 5-3, su característica es
evidenciada a través de colores oscuros y cristalizan en un rango de temperaturas
altas.
Serie de Cristalización Continua: serie de minerales formados sucesivamente
que tienen la misma estructura pero cambian su composición debido al sucesivo
reemplazamiento del calcio por el sodio. Esta serie es conocida como la serie de la
splagioclasas. A mayores temperaturas se forma la Anortita, rica en calcio y cuando
baja la temperatura pasa a ser Albita, rica en sodio, ver figura 5-3. Presentan
22 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
colores variables de blancas a amarillentas y grises; se cristalizan en un intervalo
de temperaturas altas – medias. Ver figura 5-3.
Serie de cristalización simple: constituida por la cristalización de manera
independiente pero simultánea del cuarzo, la moscovita y las ortoclasas. Se forman
en las últimas etapas de enfriamiento del magma y son ricos en aluminio y potasio.
Figura 5-3: Serie de cristalización de Bowen, [28].
Tabla 5-2: Características de la formación de rocas plutónicas, [27].
Tipos Enfriamiento Tamaño de
granos Textura Rocas
Plutónicas ó intrusivas
Lento Mayores de
1mm Granular
Granito, dioritas, sienita,
gabros, serpentinas,
peridotitas.
Granito Sienita
Pórfido Granítico
Diorita Pegmatita
6. Proceso sedimentario.
Es el proceso mediante el cual a partir de cualquier roca pre- existente se da origen a la
roca sedimentaria por procesos de intemperismo, erosión, transporte y diagénesis
6.1 Meteorización o intemperización: Es la alteración de los
materiales rocosos expuestos al aire, humedad y temperatura, en la superficie de la
Tierra. Esta se lleva a cabo en el mismo lugar donde se encuentra la roca. Sucede
mediante tres procesos: la desintegración, que es un proceso físico ó mecánico y la
descomposición, que es un proceso de alteración química.
6.1.1 Desintegración mecánica ó física: Consiste en la desintegración de
las masas de roca, cuando se ven afectadas por el sol, el agua y los cambios de
temperatura, debilitándolos y permitiendo su descomposición física. Ver figura 6-1.
Figura 6-1: Desintegración mecánica de una roca [30].
24 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
6.1.2 Desintegración química: Es la descomposición de los minerales por
presencia de elementos químicos como: El oxigeno, hierro, carbono y calcio, que
conjuntamente con el agua y los elementos atmosféricos que permiten el desarrollo de
reacciones químicas tales como: Oxidación, reducción e hidrólisis, hidratación,
carbonatación, ver figura 6-2. Ver tabla 6-1.
Figura 6-2: Desintegración química de una roca, [31].
6.1.3 Desintegración biológica: Consiste en el proceso de transformación de
las rocas y minerales por la acción de los organismos como: Bacterias por sus procesos
de descomposición, plantas cuando por medio de las raíces, actúan como cuñas
fragmentando la roca, y algunos animales que excavan madrigueras u organismos
costeros que viven en las rocas. Ver figura 6-3.
Figura 6-3. Desintegración biológica [33].
Capítulo 6 25
6.2 Erosión: Se define como la remoción de roca y/o suelo debido a la acción de
fenómenos climatológicos como: La lluvia, el viento, el oleaje y físicos como la gravedad.
El fenómeno de erosión se considera como un proceso lento, cuando es en forma
natural, y sus manifestaciones no se identifican a corto plazo sino cuando se encuentra
en una fase final. Se encuentran las siguientes formas de erosión:
6.2.1 Erosión y Transporte Hídrico: Esta se define como la remoción del
material rocoso o del suelo por el efecto del agua y es causada cuando las gotas
impactan el material fresco o intemperizado, se rompe su estructura superficial,
salpicando el material sólido que lo compone en todas las direcciones, el material ya
suelto es transportado por el flujo superficial del agua, el cual produce arrastre sobre el
suelo debido al cambio de inclinación, llegando a formar canales que al disminuir la
velocidad del flujo deja material que se ha transportado, donde se deposita formando
zonas de sedimentación, Ver figura 6-4. Los fragmentos rocosos o clastos que se
encuentran en los canales de ríos y mares son de forma redondeada, por efectos de
contactos con otros fragmentos a través del transporte. Ver tabla 6-2.
Figura 6-4: Erosión hídrica, [34].
26 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
6.2.2 Erosión eólica: Se define como la remoción de roca y/o suelo por el efecto
del viento. La cantidad de material erosionado depende de las características de
erosionabilidad de las rocas o el suelo y de la cobertura vegetal que los proteja.
6.2.3 Depositación: Ocurre cuando hay un asentamiento de las partículas rocosas
o sedimentos, cuando el agente que los transporta presenta una disminución de la
velocidad. De acuerdo al tamaño de las partículas y la velocidad de transporte, algunas
de ellas se depositan, mientras que otras pueden continuar en movimiento. Este proceso
da origen a la formación de capas o estratos que se superponen entre sí.
6.2.4 Diagénesis: Es la última del proceso sedimentario que consiste en el paso de
sedimentos sueltos a roca a través de la compactación y cementación.
Formación de diferentes capas por sedimentos que se ponen unos sobre otros al
paso del tiempo, cuando se secan las cuencas de los ríos ó quebradas. Figura 6-4,
muestra una cuenca donde se han formado capas por el arrastre del agua.
Figura 6-5: Cuenca sedimentaria [36]
A causa del peso de los sedimentos que están en la parte superior, ver figura 6-6,
sección a, los granos de arena sufren una compactación a razón de la presión
ejercida por el agua y otros sedimentos, ver figura 6-6, sección b.
Capítulo 6 27
Figura 6-6: Compactación de granos de una roca, [37].
Entre los granos de arena, quedan espacios libres o poros, ver figura 6-7, sección
a, por donde circulan soluciones de calcio, silicio y agua, los cuales producen la
precipitación química que provoca la cementación, ver figura 6-7, sección b.
Figura 6-7, Cementación de granos de una roca sedimentaria, [38].
28 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
Tabla 6-1: Características de la formación de rocas sedimentarias, por precipitaciones
químicas,[27].
Tipo Descripción Roca Imagen
Se forman a
partir de
precipitados
de sales
minerales,
Halita, anhidrita,
carnalita, silvina y yeso.
Halita
Carbonatadas
Se forman a
partir de
precipitados
carbonatados.
Caliza (carbonato
cálcico), margas
(arcillosa y carbonatos),
dolomítas (calizas y
magnesio), estalactitas,
estalagmitas y
travertinos.
Caliza carbonatada
Silíceas
Se forman a
partir de
precipitación
de silíce
Lidita (Chert)
Lidita
Tabla 6-2: Características de formación de rocas por erosión hídrica, [27].
Tipo Descripción Roca Imagen
Detríticas o
clàsticas
Clastos: Se
acumulan por
acción de la
gravedad en el
fondo de
lagos, mares o
desiertos
Según el tamaño y
composición del grano:-
Con granos mayores a 2
mm, conglomerados
(pudingas y brechas).
-Con granos entre 1/16 y
2 mm: areniscas
(ortocuarcitas, grauvacas,
gres).
- Con granos Entre 1/16
1/256 mm: limolita.
- Con granos menores a
1/256 mm: lulitas
(arcillolitas)
Clastos
Capítulo 6 29
Tabla 6-3 Tipos de roca según el tamaño del grano, [39].
30 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
7. Proceso metamórfico
Este surge como consecuencia de altas presiones y/o altas temperaturas que
experimenta cualquier tipo de roca pre-existente. Las rocas metamórficas se originan a
partir de rocas ígneas, sedimentarias ó incluso de otras metamórficas.
7.1 Factores que intervienen en el metamorfismo
Varios son los factores que intervienen en el metamorfismo. Estos son:
7.1.1 Temperatura: La formación de estas rocas se da el rango de 200°C y 1000°C
7.1.2 Presión: Se debe al peso de las rocas puestas unas sobre otras de forma
horizontal, al desplazamiento de grandes masas rocosas unas con respecto a otras,
produciendo fricción, fenómeno que permite que se fundan parcialmente, originando la
milonita, una roca dura en la cual los minerales se desintegran y recristalizan. Se
demandan presiones entre 2800 y 4200 atmósferas (kgf/cm2) a profundidades entre 9 y
12 Km.
7.1.3 Fluidos químicamente activos: Las soluciones hidrotermales de
magma en enfriamiento, producen residuos que permean las rocas y hacen que
reaccionen los minerales de las mismas, promoviendo reacciones con soluciones como
el agua, dióxido de carbono, ácido bórico, clorhídrico y fluorhídrico.
32 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
7.1.4 Tiempo: La transformación de las rocas son procesos lentos en periodos
prolongados.
7.2 Tipos de Metamorfismo
Se refiere a la forma como se desarrolla el metamorfismo y dependiendo el sector donde
se origina. Ver figura 7-1.
Figura 7-1: Tipos de metamorfismo, [40].
7.2.1 Metamorfismo Dinámico: Se presenta en zonas de fallas producidas por
los movimientos de la corteza terrestre, lo cual produce altas presiones generando la
recristalización de los minerales existentes, afectando la roca actual, ver figura 7-2,
ejemplo: Milonita. Tabla 7-1.
Figura 7-2: Metamorfismo dinámico, [41]
Capítulo 7 33
Tabla 7-1: Rocas formadas por metamorfismo dinámico, [27]
Rocas por metamorfismo dinámico
7.2.2 Metamorfismo Térmico ó de Contacto: Se produce por el calor que
desprende el magma o la lava al irse enfriando y es transmitido a la roca con la que se
encuentra en contacto produciendo recristalizaciones y transformando dichas rocas sin
llegar a fundirlas, figura 7-3. Las rocas que se forman en esta clase de metamorfismo
son: Cuarcita, corneana, esquistos y mármol ver tabla 7-2.
Figura 7-3: Metamorfismo térmico, [43].
34 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
Tabla 7-2: Rocas formadas por metamorfismo de térmico, [27].
Rocas por metamorfismo térmico
Cuarcita Corneana Mármol
7.2.3 Metamorfismo Regional: Se presenta en zonas de formación de
montañas o en grandes áreas de masa rocosa y son sometidas a grandes presiones y
temperaturas, figura 7-4. Estas condiciones permiten la transformación de la roca pre-
existente permitiendo que se formen nuevas rocas metamórficas. Las rocas resultantes
en esta clase de metamorfismo son: pizarra, filitas, esquistos, cuarcita, mármol, gneis,
ver tabla 7-3.
Figura 7-4: Metamorfismo regional, [45]
Capítulo 7 35
Tabla 7-3: Rocas formadas por metamorfismo regional [27].
Figura 7-5: Variación de rocas metamórficas, en función de la temperatura (°C) y la
profundidad (Km).
Pizarra, se genera entre 15 y 20 Km de profundidad, entre 300°C y 500 °C
Esquistos, se genera entre 22 y 30 Km de profundidad, entre 450°C y 600 °C
Gneis, se genera entre 31 y 40 Km de profundidad, entre 530°C y 610°C
El magma se funde a temperaturas superiores de 700 °C.
36 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
8. Conclusiones
A través del estudio epistemológico realizado, se evidencio que la geología ha
sido un eje fundamental desde el siglo XIX, por consiguiente el ciclo de las rocas
debe ser implementado en los planes de estudio en el segundo ciclo de
bachillerato como acercamiento a las Ciencias de la Tierra.
Este documento permite conocer los diferentes procesos que presentan las rocas
para identificar los pasos de formación de rocas ígneas, sedimentarias y
metamórficas y la relación que existen entre ellas.
El proyecto de ciclo de las rocas sirve para acercar a los estudiantes al
aprendizaje de las ciencias de la Tierra y sus utilidades, por medio de actividades
realizadas en la cartilla didáctica
38 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
9. Anexos
Cartilla El Ciclo de las Rocas y sus Usos
40 El ciclo de las rocas como una propuesta de enseñanza en estudiantes de
bachillerato del segundo ciclo del colegio José María Velaz
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