skill-earth-sciences

name	skill-earth-sciences
version	1.0.0
category	STEM/Ciencias de la Tierra
description	Geología, meteorología, oceanografía y climatología — Minerales, rocas, tectónica de placas, vulcanismo, sismología, atmósfera, presión, vientos, nubosidad, precipitaciones, corrientes, mareas, salinidad, ecosistemas marinos, climas de la Tierra, cambio climático y factores climáticos.
tags	["geología","minerales","rocas","tectónica de placas","vulcanismo","sismología","meteorología","atmósfera","presión","vientos","nubosidad","precipitaciones","oceanografía","corrientes","mareas","salinidad","ecosistemas marinos","climatología","cambio climático","factores climáticos"]
author	Mastermind STEM

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.