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IDENTIFICACIÓN “DE VISU” DE ROCAS Y MINERALES “De visu” recognition of rocks and minerals José A. Gallegos (*) RESUMEN: La identificación de las rocas y minerales más frecuentes es indispensable para adquirir el conocimiento básico del sustrato en que nos movemos, que condiciona el desarrollo de los vegetales (y secundariamente el de los animales) y del que extraemos las materias primas para todas nuestras actividades (construcción, abonos, industrias químicas y farmacéuticas y combustibles). Se ofrecen aquí algunas sugerencias sobre (1) cómo conseguir un aprendizaje significativo sobre esta cuestión; (2) cómo situarlo en una perspectiva de solución de enigmas intrigantes o problemáticos que suponen un desafío a la mente del alumno y cuya solución le produce satisfacción; y (3) cómo hacerlo progresivamente, desde los cursos de Primaria hasta el Bachiller actual (se supone que en la Enseñanza Universitaria se puede completar todo lo que quede por aprender). ABSTRACT: The identification of the most frequent rocks and minerals is issential in order to acquire the basic knowledge of the substratum where we move; it conditions the development of vegetation (and secondarily that of animals), and we extract from it the raw materials for all our activities (construction, fertilizers, chemical and pharmaceutical industries, combustibles). In this paper some suggestions are offered with regard to (1) how to achieve a significant learning about this matter; (2) how to place it in a perspective of intriguing or problematic questions which entail a challenge to the learner’s mind and whose solution is satisfying for him, and (3) how to do it progressively, from Primary to nowadays Bachiller courses (it is supposed that University Education can complete all what remains to be learnt). Palabras clave: Identificación de minerales, Identificación de rocas, Enseñanza-Aprendizaje, Mineralogía, Litología. Keywords: Recognition of minerals, Recognition of rocks, Teaching-Learning, Mineralogy, Lithology.. INTRODUCCIÓN La identificación de las rocas y de los minerales por parte de los alumnos, en cualquier nivel de enseñanza, parece un paso obligado a realizar, tanto por razones de tipo teórico-práctico, como por razones de tipo didáctico. Entre las primeras se pueden invocar las siguientes: 1. Son los materiales que existen en la Tierra, y los que soportan los diferentes procesos geológicos, tanto externos como internos. 2. Son los materiales con los que están construidas nuestras viviendas y todas nuestras obras de arquitectura y de ingeniería. 3. Constituyen el entorno en el que se encuentran los minerales de interés económico. Entre las segundas porque, 1. Son los materiales que existen en “el campo” y con los que nos tropezamos continuamente. 2. La problemática que se le suele presentar con más frecuencia a los alumnos está relacionada con saber qué roca o qué mineral es un determinado tro- zo (encontrado en el campo, en una fachada o en un pavimento). Así pues, dedicaré mi atención a sugerir algunos de los aspectos que deben ser tenidos en cuenta para conseguir una enseñanza-aprendizaje significativa de estas cuestiones y terminaré haciendo sugerencias sobre cuál sea el orden en que se deben ir desarrollando en el currículo escolar actual. Por lo que se refiere al desarrollo concreto de estas actividades, caben dos alternativas claras: 1) Entenderlas como meras prácticas de comprobación de lo explicado-aprendido en clase. 2) Darles un enfoque más activo, más motivador, más en la línea de la investigación-acción (Tamir y García, 1992; González, 1992; Caamaño y otros, 1994; Lillo, 1994; Watson, 1994; Hodson, 1994; Gil y Valdéz, 1996); incluso puede resultar útil aprovechar también las conclusiones obtenidas en disciplinas próximas (por ejemplo, Kempa, 1986, para la Química). Pero entiendo que eso depende casi totalmente de la orientación que les dé el profesor, más que de la actividad misma; se pueden invocar buenos ejemplos de sugerencias y materiales de trabajo ya “viejos” (Alvi- (*) Dpto. de Didáctica CC Experimentales. Fac. CC de la Educación. Univ. de Granada. 18071. Granada. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 1997 (5.2), 117-123 I.S.S.N.: 1132-9157 117 ra, 1952; Navarro, 1959; Vidal-Box, 1961), y de otros más recientes (Carrillo y Gisbert, 1993; Gaona y Cumbrera, 1993; Mata-Perelló y Sanz, 1994; Castillo, 1994; Muñoz, 1994), que admiten ambas posibilidades; algo similar a lo que ha ocurrido con las ideas de Bachelard (1938), que no fueron entendidas durante 40 años en esta segunda línea más que por una minoría de educadores. Todo lo que se ofrece a continuación debe entenderse en esta última perspectiva. en las materias correspondientes, que puede ser esquematizado de la manera siguiente: Desde el punto de vista metodológico, actualmente parece ineludible partir de las ideas que los alumnos ya tienen, adquiridas en la casa, en la calle, de la televisión o en el ambiente académico (Viennot, 1979; Posner at al., 1982; Giordan, 1983; Driver, Guesne y Tiberghien, 1989; Pozo, 1989; Pozo et al., 1991; Coll et al. 1994) y contar con los errores, ineludibles en las sucesivas aproximaciones al conocimiento de la realidad (Bachelard, 1938), tanto por parte de los alumnos como de los científicos en general. Pero sostengo que eso no puede justificar que el profesor transmita conocimientos ya de antemano mal estructurados, sólo aproximadamente correctos y(o) menos adecuadamente precisados. Las aproximaciones, las incorrecciones y los errores se darán y habrá que contar con ellos, porque están en relación con la capacidad de comprensión de cada alumno en un momento dado; pero estimo que no deben estar nunca en los esquemas, materiales o exposiciones que se les ofrecen. Por ello se terminará sugiriendo el momento más adecuado para introducir cada uno de los aspectos mencionados. Por otro lado, seguir un enfoque más psicológico y comenzar proponiendo a los alumnos que aprendan simplemente los nombres de las rocas concretas (“granito”, “pizarra”, etc.), tal como ocurre en otros campos, en etapas tempranas del aprendizaje humano; sólo posteriormente se irán acometiendo ampliaciones que permitan distinguir la composición mineralógica de las rocas, sus rasgos estructurales y texturales, etc.; al final del proceso se estará ya en condiciones de sistematizar y clarificar minuciosamente todas y cada una de las rocas que se han ido reconociendo y diferenciando. Finalmente, conviene recordar un hecho claro; la identificación de muchas especies de rocas, sobre todo ígneas holocristalinas (pero también algunas sedimentarias de precipitación, como calizas, evaporitas, y los minerales significativos de las rocas metamórficas) se basa en la determinación de sus minerales componentes; ese requerimiento plantea una complicación didáctica, puesto que no parece posible llegar a la identificación precisa de un “granito”, por ejemplo, si no es viendo que está compuesto por cuarzo, ortosa (feldespato potásico) y biotita. Esto quizá obligue a tomar una de estas dos alternativas: (1) dejar el reconocimiento de las rocas que exijan esa concreción hasta un momento adecuado (2º ESO en adelante?); (2) estudiar simultáneamente los minerales más representativos y las rocas en las que se presentan. Una vez expuesto todo lo anterior, por razones de claridad en la exposición, y para dejar a cada profesor la posibilidad de hacer la combinación que le parezca más conveniente en su caso, se presentan desglosadas las reflexiones referentes a rocas de las correspondientes a los minerales. LA IDENTIFICACIÓN DE LAS ROCAS MÁS IMPORTANTES Se pueden encontrar aquí, al menos, dos alternativas de desarrollo del trabajo a realizar. Por un lado, seguir un esquema lógico, tal como ocurre en las propuestas teóricas de los especialistas 118 1. Determinar el gran grupo al que pertenece el ejemplar-problema concreto: ígneas, sedimentarias, metamórficas. 2. Determinar el Subgrupo correspondiente (holocristalinas, detríticas, dinamotérmicas, etc). 3. Especificar de qué roca concreta se trata. El optar por una u otra alternativa estará en función directa del nivel madurativo del alumno. En la primera línea, comentando y modificando el trabajo de Le Bas y Streckeisen (1991), ya propuse una sucinta clave inicial para las rocas ígneas, dando por supuesto que se ha superado el paso 1 (condición que estos últimos autores no analizan) (Gallegos, 1994). Más recientemente (Gallegos, 1996) también he llevado a cabo una revisión minuciosa de la clasificación de las rocas sedimentarias para homogeneizar y simplificar los pasos que he esquematizado anteriormente como 2 y 3. No obstante, para niveles bajos (Primaria y quizá primer ciclo de Enseñanza Secundaria Obligatoria, ESO) será preferible optar por la segunda alternativa, tal como se hace en Gallegos (1977) para los minerales y en Gallegos (1993) para la rocas. A partir de ese momento se podrá ir desplazando la atención hacia el otro enfoque, que acabará siendo dominante en el último curso de Bachiller. Desde la segunda perspectiva (que probablemente corresponda al desarrollo que históricamente ha ocurrido), quizá el primer paso a dar sea, simplemente, el de reconocer unas cuantas rocas, muy abundantes en la superficie terrestre y(o) muy abundantes en el entorno escolar concreto en el que desarrollemos nuestra labor educativa. Así, seleccionaremos unas pocas rocas (quizá no más de una docena para empezar), que podrían ser: granitos, andesitas, basaltos, conglomerados, areniscas, pizarras, calizas, carbones, petróleos, filitas, esquistos, gneises. Como primer paso, pediremos a los alumnos que observen detenidamente sus características más fácilmente observables, especialmente los componentes, disposición macroscópica de los componentes (estructura), y sus relaciones intergranulares (textura) en lo que se puede observar a simple vista. Después le instaremos a que propongan hipótesis sobre sus condiciones de origen y que las justifiquen, distinguiendo sólo los grandes grupos: ígenas, Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 1997 (5.2) sedimentarias y metamórficas); de esa manera, utilizando una técnica muy antigua (el “diálogo socrático”) pero no por ello menos rentable didácticamente y revalorizada recientemente por las corrientes constructivistas del aprendizaje (cf. Gallegos, 1996b) iremos consiguiendo que las concepciones erróneas o meramente intuitivas que tengan, se vayan refinando y aproximando progresivamente, hasta alcanzar el punto de vista actual defendido por los científicos. El proceso se hará cíclico; cada vez que incorporemos nuevas especies se repetirán todos los pasos, matizando progresivamente más, en función de la menor disparidad de los ejemplares acumulados. De esta manera, en una segunda fase, se podrían distinguir rocas ígneas holocristalinas y rocas ígneas microlítico-vítreas que, por su cristalinidad nos dan indicios acerca de su proceso de enfriamiento, lo cual nos permite subdividirlas; o podremos dirigir la atrención a los diferentes componentes de las rocas sedimentarias ya conocidas (ganos, cristales, restos orgánicos), que nos autorizarán a elucubrar sobre los procesos genéticos (detríticos, de precipitación, origen orgánico) y subdivir las rocas sedimentarias en función de este criterio. Estaremos encontces autorizados a ampliar el número de rocas a conocer, discutiendo ya razonadamente, en cada caso, en qué grupo y subgrupo debemos integrarlas (las rocas de metamorfismo térmico y dinámico deben quedarse para los niveles universitarios). IDENTIFICACIÓN DE MINERALES El establecimiento del concepto de mineral y las implicaciones que éste determina (ordenación espacial de las partículas materiales, y la Anisotropía que esa ordenación lleva inherente -distintas partículas, o (y) distinto número de partículas, o (y) distinto orden de colocación espacial en líneas y planos reticulares-, y las consecuencias que eso tiene para entender el Polimorfismo y el Isomorfismo), no parece que pueda ser bien comprendido hasta que se tiene bastante desarrollada la capacidad de abstracción, por lo que el autor estima que la discusión detallada de esos aspectos deberá posponerse hasta los 18 años. No obstante, esto no parece ser una dificultad insalvable para que se aborde más tempranamente el reconocimiento práctico de los minerales, que se justifica, al menos por las siguientes razones: 1. Siempre se encuentran integrando las rocas. 2. Son los que contienen los elementos químicos de interés práctico (porque están integrando sus moléculas). Por ello puede ser motivador plantear el estudio desde una perspectiva de Mineralogía aplicada, que abre un camino fácil al establecimiento y comprensión de los conceptos de “yacimiento mineral”, “mena” (en sus dos acepciones, a nivel de yacimiento y a nivel químico), “ganga”, “ley del Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 1997. (5.2) mineral” y “ley del yacimiento”. Podría seguirse esta secuencia: 1. Fuentes de los materiales constituyentes de tantos objetos domésticos y de uso personal como manejamos (hierro-acero, cobre, plata, oro, etc.). 2. Reconocer e identificar los minerales más importantes por sus implicaciones prácticas. 3. Justificar por qué unos minerales sirven para obtener un determinado elemento químico y otros no, aunque lo contengan. El final del proceso tendrá que desembocar en el reconocimiento de los minerales por sus propiedades físicas (incluidas las estructurales) y químicas; eso se podrá hacer, tanto sobre los granos integrantes de las rocas, como sobre ejemplares claros de minerales suficientemente grandes y frescos como para medir la dureza, obtener el color de la raya y apreciar el brillo, además del hábito cristalino si es posible; lo fundamental es que sean ejemplares suficientemente puros, homogéneos y masivos para que las propiedades den sus valores típicos, aunque no necesariamente cristales (que encarecen mucho la adquisición y renovación, se van a estropear en poco tiempo, y corren el peligro de “perderse” antes). Para los granos rocosos es importante conseguir que los alumnos aprendan a discernir cuáles de los minerales integrantes son significativos para determinar la roca (si la determinación depende de la composición mineralógica). Para facilitar esa labor, ofrezco un anexo con una pequeña y muy resumida clave que puede ser útil en ese sentido. Para los minerales parece dar muy buen resultado el uso de las Claves Mineralógicas (Gallegos, 1977), que recogen las especies más frecuentes e importantes (por sus usos industriales o por su fama en joyería); por ello quizá resulte superfluo repetirlo aquí de nuevo. SUGERENCIAS PARA LA DISTRIBUCIÓN EN LOS DIVERSOS CICLOS DE ENSEÑANZA. La Tabla 1 ofrece un resumen esquemático de todo lo expuesto, tomando como referencia las edades cronológicas de los alumnos. Ya es de todos conocido que la edad cronológica sólo estadísticamente es aproximadamente indicativa de la madurez psicológica y mental; ello obliga a introducir numerosas matizaciones en relación con los “desfases verticales” (distintas edades de maduración en alumnos distintos) y los “desfases horizontales” (distinta edad de maduración para facetas distintas en un mismo alumno) (Piaget, 1970; Flavell, 1977; Shayer y Adey, 1986). Pero, de todas, formas, resulta una referencia necesaria y es más adecuada que sus alternativas (EGB, Primaria, ESO, etc) por cuanto que está centrada en el alumno, y no en diseños curriculares que responden más a criterios socio-culturales o de estrategia política. 119 < 12 años Desarrollo de la capacidad de observación: - Observación de rasgos estructurales (disposición espacial, poros, cavidades, etc.) en rocas escogidas. - Observación del tamaño, color y forma de los granos en las rocas del entorno. - Observación de Color, Brillo y Dureza de los minerales del entorno. - Memorización de nombres de los ejemplares por los que siente interés, con distinción entre rocas y minerales. 12- 14 años Rocas: - Detectar el uso de las rocas en construcción. - Identificación nominal de las rocas del entorno. - Observación de parecidos y diferencias entre las rocas detectadas (elegir tipos claramente diferentes de rocas sedimentariasy volcánicas). Minerales: - Identificación nominal de minerales usados en joyería, bisutería, etc. - Medida relativa de durezas. Apreciación del color de la raya y su relación con el color del mineral. 14 - 16 años 16-18 años Rocas: - Reconocer estructuras y texturas típicas detríticas, volcánicas y esquistosidad metamórfica. - Relacionar con nombres conocidos, precisando la terminología, y aprender los nuevos razonadamente. - Identificar ejemplares típicos como rocas sedimentarias, ígneas o metamórficas. Minerales: - Apreciar y medir con precisión: + la dureza según la escala de Mohs. + El color de la raya. + El brillo. - Identificar los minerales por su dureza, color de raya y brillo. > 18 años Minerales: - Identificar los minerales por las propiedades físicas ya conocidas, y por ensayos químicos sencillos (reacción con ácidos, p.e.) - Explicar relaciones sencillas entre estructura cristalina y forma de presentarse. - Reconocer relaciones sencillas entre composición y estructura cristalina. - Justificar la clasificación química de los minerales con matizaciones estructurales, partiendo de los poliedros representativos de la celdilla elemental. Todo lo demás - Justificar el uso de minerales en obtención de metales y en joyería. Rocas: - Relacionar las caracte rísticas de rocas ígneas (holocristalinas y vítreas), sedimentarias (detríticas, de precipitación y orgánicas) y de metamorfismo dinamotérmico con sus procesos genéticos. - Justificar el uso de las rocas en construcción y en la industria en función de sus características y composición. - Explicar el uso de los minerales en la industria y en la joyería. Tabla 1. Secuencia progresiva en el reconocimiento de rocas y minerales Mineral prismático, acicular; no rayado por el vidrio Grupo 1 Mineral laminar con exfoliación laminar buena; rayado por el vidrio Mineral de color azul intenso Mineral de color rojo o marrón rojizo Mineral granudo, en Mineral de color amarillo o amarillento cristales bien formados Mineral de color verde o verdoso o en grados isodiamétricos Mineral de color negro o marrón negruzco Mineral de otro color Grupo 2 Mineral de Cu Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6 Grupo 7 Anexo: Clave resumida de los minerales integrantes de las rocas. 120 Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 1997 (5.2) Mineral verde claro a negro; se raya con el punzón; brillo vítreo, graso o mate; en agujas finas, a veces formando un fieltro Anfíbol Mineral negro, negro-marrón o negro-verdoso; no se raya con el punzón; brillo vítreo (no esencial, pero frecuente en algunas rocas) Turmalinas Grupo 1 Negro o marrón negruzco; muy brillante, a veces de contorno hexagonal Biotita Amarillo dorado; láminas flexibles y brillantes Mica oscura alterada Verde amarillento o verde oscuro; brillo vítreo o nacarado Láminas elásticas Mica oscura Láminas no elásticas Cloritas Brillo sedoso; láminas muy pequeñas Sericita Brillo vítreo o nacarado; láminas poco flexibles; se raya con la uña Yeso Brillo vítreo o nacarado; láminas flexibles, a veces de contorno hexagonal Moscovita (u otra mica clara) Mineral blanco o plateado, transparente Grupo 2 No muy denso (r < 3) Ver Grupo 7 Denso Contorno poliédrico; a veces transparente Granates Informe, granudo o fibroso Mineral de Fe (r= 3,4 a 5,3) Grupo 3 Amarillo verdoso, transparente o traslúcido; brillo vítreo Olivino Amarillo dorado o Raya al vidrio Pirita No raya al vidrio Calcopirita broncíneo, opaco; brillo metálico Grupo 4 Verde amarillento, transparente o traslúcido: raya al vidrio; brillo vítreo Olivino Verde oscuro, opaco; raya al vidrio Sección transversal de 6 lados Anfíbol Sección transversal de 8 lados Piroxeno Granos esferoidales, opacos, con tono algo turquesa Glauconita Con otro tono Granos no esferoidales, opacos, verde manzana Mineral de Ni de verde; no raya Granos no esferoidales, opacos, verde fuerte Mineral de Cu al vidrio Granos no esferoidales, transparentes o traslúcidos, de diversos tonos de verde Fluorita Grupo 5 Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, 1997. (5.2) 121 En forma de ramillas o raicillas muy finas y divididas (“dendritas”) Pirolusita En forma arriñonada, de glóbulos o esferas con estructura fibroso-radiada Goethita Raya al vidrio Cuarzo (ahumado) (por lo menos) No raya al vidrio Fluorita En granos En masa compacta (a veces hojosa); muy ligero (r =2); se raya con el vidrio Carbón Granos irregulares totalmente En masa compacta o granuda; muy pesado (r= 4); se raya con el punzón Mineral de Fe En granos o cristales aislados; r = 2,9-3,6; no se raya con el punzón Sección de 6 lados Anfíbol Sección de 8 lados Piroxeno Granos traslúcidos opacos Grupo 6 No raya a la uña; ella sí lo raya Raya a la uña, pero no raya al vidrio (salvo impurezas) Raya al vidrio pero se raya con el punzón Raya al vidrio y no se raya con el punzón Masa terrosa y plástica (muy moldeable en húmedo) “Arcillas” Agregado cristalino, no plástico Yeso Efervesce con ClH diluido Calcita (o Caliza) No efervesce con ClH diluido, pero sí con ClH concentrado Dolomita (o Dolomía) No efervesce con ClH concentrado Sabor salado Sal gema Sabor salado y áspero Silvina (Sales potásicas) Transparente o traslúcido Sin sabor Opaco, frecuentemente bandeado Blanco grisáceo (rosado por alteración); maclas de dos individuos Fluorita Fosforita Ortosa (a veces Microclina) Blanco lechoso o sucio (verdoso por alteración); brillo vítreo o nacarado; con algunas caras finamente estriadas o reticuladas (maclas polisintéticas) Plagioclasas sódicas Gris-azulado a gris oscuro; brillo nacarado; con maclas polisintéticas Plagioclasas cálcicas Cristales, granos o masas compactas transparentes; brillo vítreo graso Cuarzo Masas concrecionadas, a veces fibrosas, traslúcidas en los bordes; brillo graso o mate Sílex (Calcedonia) Grupo 7 BIBLIOGRAFÍA Alvira, T. 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