Ejercicios: La litosfera y sus materiales

Define con tus palabras qué es la litosfera y explica en qué se diferencia de la geosfera.

Explica la diferencia entre una roca y un mineral usando el ejemplo del granito, que está formado por cuarzo, feldespato y mica.

Clasifica estos materiales en roca o mineral, justificando cada respuesta: sal gema, granito, cuarzo y mármol.

¿Cuáles son los dos tipos de materiales básicos de la litosfera que estudia la geología? Explica cómo se relacionan entre sí.

Clasifica estos materiales en mineral o roca, justificando cada respuesta: pizarra, calcita, basalto y sal común.

¿El agua del mar forma parte de la litosfera? Explica tu respuesta y aclara qué parte del fondo oceánico sí pertenece a ella.

Explica qué es un cristal y nombra un mineral que forme cristales que se puedan ver a simple vista. ¿Dónde podrías encontrarlo?

Nombra tres objetos de tu casa fabricados con materiales procedentes de la litosfera (por ejemplo, una ventana, una taza de cerámica o un sartén metálico) e indica de qué material geológico procede cada uno.

Observa el corte esquemático de la geosfera: la banda azul marcada con «?» destaca una de sus zonas. Indica qué zona es y qué capas la forman, explica la relación entre geosfera, litosfera, corteza y manto, y razona por qué decimos que esa zona es «rígida».

¿Es un ladrillo una roca? ¿Es el carbón una roca? Razona ambas respuestas atendiendo a cómo se forma cada material: si es natural o fabricado, y si es un agregado de minerales.

En una excursión encuentras una piedra oscura con cristales brillantes incrustados. Explica qué son probablemente esos cristales, cómo se denomina al conjunto de la piedra y qué relación guardan unos con otra.

Explica la diferencia entre la corteza y la litosfera: cuál de las dos es más gruesa, qué parte del manto incluye la litosfera y por qué decimos que la litosfera es la capa «rígida».

El cemento de las aceras se fabrica cociendo una mezcla de caliza y arcilla. Razona si el cemento es una roca y explica por qué decimos que es un «producto de la litosfera» aunque lo fabriquen las personas.

El granito muestra tres minerales visibles (cuarzo, feldespato y mica) y la arenisca está hecha de granos de cuarzo pegados entre sí. Compara ambas rocas: ¿en cuál se identifican mejor los minerales a simple vista y por qué? ¿Cuál crees que se desgasta antes?

Hay playas de arena blanca, dorada y hasta negra. Explica a qué se deben esos colores (de qué rocas o minerales procede la arena en cada caso) y razona qué color de arena esperarías en una playa cercana a acantilados de granito.

«Una roca es como un pastel y los minerales son sus ingredientes»: explica qué aciertos tiene esta analogía y señala una diferencia importante entre hornear un pastel y formar una roca.

Un estudiante afirma: «Como el suelo procede de la meteorización y disgregación de las rocas de la corteza, el suelo es simplemente una roca triturada y pertenece en exclusiva a la litosfera».

1. a) Rebate su afirmación explicando por qué el suelo no puede considerarse una roca, analizando su composición y su estructura.
2. b) Justifica por qué los geólogos definen el suelo como una «interfase» en la que interactúan cuatro subsistemas terrestres (litosfera, atmósfera, hidrosfera y biosfera), indicando un componente concreto que aporta cada uno.

En la cabecera de un río de montaña aflora un macizo de granito (roca compuesta aproximadamente por un 30 % de cuarzo, un 50 % de feldespato y un 20 % de mica). Sin embargo, al analizar la arena fina de una playa situada en la desembocadura de ese río tras recorrer 350 km, se comprueba que el 95 % de los granos son exclusivamente de cuarzo.

1. a) Interpreta este cambio en la composición y deduce qué les ha sucedido al feldespato y a la mica durante el transporte en comparación con la resistencia del cuarzo.
2. b) Un bañista llena un frasco con esa arena y dice que «se lleva una roca de recuerdo». Razona si la arena suelta debe clasificarse como roca, como conjunto de minerales sueltos o como sedimento, y explica qué proceso geológico faltaría para que llegara a ser una roca sedimentaria.

Un documental divulgativo comete el siguiente error al explicar el ciclo de las rocas: «Un grano de cuarzo de un granito situado a 5 km de profundidad puede pasar a formar parte de una roca sedimentaria detrítica como la arenisca sin necesidad de que el granito salga jamás a la superficie ni entre en contacto con la atmósfera».

1. a) Detecta y justifica el error científico de esta afirmación explicando por qué es imprescindible que la roca madre aflore a la superficie para iniciar el ciclo sedimentario.
2. b) Reconstruye la secuencia lógica de etapas geológicas (desde la meteorización hasta la diagénesis o litificación) que tiene que experimentar ese grano de cuarzo para terminar integrado en una arenisca compacta.

En el laboratorio de Geología tienes cuatro muestras sólidas desconocidas (A, B, C y D) y dispones de una moneda de cobre (dureza 3), una lámina de vidrio (dureza 5.5), una lupa y un frasco con ácido clorhídrico diluido. Obtienes los siguientes datos experimentales:

• Muestra A: aspecto homogéneo; no la raya la moneda, pero el vidrio sí la raya; al golpearla se rompe en fragmentos con forma de cubos perfectos.

• Muestra B: observada con la lupa muestra granos entrelazados de tres colores distintos; raya con facilidad al vidrio.

• Muestra C: raya al vidrio; es completamente transparente y presenta caras planas naturales que forman un prisma hexagonal terminado en punta.

• Muestra D: de color gris uniforme; produce una intensa efervescencia con burbujas al verter una gota de ácido sobre ella.

Responde justificando tus respuestas:

1. Determina cuáles de las muestras son con certeza minerales individuales y cuáles son rocas.

2. Identifica qué propiedad mineral pone de manifiesto la forma de romperse de la muestra A y compárala con las caras de la muestra C.

3. Diseña una prueba sencilla para averiguar si la muestra B contiene cuarzo.

Una empresa comercializa por internet unos cubos transparentes etiquetados como «cristales minerales de sal pura de laboratorio». La empresa argumenta que su composición química (cloruro de sodio, NaCl) y su estructura cristalina son exactamente iguales a las de la halita natural que se extrae de las minas.

1. a) Asume el papel de perito geólogo y analiza si ese producto cumple rigurosamente cada uno de los requisitos que exige la definición científica de mineral.
2. b) Emite un dictamen justificado: ¿es correcto llamarlo mineral? Razona qué diferencia existe entre este cristal sintético y un cristal de sal formado en las orillas de una salina costera por evaporación del agua de mar.

Un artesano encuentra dos fragmentos de color negro brillante: uno es obsidiana (vidrio volcánico natural formado por el enfriamiento instantáneo de la lava) y el otro es un pedazo de vidrio de una botella rota que alguien arrojó al campo. El artesano sostiene que ambos son minerales porque son sólidos, inorgánicos y duros.

1. a) Rebate su argumento explicando qué característica de la estructura microscópica interna les falta a ambos para poder considerarse minerales.
2. b) Justifica por qué la comunidad científica clasifica a la obsidiana como una roca, mientras que el vidrio de botella queda totalmente excluido de la categoría de roca.

El municipio de una localidad de montaña donde los inviernos son muy fríos (con heladas casi diarias) y llueve con frecuencia va a restaurar la fachada de su edificio del ayuntamiento. El equipo técnico debe elegir entre tres tipos de rocas disponibles:

• Roca 1 (Caliza): porosidad media (5.8 %), dureza moderada (se raya con un cuchillo de acero), reacciona y se disuelve lentamente con aguas ácidas.

• Roca 2 (Granito): porosidad casi nula (0.3 %), dureza muy alta (raya al vidrio), inerte frente al agua y a los ácidos.

• Roca 3 (Arenisca muy porosa): porosidad alta (19.2 %), absorbe gran cantidad de agua en sus huecos y presenta cemento arcilloso blando.

1. a) Predice qué le ocurriría a la fachada a lo largo de varios inviernos si se construyera con la Roca 3, justificando el papel que desempeña el agua al congelarse dentro de los poros.
2. b) Justifica qué roca deberías descartar si la lluvia de la zona contiene sustancias ácidas disueltas procedentes de la contaminación urbana.
3. c) Argumenta cuál de las tres rocas es la mejor elección técnica para garantizar que el edificio soporte el paso de las décadas sin degradarse.

Para investigar cómo se originan los terremotos en una litosfera que es sólida y rígida, realizas el siguiente experimento en el salón de clases: apoyas una regla de plástico rígido plana sobre el borde de una mesa dejando la mitad en el aire. Empujas el extremo libre hacia abajo con un dedo poco a poco: la regla se curva ligeramente resistiendo la fuerza, hasta que de repente se quiebra con un chasquido violento y notas un temblor instantáneo en la mesa y en tu mano.

1. a) Interpreta el modelo: deduce qué representan en la dinámica de la Tierra la fuerza continuada de tu dedo, la curvatura elástica de la regla, el chasquido de la rotura y el temblor que vibra en la mesa.
2. b) A partir de este modelo, justifica por qué la rigidez de las rocas no impide los terremotos, sino que es precisamente la condición imprescindible para que se acumule energía y se libere de forma sísmica en lugar de deformarse de manera suave y continua.

Reto del tema. ¿Alguna vez has pensado de qué parte de la geosfera provienen los objetos de tu propia habitación? Conviértete en geólogo y elabora un breve informe técnico siguiendo estos pasos:

1. Explora el interior: Entra al mapa de terremotos del Servicio Geológico de EE. UU. (USGS) y localiza un sismo reciente en Estados Unidos. Anota su magnitud y profundidad (por ejemplo, $12.4\text{ km}$), e identifica justificadamente en qué capa de la geosfera se originó (corteza o manto superior).

2. Auditoría litosférica en casa: Busca en tu hogar 3 objetos fabricados con materiales geológicos (por ejemplo: sal de cocina (halita), cubierta de cocina de mármol o piso de granito). Clasifica cada material en roca o mineral y describe brevemente su utilidad.

3. Cálculo y sostenibilidad: Calcula qué porcentaje del radio medio terrestre ($6371\text{ km}$) representa la profundidad del sismo elegido y redacta una propuesta razonada sobre la importancia de reciclar minerales para proteger la litosfera.

Se evaluará:

• Identificación correcta de las capas de la geosfera y precisión en el cálculo porcentual.

• Diferenciación rigurosa entre rocas y minerales en los elementos del entorno doméstico.

• Coherencia y fundamentación científica de la propuesta de uso sostenible de los recursos litosféricos.