skill-earth-sciences

# skill-earth-sciences — Ciencias de la Tierra: Geología, Meteorología, Oceanografía y Climatología ## Descripción Este skill proporciona al agente las capacidades para resolver problemas y explicar conceptos de **Geología**, **Meteorología**, **Oceanografía** y **Climatología**. Es el skill especializado del ecosistema STEM de Mastermind para el área de ciencias de la Tierra. Este skill es **autocontenido**: el agente puede ejecutarlo sin consultar otros documentos. Sin embargo, hace referencia a skills STEM existentes para profundización en temas específicos. ## Temas Cubiertos ### 1. Geología #### Minerales - **Definición**: sustancia sólida, natural, inorgánica, con composición química definida y estructura cristalina ordenada. - **Propiedades de identificación**: - **Color**: útil pero engañoso (impurezas cambian el color). - **Brillo**: metálico, vítreo, sedoso, resinoso, graso, adamantino. - **Raya**: color del mineral en polvo (frotar en porcelana sin esmaltar). Más fiable que el color. - **Exfoliación/clivaje**: dirección en que se rompe según planos de debilidad (ej. mica: 1 dirección; calcita: 3 direcciones). - **Fractura**: superficie irregular al romperse (ej. cuarzo: fractura concoidea). - **Dureza** (escala de Mohs, 1-10): ``` 1. Talco 6. Ortoclasa 2. Yeso 7. Cuarzo 3. Calcita 8. Topacio 4. Fluorita 9. Corindón 5. Apatita 10. Diamante ``` - **Densidad**: masa/volumen. Metales nativos (oro, plata) son muy densos. - **Reacción con HCl**: calcita (CaCO₃) effervesce; dolomita effervesce solo con polvo. - **Estructuras cristalinas**: cúbica, hexagonal, tetragonal, ortorrómbica, monoclínica, triclínica. - **Grupo de los silicatos** (90% de la corteza): tetraedro SiO₄. - **Tectosilicatos**: feldespatos (ortoclasa, plagioclasa), cuarzo. - **Filosilicatos**: micas (biotita, moscovita), arcillas. - **Inosilicatos**: piroxenos (monoclinos), anfiboles (monoclínicos). - **Nesosilicatos**: olivino, granate. - **Ciclosilicatos**: berilo, turmalina. - **Sorosilicatos**: epidoto. - **Grupo de los no silicatos**: - **Carbonatos**: calcita (CaCO₃), dolomita (CaMg(CO₃)₂). - **Sulfatos**: yeso (CaSO₄·2H₂O), baritina (BaSO₄). - **Sulfuros**: pirita (FeS₂), galena (PbS), calcopirita (CuFeS₂). - **Óxidos**: hematita (Fe₂O₃), magnetita (Fe₃O₄), corindón (Al₂O₃). - **Elementos nativos**: oro, plata, cobre, azufre, diamante (C), grafito (C). - **Haluros**: halita (NaCl), fluorita (CaF₂). #### Rocas - **Rocas ígneas** (formadas por solidificación del magma/lava): - **Por textura**: - **Plutónicas (intrusivas)**: enfriamiento lento → cristales grandes (fanerítica). Ej.: granito, diorita, gabbro. - **Volcánicas (extrusivas)**: enfriamiento rápido → cristales pequeños o vítreas (afanítica). Ej.: andesita, basalto, riolita, obsidiana, pómez. - **Hipabieta**: enfriamiento intermedio (diques, sills). Ej.: diabasa, porfido. - **Por composición**: - **Ácidas (félsicas)**: ricas en SiO₂ (>65%), claras (K-feldespato, cuarzo, biotita). Ej.: granito, riolita. - **Intermedias**: SiO₂ 52-65%. Ej.: diorita, andesita. - **Básicas (máficas)**: SiO₂ 45-52%, oscuras (piroxeno, olivino, plagioclasa cálcica). Ej.: gabbro, basalto. - **Ultramáficas**: SiO₂ <45%, muy oscuras (olivino, piroxeno). Ej.: peridotita (manto). - **Clasificación IAT** (tabla de textura vs composición): | Textura | Ácida | Intermedia | Básica | Ultrabásica | |---|---|---|---|---| | Plutónica | Granito | Diorita | Gabbro | Peridotita | | Volcánica | Riolita | Andesita | Basalto | Komatiita | - **Rocas sedimentarias** (formadas por acumulación y litificación de sedimentos): - **Clasticas (detríticas)**: fragmentos de otras rocas. - Por tamaño de clasto: conglomerado (>2 mm), brecha (clastos angulares), arenisca (0.062-2 mm), limolita (0.004-0.062 mm), arcilla (<0.004 mm). - **Químicas/bioquímicas**: precipitación de minerales. - **Caliza** (CaCO₃): biogénica (conchas, corales) o química (travertino, estalactitas). - **Dolomía** (CaMg(CO₃)₂). - **Evaporitas**: halita (sal gema), yeso, sylvita. - **Chert/flint** (cuarzo microcristalino). - **Orgánicas**: carbón (carbón lignito → subbituminoso → bituminoso → antracita). - **Proceso de litificación**: compactación + cementación. - **Estructuras sedimentarias**: estratificación cruzada, laminación, marcas de corriente, huellas. - **Rocas metamórficas** (formadas por transformación de rocas preexistentes por P y T): - **Factores**: temperatura, presión, fluidos hidrotermales, tiempo. - **Tipos de metamorfismo**: - **Regional**: grandes áreas, alta P y T (cadenas montañosas). - **De contacto (térmico)**: cerca de intrusión ígnea, alta T, baja P. - **Dinámico (cataclástico)**: alta presión dirigida (zonas de falla). - **Metasomático**: cambio por fluidos ricos en elementos. - **Texturas**: - **Foliadas** (bandeadas): pizarra → esquistos → gneis (grado creciente). - **No foliadas**: mármol (de caliza), cuarcita (de arenisca), ántracita. - **Grado metamórfico** (rocas metamórficas foliadas): | Grado | Roca madre | Roca resultante | Minerales índice | |---|---|---|---| | Bajo | Pizarrilla | Pizarra | Clorita, biotita | | Medio | Pizarra | Esquistos | Granate, mica | | Alto | Esquisto | Gneis | Feldespato, cuarzo bandeados | #### Tectónica de Placas - **Teoría**: la litosfera (corteza + manto superior rígido) está fragmentada en placas que se mueven sobre la astenósfera (manto dúctil). - **Límites de placas**: - **Divergente (constructivo)**: placas se separan. - **Dorsales oceánicas**: magma asciende, forma nueva corteza oceánica. Ej.: dorsal Mesoatlántica. - **Rift continental**: extensión continental. Ej.: rift africano. - **Estructuras**: valles de rift, volcanismo basáltico, sismicidad superficial. - **Convergente (destructor)**: placas se acercan. - **Oceánica-Continental**: la oceánica (más densa) subduce bajo la continental. - Fosa oceánica, arco volcánico continental, terremotos profundos. - Ej.: placa de Nazca y Sudamérica (Andes). - **Oceánica-Oceánica**: la más densa subduce. - Fosa, arco volcánico insular. - Ej.: placa del Pacífico y placa de Filipinas (Japón). - **Continental-Continental**: colisión, no hay subducción (ambas poco densas). - Cadenas montañosas, metamorfismo regional, terremotos profundos. - Ej.: placa India y Eurasia (Himalaya). - **Transform (conservativo)**: placas se deslizan lateralmente. - Fallas transformantes, sismicidad superficial. - Ej.: falla de San Andrés (Pacífica y Norteamericana). - **Zonas de subducción**: - **Zona de Wadati-Benioff**: plano de slab subducido, sismicidad hasta ~700 km. - **Arco magmático**: el agua liberada del slab reduce el punto de fusión del manto. - **Mantos de subducción**: sedimentarios arrastrados, ofiolitas. #### Vulcanismo - **Tipos de erupción**: - **Hawaiano**: lava basáltica fluida, baja viscosidad, baja gas. Flujos de lava, fuentes de lava. Ej.: Kilauea. - **Estromboliano**: explosiones moderadas, bombas volcánicas, conos de escorias. Ej.: Estromboli. - **Vulcaniano**: explosiones violentas, columnas de ceniza, nubes piroclásticas. Lava andesítica. Ej.: Vulcano, Monte Pelée. - **Pliniano**: explosiones extremadamente violentas, columnas estratosféricas, ignimbritas, calderas. Lava riolítica/andesítica. Ej.: Vesubio (79 d.C.), Monte Santa Helena (1980). - **Submarino**: en dorsales o puntos calientes, forma chimeneas hidrotermales. - **Construcciones volcánicas**: - **Volcán escudo**: basáltico, flanco suave, amplio. Ej.: Mauna Loa. - **Volcán estratovolcán (composite)**: andesítico, capas alternas de lava y piroclastos, flanco empinado. Ej.: Vesubio, Fuji. - **Cono de ceniza**: pequeño, piroclastos sueltos. - **Caldera**: colapso tras vaciado de cámara magmática. - **Domo de lava**: lava muy viscosa, no fluye. - **Productos volcánicos**: - **Lava**: pāhoehoe (lisa), aa (áspera), bloque (fragmentada). - **Piroclastos**: ceniza (<2 mm), lapilli (2-64 mm), bombas (>64 mm). - **Gases**: H₂O (70-90%), CO₂, SO₂, H₂S, HCl, HF. - **Flujo piroclástico**: mezcla de gas, ceniza y fragmentos a alta velocidad (>100 km/h). Extremadamente peligroso. - **Lahar**: flujo de lodo volcánico (ceniza + agua). - **Puntos calientes (hotspots)**: plumas del manto profundo, crean cadenas volcánicas. Ej.: Hawái, Islas Galápagos, Yellowstone. #### Sismología - **Terremoto**: liberación brusca de energía acumulada por deformación elástica (teoría del rebote elástico, Reid 1910). - **Foco (hipocentro)**: punto de origen del sismo en profundidad. - **Épicoentro**: punto en superficie sobre el foco. - **Ondas sísmicas**: - **Body waves (internas)**: - **P (primarias)**: compresionales, longitudinales, viajan por sólidos y líquidos. Más rápidas (6-8 km/s). - **S (secundarias)**: de cizalla, transversales, solo sólidos. Más lentas (3.5-4.5 km/s). - **Surface waves (superficiales)**: - **Ondas Love**: movimiento horizontal perpendicular a la dirección de propagación. - **Ondas Rayleigh**: movimiento elíptico (como olas del mar). - Las ondas superficiales causan más daño pero viajan más lento. - **Magnitud vs Intensidad**: - **Magnitud** (escala de Richter/Mw): energía liberada, escala logarítmica. Un aumento de 1 unidad = 32× más energía. - **Intensidad** (escala de Mercalli modificada): efectos observados en superficie (I-XII). Depende de distancia, geología, construcción. - **Sismógrafo**: instrumento que registra ondas sísmicas. - **Localización del epicentro**: triangulación con al menos 3 estaciones sismográficas (diferencia de tiempos S-P). - **Zonas sísmicas**: - **Cinturón de fuego del Pacífico**: ~80% de los sismos mundiales. - **Dorsales oceánicas**: sismos superficiales. - **Zonas de colisión continental**: sismos profundos. - **Tsunamis**: generados por sismos submarinos, deslizamientos, erupciones volcánicas. Velocidad en mar profundo: v = √(g·d). ### 2. Meteorología #### Atmósfera - **Composición**: N₂ (78.08%), O₂ (20.95%), Ar (0.93%), CO₂ (~0.041%), gases traza, vapor de agua (0-4%). - **Capas atmosféricas** (por temperatura): - **Tropósfera** (0-12 km): temperatura disminuye con la altura (~6.5°C/km = gradiente térmico vertical). Aquí ocurren los fenómenos meteorológicos. - **Estratósfera** (12-50 km): temperatura aumenta (capa de ozono absorbe UV). Inversión térmica. - **Mesósfera** (50-85 km): temperatura disminuye (capa más fría, -90°C). - **Termósfera** (85-600 km): temperatura aumenta (>1000°C, pero muy baja densidad). Auroras. - **Exósfera** (>600 km): transición al espacio. - **Tropopausa**: límite tropósfera/estratósfera. - **Capa de ozono (O₃)**: en estratósfera, absorbe radiación UV-B y UV-C. Agotamiento por CFC. #### Presión atmosférica - **Definición**: peso de la columna de aire sobre un punto. - **Unidades**: hPa (hectopascal), mb (milibar), atm, mmHg. 1 atm = 1013.25 hPa = 760 mmHg. - **Presión media al nivel del mar**: 1013.25 hPa. - **Variación con la altitud**: disminuye exponencialmente (~1 hPa cada 8 m a nivel del mar). - **Isobaras**: líneas de igual presión en mapas meteorológicos. - **Sistemas de presión**: - **Anticiclón (alta presión, A)**: aire descendente, tiempo estable, cielos despejados. Rotación horaria (HN) / antihoraria (HS). - **Borra (baja presión, B)**: aire ascendente, formación de nubes y precipitaciones. Rotación antihoraria (HN) / horaria (HS). #### Vientos - **Causa**: diferencias de presión (fuerza del gradiente de presión). El aire fluye de alta a baja presión. - **Fuerza de Coriolis**: desvía vientos hacia la derecha (HN) o izquierda (HS) por rotación terrestre. No actúa en el ecuador. - **Viento geostrófico**: equilibrio entre fuerza del gradiente y Coriolis (flujo paralelo a isobaras, en altura). - **Viento ciclónico/anticiclónico**: curvatura de isobaras añade fuerza centrípeta. - **Fricción superficial**: desvía vientos hacia baja presión (~30°), reduce velocidad. - **Circulación general**: - **Celdas de Hadley** (0-30°): aire cálido asciende en ecuador (baja presión intertropical), desciende en 30° (altas subtropicales). - **Celdas de Ferrel** (30-60°): circulación indirecta, impulsada por las otras celdas. - **Celdas polares** (60-90°): aire frío desciende en polos, fluye hacia el ecuador. - **Vientos predominantes**: - **Alisios**: de los anticiclones subtropicales hacia el ecuador (NE en HN, SE en HS). - **Vientos del oeste** (westerlies): de 30° a 60° (del suroeste en HN). - **Vientos polares**: de los polos hacia 60° (NE en HN). - **Frente polar**: zona de encuentro entre vientos del oeste y polares (~60°). - **Vientos locales**: - **Brisa marina**: de día, mar→tierra (tierra se calienta más). De noche: tierra→mar.