El documento trata sobre la geoquímica y la cosmoquímica. Define la geoquímica como la ciencia que estudia el origen, distribución, migración y evolución de los elementos químicos en la Tierra. La cosmoquímica intenta comprender la química del universo, incluyendo la abundancia y distribución de elementos, su formación y cómo interactúan para diferenciarse en cuerpos celestes. Explica que los elementos se forman a través de la nucleosíntesis en el interior de estrellas y durante

1. 1. Introducción
• Importancia de la geoquímica
• Abundancias cósmicas de los elementos y nucleosíntesis
• Características y tipos de meteoritos
• Composición global de la Luna
• Composición global de la Tierra
• Clasificación geoquímica de los elementos
• Diferentes sistemas geoquímicos y su composición

2. Definición de Geoquímica
La geoquímica es una ciencia natural que,
sobre la base de la Química y la Geología,
estudia el origen, distribución, migración
y evolución de los elementos químicos en
la Tierra contenidos en los minerales
formadores de las rocas y en los
productos derivados de ellas, así como en
los seres vivos, el agua y la atmósfera.
Uno de los objetivos de la
geoquímica, es determinar la
abundancia de los elementos en la
naturaleza, ya que esta
información es básica para
desarrollar hipótesis sobre el
origen y la estructura de nuestro
planeta y del universo.

3. Un término más sencillo… En Geoquímica se usan
las herramientas de la
Química para resolver
problemas geológicos;
es decir, se emplea la
Química para
entender el
funcionamiento de la
Tierra-

4. ¿Porqué es importante la Geoquímica en las
Ciencias de la Tierra?
Para los profesionales en Ciencias de la Tierra, es muy
importante conocer la terminología específica de la química y
conjugarla con sus conocimientos de Geología con el fin de
realizar la extracción y aprovechamiento adecuado de los
yacimientos minerales, de los hidrocarburos y recursos
hídricos, así como para el desarrollo de estrategias de
remediación y mitigación de riesgos ambientales

5. El método científico en los estudios geoquímicos
• La geoquímica forma parte de un
campo mucho más grande del
esfuerzo humano: LA CIENCIA
• La ciencia es uno de los logros más
grandes de la humanidad
• La ciencia consiste de dos partes:
el conocimiento que abarca y el
acercamiento o la filosofía que
hace posible aplicar ese
conocimiento
• Sin este conocimiento (ciencia), no
sería posible el desarrollo de
nuestra sociedad tal y como la
conocemos (filosofía de la ciencia)

6. • La meta de toda ciencia es entender el mundo a nuestro
alrededor
• A pesar de los diferentes campos de conocimiento que
colectivamente se denominan ciencia, todos ellos comparten EL
MÉTODO CIENTÍFICO
El método científico en los estudios geoquímicos
El método científico es un
proceso que sigue una
serie de pasos para
solucionar problemas
TODOS LOS DÍAS USAMOS
EL MÉTODO CIENTÍFICO!!

7. Pasos del Método Científico
1. Observación
2. Investigación
3. Planteamiento
del problema
4. Hipótesis
5. Experimentación
6. Resultado
7. Conclusiones

8. El científico como escéptico
1. EN LA CIENCIA NADA ES SAGRADO!! (la duda se superpone a
la creencia)
2. Cualquier observación o teoría puede ser errónea
3. Pero también las observaciones más remotas y
descabelladas pueden ser las correctas
4. La intuición juega un papel sumamente útil

9. Relación de la Geoquímica con otras disciplinas
La geoquímica es una ciencia experimental y multidisciplinaria que se apoya de otras
ciencias que ayudan a explicar el comportamiento de los elementos en la Tierra y en
otros planetas

10. La Geoquímica aplicada
• Consiste en un examen a través de la toma de muestras en forma
sistemática en una región, donde se tiene información geológica o
ésta se está conociendo simultáneamente con la geoquímica.
• Es sinónimo al trabajo geológico exploratorio que se hace durante el
trabajo de campo.

11. La Geoquímica aplicada
Los diferentes tipos de estudio que se pueden realizar desarrollando el muestreo
de elementos son:
• Geoquímica de sedimentos de arroyo.
• Geoquímica de suelo.
• Geoquímica de rocas.
• Geoquímica de gases.
• Geoquímica de agua.
• Geoquímica de vegetación.

12. La geoquímica de exploración, o de
prospección, tienen aplicaciones
prácticas en los principios geoquímicos
teóricos de la búsqueda de minerales.
También nos permite explorar, descubrir,
evaluar y controlar la explotación de los
recursos no renovables de una manera
responsable

13. "Debemos ser los químicos
de la corteza terrestre.
Debemos estudiar no sólo
la distribución y formación
de los minerales, esas
combinaciones
temporalmente estables
de los elementos, debemos
estudiar también los
propios elementos, su
distribución, sus
transformaciones, su vida"
Alexander Fersman, 1912, Academia de Ciencias de la
URSS

14. Abundancias cósmicas de los elementos y nucleosíntesis.
Características de los Meteoritos
Composición global de la Luna.
Composición global de la Tierra.
Clasificación geoquímica de los elementos.
Diferentes sistemas geoquímicos y su composición.
Cosmoquímica

15. Cosmoquímica
Es una ciencia multidisciplinar que intenta comprender la química del Universo, desde la
abundancia y distribución de los elementos en él, la formación de estos, su interacción
para formar moléculas y agregados mayores responsables de la diferenciación
geoquímica en los cuerpos que forman los sistemas estelares (como nuestro sistema
solar), así como la síntesis de compuestos orgánicos precursores de la vida.
Debido a las limitaciones de los
instrumentos de análisis espectral
nuestro conocimiento de la materia
cósmica se confina a las estrellas de
nuestra galaxia y a algunas estrellas y
nébulas extragalácticas próximas.

16. Abundancias cósmicas de los elementos
Como fuentes más importantes para estudiar las abundancias
cósmicas de los elementos se tiene:
1. El Sol y las estrellas observables por métodos astrofísicos (para
los elementos volátiles).
2. Las nébulas gaseosas y el gas interestelar.
3. Los rayos cósmicos
4. La corteza de la Tierra y de otros cuerpos celestes (p.ej. Luna)
5. La atmósfera e hidrosfera de la Tierra (y de otros planetas)
6. Los meteoritos (para los elementos no volátiles) y los cometas.
En particular los datos más importantes son los que obtenemos de el Sol y las estrellas, la corteza
terrestre y muestras de otros cuerpos celestes, la atmósfera y de los meteoritos ya que estos objetos
son los que forman el universo local en que nos encontramos.

17. Métodos de obtención de datos de abundancias
cósmicas de los elementos
• Para obtener los datos de abundancias cósmicas se hace uso de las técnicas directas e
indirectas.
• También existen las “técnicas mixtas”
• Para esto, es preciso que entre el observador y el objeto a estudiar exista un
intercambio de materia o energía.
Ambos métodos son complementarios y se emplean para
obtener datos geoquímicos, aunque solo los métodos
directos (análisis químico) se emplean en las Geociencias
(p.ej. Estudio de las rocas de la superficie de un planeta)
Basalto
lunar
Meteorito de Toluca
Meteorito Allende
Nebulosa del
Capullo

18. Métodos directos
Por ejemplo, las muestras
lunares colectadas durante
misiones a la Luna fueron
analizadas posteriormente
por métodos físico-
químicos. (Fluorescencia de
rayos X, Análisis químico
por vía húmeda etc.). Los
datos indican que esas rocas
son basaltos de tipo V.H.A.
(Very High Alumina)
Si hay un intercambio de materia
(muestras), se recurre al análisis
directo de los materiales utilizando
técnicas de análisis químicos (métodos
geoquímicos).

19. Métodos indirectos
Se desarrollan mediante sondas espaciales en
órbita que sobrevuelan zonas de interés
realizando mediciones espectroscópicas de
reflexión. Estas mediciones se envían
telemétricamente a la Tierra
Si hay únicamente intercambio de energía (radiaciones
del espectro electromagnético) los métodos utilizados
hacen uso de determinadas longitudes de este espectro
son los métodos utilizados en astrofísica
Espectros de reflexión de radiaciones en el
infrarrojo colectados por la sonda Mare
Imbrium en la superficie lunar

20. Técnicas mixtas
Algunos planetas del Sistema Solar relativamente
próximos a la Tierra, se estudian por técnicas mixtas
en las cuales se envían robots o vehículos que
realizan los análisis químicos "in situ" y los
transmiten a Tierra.
Proporcionan datos de superficies y atmósferas.
Marte
Vehículo
Curiosity, 2012
Por ejemplo, el vehículo Curiosity, fue enviado
a Marte para perforar rocas en la superficie de
este planeta y realizar análisis
Primera perforación realizada por
Curiosity en una roca llamada "John
Klein” para obtener muestras en Marte.

21. Composición del Universo
Abundancia de los elementos en el Universo
• 21% MATERIA OSCURA: No se conoce su
composición, ya que no emite radiación
electromagnética (es completamente
transparente). Se sabe su existencia por sus
efectos gravitacionales en la materia visible
• 75% ENERGÍA OSCURA: Es de naturaleza y origen
desconocido, pero se sabe que es responsable de
acelerar la expansión del Universo
• 4% MATERIA VISIBLE: Consiste de material
bariónico (materia que forma todo lo que nos
rodea y podemos ver)
Gráfica que muestra las abundancias de elementos en el universo, normalizado por la abundancia del
elemento común silicón
REGLA DE ODDO–HARKINS:
Los elementos químicos con un
número atómico par (como el
carbono) son más comunes en
el universo que aquellos con un
número atómico impar (como
el nitrógeno)

22. Abundancias cósmicas de los elementos

23. NUCLEOSÍNTESIS: El origen de los elementos
• ES EL PROCESO MEDIANTE EL CUAL SE FORMAN NUEVOS ELEMENTOS
QUÍMICOS A PARTIR DE REACCIONES ATÓMICAS
• Se lleva a cabo en el interior de las estrellas y durante las explosiones de
supernovas.
• Segun Faure (1991), el proceso de nucleosíntesis en las estrellas produce mas
de 2200 NÚCLIDOS (NUCLEIDOS), muchos de ellos inestables que se
descomponen espontáneamente en un corto periodo de tiempo.
• El origen de los elementos químicos está necesariamente asociado con el
origen y evolución del Universo.
• Las diversas condiciones que han prevalecido en cada etapa de su devenir
han propiciado unos eventos y limitado otros, dando como
• resultado la forma actual del Universo

24. Primero un poco de antecedentes:
Los elementos químicos están formados de un núcleo con:
Protones (+)
Neutrones (+/-)
Electrones (-)
Donde:
N= # de neutrones
Z= # protones (#
atómico)
A= masa atómica
(suma de N+Z; #
masa)

25. Núclido o nucleido
Cualquier forma atómica de un elemento químico caracterizado por un número de
protones y de neutrones. Pueden diferir por sus cantidades de protones o de neutrones, o
por la energía de su estructura de agrupamiento.
Clasificación de los nucleidos
ISÓTOPOS. Poseen igual número atómico,
pero difiere la cantidad de neutrones.
ISÓTONOS. Contienen igual número de neutrones pero
sus números atómico y másico son distintos
ISÓBAROS. Poseen el mismo número de masa, pero son
elementos diferentes

26. Otras partículas
• Los físicos proponen una familia de partículas que hoy en día ya no son
estables por sí solas.
• De algunas se ha demostrado su existencia, otras solamente han sido
propuestas pero no observadas. (Para saber más sobre partículas
subatómicas, consultar Hooft, 2001.)
• Fotones (γ)
• Positrones (e+)
• Neutrinos (ν)
• Antineutrinos (ṽ)
• Protones (p+)
• Neutrones (n)
• Electrones (e–).
Fotones (γ)
Positrones (e+)
Neutrinos (ν)
Antineutrinos (ṽ)
Protones (p+)
Neutrones (n)
Electrones (e–).

27. ¿Cómo y en dónde se lleva a
cabo la NUCLEOSÍNTESIS?

28. Para que la nucleosíntesis se produzca se
necesitan dos factores primordiales: una
gran densidad y una alta temperatura.
De este proceso se conocen cuatro tipos:
I. NUCLEOSÍNTESIS PRIMORDIAL
II. NUCLEOSÍNTESIS ESTELAR
III. NUCLEOSÍNTESIS EXPLOSIVA
IV. ESPALACIÓN DE RAYOS CÓSMICOS
Somos polvo de estrellas... Los
elementos químicos generados
en la transformación estelar, son
los mismos que encontramos en
todo el universo.

29. • Ocurrió a partir de los 3-4 primeros minutos posteriores al Big Bang (Tiempo Cero)
• El Universo era mínimo, inimaginablemente denso, con T > 1027 K
• Al iniciar la expansión, la temperatura y la densidad disminuyeron rápidamente
I. NUCLEOSÍNTESIS PRIMORDIAL
Fotones (γ)
Positrones (e+)
Neutrinos (ν)
Antineutrinos (ṽ)
Protones (p+)
Neutrones (n)
Electrones (e–).
n → p+ + e+ + ṽ
En esas condiciones, ya se encontraban fotones (γ), positrones
(e+), neutrinos (ν), antineutrinos (ν), protones (p+), neutrones
(n) y electrones (e–)
Los protones (p+), neutrones (n) y
electrones (e–) forman los átomos que
hoy conocemos, pero a esas enormes
temperaturas no se podían juntar para
formarlos
Los neutrones libres, cuya vida media es de 11 minutos,
se desintegraban transformándose en protones :
A esas temperaturas (1010 K) muchas de estas
partículas se equilibraban reconvirtiéndose unas en
otras de acuerdo con los siguientes procesos:

30. • Al descender la temperatura a 109 K, los protones y los neutrones empezaron a
fusionarse para dar origen a los primeros núcleos de deuterio (2H), el cual en esas
condiciones era muy inestable y se desintegraba casi tan pronto como se formaba.
• El Universo continuó enfriándose, muy rápidamente, favoreciendo la fusión de núcleos
ligeros para dar núcleos más pesados.
• Los procesos fueron los siguientes:
I. NUCLEOSÍNTESIS PRIMORDIAL
Fotones (γ)
Positrones (e+)
Neutrinos (ν)
Antineutrinos (ṽ)
Protones (p+)
Neutrones (n)
Electrones (e–).
• Casi todo el 7Li que se conoce hoy
en el Universo provino de la última
reacción.
• Los núclidos con masa 5 y 8 no se
formaron en esta etapa por ser
inestables .

31. I. NUCLEOSÍNTESIS PRIMORDIAL
Fotones (γ)
Positrones (e+)
Neutrinos (ν)
Antineutrinos (ṽ)
Protones (p+)
Neutrones (n)
Electrones (e–).
Recuerde que:
ISÓTOPO: mismo número atómico, pero difiere la
cantidad de neutrones.

32. • Principal creadora de hidrógeno 1H, 2H , 4He y 3He, que existen en el Universo.
• Debido al periodo tan corto en el que ocurrió, no se pudo formar ningún elemento
más pesado que el litio.
• Cuando la temperatura fue lo suficientemente baja (T ~4 × 108 K), la repulsión entre
núcleos de mayor carga eléctrica fue mayor que la energía térmica de los mismos,
impidiendo la creación de núcleos más grandes
El Universo continuó
expandiéndose y cuando la
temperatura descendió por
debajo de 104 K, los
núcleos comenzaron a
asociarse con los electrones
dando origen a los
primeros átomos neutros.
I. NUCLEOSÍNTESIS PRIMORDIAL
La radiación y la materia se desacoplaron y se enfriaron separado originando la radiación
de fondo que ya mencionamos se originó a partir de este evento de desacoplamiento.

33. • Ocurre en las estrellas durante el proceso de evolución estelar (previo al colapso
gravitatorio)
• Es responsable de la generación de la mayor parte de los elementos ligeros y medianos
y de una minoría de los elementos pesados por procesos de fusión nuclear a partir del
H y del He.
II. NUCLEOSÍNTESIS ESTELAR
• Por varios cientos de millones de años después de la Gran Explosión no se crearon
nuevos núcleos.
• El Universo continuó expandiéndose y enfriándose, hasta que en las regiones más frías
se formaron nubes a partir de átomos de hidrógeno y helio, que fueron acumulándose
por atracción gravitacional.

34. • Cuando la acumulación de materia fue muy grande, alcanzó P y T (107) elevadas en
algunas zonas dentro de estas nubes
• Bajo estas condiciones, los electrones se disocian nuevamente de los núcleos.
• La materia se encuentra en estado de plasma y puede ocurrir fusión de partículas con
un gran desprendimiento de energía.
• Para llevar a cabo este proceso, los astrónomos han propuesto una secuencia de varios
pasos, de los cuales el más simple es:
II. NUCLEOSÍNTESIS ESTELAR
Fotones (γ)
Positrones (e+)
Neutrinos (ν)
Antineutrinos (ṽ)
Protones (p+)
Neutrones (n)
Electrones (e–).
MEJOR CONOCIDA
COMO REACCIÓN
EN CADENA
PROTÓN-PROTÓN
(PP)
1. LA REACCIÓN PROTÓN-PROTÓN ES UNA DE LAS DOS REACCIONES DE FUSIÓN QUE
SE PRODUCEN EN LAS ESTRELLAS PARA CONVERTIR EL HIDRÓGENO EN HELIO
2. EXISTE OTRA REACCIÓN CONOCIDA COMO CICLO CNO

35. El proceso PP inicial es seguido por una serie de reacciones denominadas
Reacciones de las cadenas PP
• Cadena PPI
• Cadena PPII
• Cadena PPIII
• Cadena IV o Hep
Las cadenas protón-protón son
más importantes en estrellas del
tamaño del Sol o menores

37. III. NUCLEOSÍNTESIS EXPLOSIVA
• Se generan los elementos más pesados.
• Ocurre principalmente en las supernovas
• Se producen elementos más pesados que el hierro
• Durante los escasos segundos que dura la explosión del corazón de una supernova, se
produce una intensa ráfaga de reacciones nucleares que producen nuevos elementos
• También dentro las supernovas pueden ocurrir procesos de nucleosíntesis que
producen muchos isótopos ricos en neutrones de elementos más pesados como el
Torio o el Uranio.

38. III. NUCLEOSÍNTESIS EXPLOSIVA
• Se lleva a cabo mediante el Proceso-R (R de Rápido)
• Crea isótopos pesados muy ricos en neutrones
• El proceso R ocurre a altas densidades de neutrones con condiciones de grandes
temperaturas
En el Proceso-R, los núcleos pesados son bombardeaedos con un gran flujo de
neutrones para formar núcleos ricos en neutrones altamente inestables
• Los núcleos formados experimentan desintegración para formar núcleos más estables
con un número atómico mayor y la misma masa atómica
• El flujo de neutrones es increíblemente alto, unos 1022 neutrones por centímetro
cuadrado por segundo.

39. IV. ESPALACIÓN DE RAYOS CÓSMICOS
Es una forma natural de que ocurra
la fisión nuclear y la nucleosíntesis
Formación de elementos a partir del
impacto de rayos cósmicos
Los rayos cósmicos son partículas
altamente cargadas de energía de fuera
de la Tierra (electrones, partículas alfa)
Estas causan la espalación cuando un
rayo cósmico (p.ej. un protón) impacta
con materia
El resultado de la colisión es la expulsión
de grandes miembros
de nucleones (protones y neutrones)
desde el objeto impactado.
Este proceso ocurre en el espacio
profundo y en las capas altas de la
atmósfera debido al impacto de rayos
cósmicos.
Produce algunos elementos ligeros
como el Litio y el Boro

40. • Existe otro tipo más de nucleosíntesis que se
puede llamar nucleosíntesis artificial
• Ocurre en los reactores nucleares, durante las
explosiones de bombas nucleares, o bien en los
experimentos con aceleradores de partículas (p.ej.
Darmastadt en Alemania, Dubna en Rusia, y
Berkeley en Estados Unidos.
• Se obtienen pequeñísimas cantidades de
elementos que no ocurren en la naturaleza
(aportan infromación sobre la física del mundo de
las partículas subatómicas y, por ende, del
Universo mismo.
Además…..

41. Composición del Sistema
Solar, los meteoritos, la
Tierra y la Luna

42. Composición de los planetas del Sistema Solar

45. Los meteoritos
• Trozos de escombros que pueden ser
parte de un asteroide o un cometa que
logra chocar contra la superficie de La
Tierra
• La palabra meteorito proviene de
meteoro, que significa "fenómeno del
cielo" y describe la luz que se produce
cuando un fragmento de materia
extraterrestre entra a la atmosfera
• Si el meteoro no se desintegra
totalmente, cada fragmento que alcanza
la superficie de la Tierra se llama
meteorito.
• Objetivos del estudio de los meteoritos: determinar
la historia y origen de sus cuerpos progenitores.
• Algunos meteoritos de la Antártida (1981) proceden
de la Luna por el parecido de su composición con la
de las rocas obtenidas durante las misiones Apollo
entre 1969 y 1972.
• La procedencia de otros meteoritos todavía es
desconocida (se sospecha que un conjunto de éstos
podrían proceder de Marte)

46. Clasificación clásica de los meteoritos
1. Rocosos: Acondritas y Condritos
2. Ferrosos: Contienen principalmente los metales hierro y níquel. Se subdividen en:
Ataxitas, Octaedritas y exaedritas.
3. Ferrosos de tipo rocoso: mezcla de roca y metales. En este último grupo encontramos las
Pallasitas y las Mesosideritas.

48. Las condritas
• Edad de 4.550 millones de años
(aproximadamente la edad del
sistema solar)
• Considerados como ejemplos
de la materia primitiva del
sistema solar
• Las enstatitas contienen
elementos más refractarios y
se cree que se han formado en
el sistema solar más interno.
• Las condritas carbonaceas
tienen las proporciones más
altas de elementos volátiles y
son las más oxidadas (se
piensa que se formaron incluso
a mayor distancia del Sol)
• Cada una de estas clases
pueden ser subdividas a su vez
en grupos más pequeños con
propiedades diferentes.
Condrita carbonácea CV3
Condrita ordinaria
Condrita de enstatita

49. • Son meteoritos rocosos pero se piensa que
están formados por material reprocesado o
diferenciado.
• Se producen por la fusión y recristalización
sobre o en el interior del meteorito
progenitor; como resultado, las acondritas
tienen diferentes texturas y mineralogías
indicadoras de procesos ígneos.
Las acondritas

50. • Compuestos por aleaciones de Fe-
Ni con pequeñas cantidades de
carbono, azufre y fósforo.
• Se formaron cuando el metal
fundido se segregó de silicatos
menos densos y se enfrió,
presentado otro tipo de
comportamiento ante la fusión en
el interior de los cuerpos
progenitores.
• Contienen la evidencia de los
cambios que tuvieron lugar en los
cuerpos de los que ellos fueron
arrancados, presumiblemente por
impactos, para ser colocados en la
primera de muchas revoluciones.
• Las pallasitas son meteoritos
ferrosos de tipo rocoso
compuestos por olivino rodeado
por metal.
Meteoritos ferrosos
Pallasita

51. 1. ¿Porqué son importantes los meteoritos?
2. ¿Para que los usamos en Geoquímica?
1. Se consideran material original de la creación del Universo y sin alteración
(principalmente las condritas)
2. Se utilizan como material de referencia para estimar el grado de
diferenciación del planeta (se revisará con mayor detalle en el tema 4)

52. La Luna.
• Único satélite natural de la
Tierra
• 5to satélite más grande del
Sistema Solar
• Debido al efecto de las fuerzas
que ejerce la Tierra sobre la
Luna, siempre presenta la
misma cara al observador
terrestre.
• El hemisferio visible está
marcado con oscuros mares
lunares de origen volcánico y
por astroblemas.
• Superficie es oscura, con
reflexión similar a la del carbón.
• La influencia gravitatoria de la
Luna produce las mareas y el
aumento de la duración del día.
La hipótesis general hoy en día es que el sistema Tierra-Luna se formó como resultado
de un gran impacto: un cuerpo celeste del tamaño de Marte colisionó con la joven Tierra,
volando material en órbita alrededor de esta, que se fusionó para formar la Luna
Todo el mundo es una Luna, y tiene un lado obscuro que no
le muestra a nadie –Mark Twain.
Latín: “la que ilumina” o “la luminosa”.

53. Composición global de la Luna.
Elementos mayores:
• Oxígeno 42%
• Aluminio 7%
• Calcio 8%
• Hierro 13%
• Magnesio 6%
• Silicio 21%
Elementos menores
(3%): Titanio,
Sodio,Potasio,
Cromo, Manganeso,
Fósforo, Torio,
Uranio
La Luna posee un diámetro de 3476 km.y una
densidad promedio de 3,34 g/cm3

54. • Corteza oceánica, basalto, máfico, densidad
3.2 g/cm3
• Corteza continental, granito, félsica, densidad
2.7 g/cm3

55. Estructura interna de la Luna.
Las partes que conforman la Luna son la
corteza, los mares, las mesetas o
continentes, el manto y el núcleo.
• Durante la misión Apolo se situaron
en la Luna 4 sismógrafos alimentados
por energía nuclear.
• Cada vez que un meteorito choca
contra la superficie lunar, estos
producen un lunamotos, equivalentes
a los terremotos terrestres, que son
recogidos por dichos sismógrafos.
Gracias a estos tenemos conocimiento
de la estructura interna de la Luna.

56. MARES
• El menor espesor
permitió, en época
temprana que el magma
rellenara cuencas de
impacto y formando los
llamados mares lunares
(conforman el 15% de la
superficie lunar), más
oscuros a simple vista.
CORTEZA:
• Espesor promedio de 80
km (varía en la esfera)
debido a la sincronización
entre el tiempo que tarda
en girar en torno a la
Tierra en su movimiento
de traslación y el que
tarda en girar sobre si
misma, el de rotación, que
es de unos 29 días.
• Esta circunstancia hace
que el manto lunar se
haya visto desplazado
interiormente hacia la
dirección de la Tierra. La
consecuencia es la
disminución de la capa de
corteza en el lado más
próximo a la Tierra.
• Los valores son ~60 km de
espesor en el lado visible y
de ~150 km en la parte no
visible.
MANTO:
• Espesor de 60-150 km
• Manto sólido de 150 a 1000
km de composición máfica
(magnetita y hierro).
• El calor procedente del manto
es insuficiente para mover la
corteza.
• No hay corrientes convectivas.
NÚCLEO:
• Espesor de 200-600 km.
• Núcleo central líquido, a unos
1100 °C
CONTINENTES O MESETAS
(85% de la superficie lunar,
en la parte visible el 70%).
• En estas áreas, la
impresión de los
meteoritos son más
numerosas.
• No existe Tectónica de
Placas, por lo que las
montañas se han
formado por impactos
de Meteoritos.
Estructura interna de la Luna.

57. La Tierra
Planeta del sistema solar que gira alrededor del Sol en la
tercera órbita más interna
La Tierra es el mayor de los planetas rocosos
La presencia del campo magnético terrestre le permite
retener una capa de gases: la atmósfera, que dispersa la luz
y absorbe calor. De día evita que la Tierra se caliente
demasiado y, de noche, que se enfríe.
Siete de cada diez partes de la superficie terrestre están
cubiertas de agua. Los mares y océanos también ayudan a
regular la temperatura.
Estructura composicional de la Tierra
1. Atmósfera
2. Hidrósfera
3. Biósfera
4. Corteza
5. Manto
6. Núcleo
TIERRA
SÓLIDA

58. Composición química de la tierra
Media de la Tierra
Fe 32.07%
O 31.12%
Mg 13.90%
Si 15.12%
Ni 1.82%
S 2.92%
Al 1.40%
Ca 1.52%
Na 0.12%
Ti 0.08%
Mn 0.07%
K 0.01%
(Morgan y Anders, 1980)
Corteza
O 46.6%
Si 27.7%
Al 8.1%
Fe 5.0%
Ca 3.6%
Na 2.8%
K 2.6%
Mg 2.1%
Fe 88.8%
Ni 5.8%
S 4.5%

59. DIFERENTES SISTEMAS GEOQUÍMICOS DE LA TIERRA Y SU
COMPOSICIÓN

60. Actualmente, la
estructura
global del
planeta Tierra
se considera
de la siguiente
forma:
1. Atmósfera
2. Hidrósfera
3. Biósfera
4. Corteza
5. Manto
6. Núcleo
Tierra
Sólida
DIFERENTES SISTEMAS GEOQUÍMICOS DE LA TIERRA Y SU
COMPOSICIÓN

61. Estructura de la Tierra

62. La Tierra Sólida
• Corteza: Capa externa
comparativamente fina cuyo
grosor oscila entre 5 Km., en las
cordilleras oceánicas, y 70 Km., en
algunos cinturones montañosos
como los Andes y el Himalaya
• Manto: Capa de roca sólida (rica
en sílice) que se extiende hasta
una profundidad de unos 2900 Km
• Núcleo: Esfera rica en hierro con
un radio de 3486 Km.

63. HIDROSFERA
• Conjunto de las aguas superficiales y subterráneas de la corteza terrestre.
• La tierra es el único planeta del sistema solar que posee una gran cantidad
de agua, tanto en estado líquido, formando los océanos, mares, lagos y ríos,
como sólida, en los glaciares, y gaseosa formando el vapor de agua de las
capas bajas de la atmósfera.
• Las cantidades aproximadas de los diversos tipos de agua que constituyen la
hidrosfera son los siguientes:
• Aguas oceánicas 1350 x 1015 m3 97.3 %
• Glaciares Continentales 29 x 1015 m3 2.1 %
• Aguas subterráneas 8.4 x 1015 m3 0.6 %
• Lagos y Ríos 0.2 x 1015 m3 0.01 %
• Vapor de agua atmosférico 0.013 x 1015 m3 0.001 %
• Biosfera 0.0006 x 1015 m3 4 x 10-5 %

64. El agua de la hidrosfera esta sometida a una serie de movimientos y cambios de
estado que se conocen con el nombre de Ciclo Hidrológico y Ciclo del Agua en la
naturaleza

65. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS AGUAS MARINAS.
• El agua de los océanos contiene en solución una gran variedad de sales, en
una proporción de 96.5% de agua y 3.5% de sales.
• Las sales disueltas en el océano constituyen casi 50 billones de toneladas y
están formadas por 10 elementos principales por encontrarse en mayores
proporciones: cloro, sodio, magnesio, azufre, calcio, potasio, bromo,
estroncio, boro y flúor.
Ton. /milla3 de agua de mar.
Cloro 89 500 000 Sodio 49 500 000
Magnesio 6 400 000 Azufre 4 200 000
Calcio 1 900 000 Potasio 1 800 000
Bromo 306 000 Estroncio 38 000
Boro 23 000 Flúor 6 100

66. ATMÓSFERA
• Está formada por una mezcla de gases, de los cuales el más abundante es el
nitrógeno, que constituye por sí solo el 78% del volumen total de la
atmósfera, seguido por el oxígeno, con un volumen del 21% del total, y con
cantidades mucho menores de argón (0.93%) y de anhídrido carbónico
(0.001%).
• A estos cuatro componentes que constituyen el 99.9% del volumen de la
atmósfera, hay que añadir el vapor de agua, cuya cantidad es variable con la
latitud geográfica y con el tiempo, encontrándose concentrado siempre en los
primeros 10-15 Km. de atmósfera.
• El vapor de agua atmosférica es simplemente agua extraída de la hidrosfera
por evaporación y que volverá a ella mediante las precipitaciones.
•Es la capa gaseosa que rodea la Tierra.
•Tiene un espesor aproximado de 1000 Km y una masa de 5.6x1015 toneladas,
ejerce sobre la superficie terrestre una presión uniforme de 1.033 gr. /cm2.

67. La composición y las condiciones físicas de la atmósfera no son uniformes en
todo su espesor, sino que varían de manera notable.
En base a estas variaciones la atmósfera se divide en diversas capas o estratos
superpuestos unos a otros.
Las principales capas que constituyen la Atmósfera son:
Troposfera, Estratosfera, Mesosfera, Ionosfera y Exosfera.
ATMÓSFERA

68. La Biósfera
• Es el sistema formado por el
conjunto de los seres vivos del
planeta Tierra y sus interrelaciones
• También se habla de biósfera, en
ocasiones, para referirse al espacio
dentro del cual se desarrolla la
vida.
• Es una creación colectiva de una
variedad de organismos y especies
que interactuando entre sí, forman
la diversidad de los ecosistemas.
Tiene propiedades que permiten
hablar de ella como un gran ser
vivo, con capacidad para controlar,
dentro de unos límites, su propio
estado y evolución.
La Biósfera está compuesta por agua,
suelo y aire. Estos 3 elementos forman
el hábitat de todo ser vivo en nuestro
planeta.

69. Composición química de la Biósfera

70. Clasificación de los elementos
en los sistemas geoquímicos

71. Abundancia de los elementos químicos en los
sistemas geoquímicos
En geoquímica, los elementos son separados en mayores, menores y trazas, pero los más
aceptados son:
ELEMENTOS MAYORES >1,0% PESO
• Presentes en altas concentraciones y controlan en gran medida la cristalización
de los minerales en las rocas a partir de fundidos.
• Controlan propiedades tales como viscosidad, densidad, etc., en magmas y rocas.
ELEMENTOS TRAZAS <0,1% PESO (Se miden en partes por millón–ppm)
• Están demasiado diluidos como para formar fases separadas.
• Sustituyen a elementos mayores y trazas en las estructuras minerales.
• La concentración y distribución de los elementos trazas pueden ser utilizados
para estudiar la evolución de los magmas, actuando como trazadores efectivos
para establecer el origen de los magmas y para discriminar procesos magmáticos.

72. Elementos mayores
• Presentes en altas concentraciones
• Controlan en gran medida la cristalización
de los minerales en las rocas
• Controlan propiedades tales como
viscosidad, densidad, etc., en las rocas.
• En menor cantidad (también conocidos
como elementos menores), sustituyen a
algunos elementos en los minerales
principales (Mn por ejemplo, sustituye al
Fe o al Mg en los minerales máficos).
Si llegan a estar en concentraciones
suficientemente altas pueden llegar a
formar minerales independientes, que se
denominan minerales accesorios.
P. ej. Zr puede formar zircón, P forma
apatito y Ti puede formar rutilo o titanita,
o si hubiera suficientes óxidos de Fe y Ti
se puede formar ilmenita.
Cuarzo SiO2
Calcita
CaCO3
Ortoclasa KAlSi3O8
Zircón
ZrSiO4
Apatito
Ca5(PO4)3(F, Cl, OH)

73. Ejemplos de elementos mayores en rocas ígneas

74. Elementos traza
• Se encuentran demasiado diluidos como para formar fases separadas
• Actúan estrictamente sustituyendo a elementos mayores y trazas en las
estructuras minerales
• Concentración y distribución pueden ser utilizados para estudiar la evolución
de magmas para establecer el origen y para discriminar procesos magmáticos.

75. Los elementos se distribuyen en los distintos reservorios geoquímicos según
la clasificación de Goldschmidt, pero para entender mejor los procesos
geológicos, la distribución de los elementos traza puede ser muy útil.
Elementos traza
Hay varias definiciones de
elemento traza:
• Un elemento que no es un
constituyente
estequiométrico en las
fases del sistema.
• Un elemento que no altera
las propiedades físicas del
sistema en una extensión
significativa.
• Elementos que se
encuentran en
concentraciones de ppm
(partes por millón)
Granate (Eu)
Horblenda
(Ba, Rb)
Plagioclasa
(Sr)
Titanita (Zr, Hf)

76. Se espera que los elementos traza no
afecten significativamente a los
procesos geológicos, pero que sí sean
sensibles a ellos, esto, junto con el
hecho de que hay una gran diversidad
de elementos traza, nos hace suponer
que habrá una gran diversidad de
comportamientos en los procesos
geológicos.

77. Esta clasificación consta de cinco categorías:
Clasificación de los elementos de Goldschmidth
• Litófilos. Afinidad por los silicatos. Suelen encontrase en la corteza terrestre
• Calcófilos. Son afines al azufre y se anexionan formando sulfuros
• Siderófilos: Muestran afinidad por el hierro y suelen encontrarse en el núcleo terrestre
• Atmófilos. Gases de la atmósfera.
• Biófilos. Relacionados con la vida. Elementos comúnmente contenidos
en organismos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), a cuyo
conjunto se le designa mediante el acrónimo CHON.
• Es una manera de clasificar los elementos del sistema periódico según sus afinidades
químicas.
• Estas tendencias se denominan Carácter geoquímico primario.

78. Pirita
La clasificación de Goldschmidt se basa en la afinidad
química:
ELEMENTOS LITÓFILOS:
• Son elementos que se ionizan con facilidad y tienden
a combinarse con el oxígeno para formar aniones
(p.ej. CO3
-2, SO4
-2, PO4
-3, SiO9
-4)
• Tienen afinidad por el Silicio y su enlace es iónico
ELEMENTOS CALCÓFILOS:
• Son elementos que se ionizan con menor facilidad.
• Tienden a formar compuestos covalentes con el
azufre
• Se presentan como sulfuros, pues tienen afinidad por
el azufre
ELEMENTOS SIDERÓFILOS:
Forman enlaces metálicos.
• No tienen afinidad con el oxígeno ni con el azufre
• Ocurren principalmente como elementos nativos
• Tienen afinidad por el Fe.
ELEMENTOS ATMÓFILOS:
• Elementos gaseosos que se presentan en la atmósfera
• Tienen afinidad por la atmósfera
AFINIDAD QUÍMICA DE LOS ELEMENTOS Cuarzo
Cobre
Gases nobles

79. Clasificación de los elementos de Goldshmidth

80. COMPORTAMIENTO
GEOQUÍMICO DE LOS
ELEMENTOS

81. Comportamiento de los elementos
Los elementos se pueden dividir según su comportamiento en la parte silicatada de la
Tierra (Corteza y Manto)

82. Afinidades específicas de los elementos

83. Comportamiento de los elementos
ALCALINOS Y ALCALINO TERREOS (LILE)
• Familias I y II de la tabla periódica
• Valencia 1+ y 2+
• Radio iónico grande
• K, Rb, Cs, Sr Y Ba, SE CONOCEN COMO
ELEMENTOS LITÓFILOS DE IÓN GRANDE
(LILE, LARGE ION LITHOPHILE ELEMENT)
• Tienen afinidad por los silicatos
• Se concentran en la litósfera
• Relativamente solubles en agua o en
soluciones acuosas
• Se concentran en fases fundidas (p. ej.
Magmas)
• Debido a su solubilidad, son bastante
móviles durante el metamorfismo y la
meteorización
• Incompatibles
Microclina
Biotita
Plagioclasa
Cuarzo

84. ELEMENTOS HFSE (High Field Strength Elements)
Comportamiento de los elementos
• También se enriquecen en la corteza
• Insolubles o poco solubles e
incompatibles
• Móviles en fundidos silicatados hidratados
• Inmóviles durante el metamorfismo y
meteorización
• En el estudio de rocas ígneas porque
pueden dar información del ambiente en
el cual se formaron
• Ta y Nb están en concentraciones
anómalamente bajas en magmas
asociados a zonas de subducción
• Se cree que estos elementos son
transportados por deshidratación de la
corteza oceánica que subduce
transportándolos a la zona de génesis del
magma
• Su concentración cambia poco en los
procesos de intemperismo y
metamorfismo.
Rocas plutónicas
Rocas plutónicas

85. Elementos LILE y HFSE

86. TIERRAS RARAS (REE –RARE EARTH ELEMENTS) Lantánidos, actínidos y Y
Comportamiento de los elementos
• De los actínidos, sólo el U y Th son lo suficientemente estables para sobrevivir a lo
largo de la historia de la Tierra.
• Carga alta y radio iónico grande, incompatibles.
• Esta incompatibilidad está controlada principalmente por su radio iónico: a mayor
radio, mayor incompatibilidad
• Son poco solubles, por lo que su concentración casi no cambia durante los procesos
metamórficos.
REE se dividen en
LREE y HREE
(Tierras raras y ligeras)

87. METALES DE TRANSICIÓN:
• Forman enlaces covalentes principalmente.
• Su solubilidad es generalmente menor que la de los alcalinos y alcalino térreos
• Su comportamiento es muy variable y depende en gran medida de la composición
de la fase fundida y la fase sólida de un magma
• Solubles en fluidos acuosos
• Tienden a ser calcófilos y siderófilos
• Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga y Ge
Comportamiento de los elementos

88. Comportamiento de los elementos
VOLÁTILES:
• Incluye a los gases nobles, H y N.
• Son generalmente poco
reactivos
• El N se distribuye en los
distintos reservorios
geoquímicos al enlazarse con
otros elementos.
SEMI-VOLÁTILES:
• C, F, S, Cl, As, Se, Br, Sb, Te, I
• Se fraccionan rápidamente en
la parte fluida o gaseosa o
forman compuestos que son
volátiles
• El S puede formar minerales
de mena importantes.
Galena Esfalerita

89. METALES NOBLES (GRUPO DEL PLATINO)
• Rh, Ru, Pd, Os, Ir, Pt y Au
• Son estables en forma metálica
• Son muy siderófilos y se presume que la mayor
concentración de ellos se encuentra en el
núcleo Ir, Os y Ru, están asociados
principalmente a
• Rh, Pd y Pt están asociados a sulfuros de Fe, Ni y
Cu
• Ru, Os e Ir son altamente compatibles mientras
que Au y Pd son moderadamente
incompatibles.
Comportamiento de los elementos
Cromita
Fe2+Cr2O4
Millerita (NiS)
Pirita FeS2

90. Otros elementos traza importantes
• Boro (B):
– Ligeramente electropositivo: Enlaces covalentes
– Tiende a formar el radical B2O3 (borato) que es altamente soluble en
fluidos acuosos (B2O3 componente fundamental del agua de mar)
– B2O3 es móvil durante el intemperismo y el metamorfismo, y en ese
sentido se comporta de manera similar a los LILE
– B tiende a ser un elemento moderadamente incompatible en los
procesos magmáticos
• Plomo (Pb):
– Importante porque es el producto del decaimiento del Th y el U
– Elemento calcófilo y ligéramente siderófilo
– Valencia (+2) y radio iónico muy parecido al Sr
– Pb puede formar complejos químicos con Cl y F y ser fácilmente
transportado en soluciones acuosas del metamorfismo e
hidrotermalismo
– Moderadamente incompatible en procesos magmáticos

91. • Renio (Re):
– Importante por su decaimiento radiactivo a Os
– Comparte muchas características con los platinoides:
Siderófilo y calcófilo
– Tiende a ser incompatible en los procesos magmáticos,
aunque su comportamiento no es del todo claro aún
• Fósforo (P):
– Puede ser un elemento mayor
– Valencia de +5 y moderadamente electropositivo tiende a
formar el radical PO4
-3
– En rocas máficas y ultramáficas es moderadamente
incompatible
– En rocas evolucionadas forma el mineral apatita Ca3(PO4)
(OH,F,Cl)
Otros elementos traza importantes