apuntes de mineralogía

APUNTES DE MINERALOGÍA

Curso: Geología General y Petrología

Profesor: José W. Pérez Carpio

Fuente:http://plata.uda.cl/minas/apuntes/Geologia/geologiageneral/ggcap02c.htmW.Griem & S.Griem-Klee (1999, 2003),Universidad de

Atacama –Chile. Listados, fotos y museos de minerales: Athena Mineralogy ( Suiza): http://un2sg4.unige.ch/athena/mineral/mineral.html

http://un2sg4.unige.ch/athena/mineral/mineral.html

1. Introducción • 1.1 ¿ Qué son las rocas?• ¿Qué información nos dan las rocas? • ¿Porqué se deben estudiar los componentes de las

rocas?• A) Para reconocer los minerales de los cuales las rocas

están compuestas y el modo de construcción de las rocas por sus componentes principales.

• B) ¿Cuál es el origen de las rocas? En el caso de las magmatitas:

• ¿Qué tipo de magma corresponde a la roca ígnea?.• ¿Qué composición tiene un magma?• ¿Que son las andesitas y dónde se produce este tipo de

magma?.• ¿Que ocurre en las zonas de subducción? ¿Que ocurre en los cinturones orogénicos y arcos

insulares?.

1. Introducción

¿ Porque ocurre la fusión parcial de la placa de la corteza oceánica descendente?

En el caso de las rocas sedimentarias: ¿Cuál es la roca madre? ¿Cuál es la área fuente de los componentes, que

constituyen la roca sedimentaria, por ejemplo de los clastos de un conglomerado? En el caso de las metamorfítas:

¿Cuál es la roca de partida/ roca primaria? ¿ Porqué la roca de partida de una eclogita es una

plutonita básica o volcánica sobre todo gabro o basalto?.

• ¿Qué indicaría la composición y la textura de una roca ígnea?

• ¿ Cuál es la función de la temperatura y la presión, que dominaron durante su formación?,

1. Introducción

• .2 ¿Cuáles son las características del mineral y del cristal, cuáles son las diferencias entre ellos?

• Un mineral: Conjunto de elementos químicos, asociados según las leyes de la Química (formado naturalmente ) Existe un cierto número de elementos que generalmente intervienen, tal como: Si, Al, K, Na, Fe, Ca, Mg, Cl, O, (entre otros) que forman minerales . Los nombres de los minerales dependen de su formula y de su estructura atómica. Un conjunto de minerales se llama roca. El nombre de la roca depende de su génesis y del contenido en minerales. Algunas rocas son monominerálicas, es decir principalmente contienen un mineral (como la caliza la calcita.)

CONCEPTOS BÁSICOS DE MINERALOGÍA

• 1.2.1 Mineral • Los minerales son componentes naturales y materialmen

te individuales de la corteza rígida. • Son naturalmente formados. • Inorgánicos.• En general sólidos.• Poseen una composición química definida.• Materialmente homogéneos.• Cristalinos (con estructura atómica ordenada)

o• amorfos (sin estructura cristalina, por ejemplo

los vidrios naturales).• La mayoría de los minerales son cristales.


• Los minerales pueden haberse formado por procesos inorgánicos o con la colaboración de organismos por ejemplo azufre elemental, pirita y otros sulfuros pueden ser formados por reducción con la colaboración de bacterias. A veces algunos minerales forman parte de organismos como por ejemplo calcita, aragonita y ópalo, pueden formarse de esqueletos o conchas de microorganismos e invertebrados y la apatita, que es un componente esencial de huesos y dientes de los vertebrados.


• 1.2.2 Cristal • Los cristales muchas veces se reconoce por su belleza y

simetría y formas geométricas. Los cristales poseen algunas propiedades:

• Los cristales son:• Formados naturalmente o son cultivados artificialmente.• Inorgánicos u orgánicos, por ejemplo Vitamina B12

En general son sólidos, materialmente homogéneos. Cristalinos, nunca amorfos. Los cristales tienen una disposición o un arreglo atómico único de sus elementos, para cada especie de mineral. Los cristales naturales poseen grados de simetría característicos los que son consecuencia del arreglo interno de los átomos que los forman. Los cristales son isotrópicos o anisotrópicos.

• Los cristales isotrópicos tienen las mismas propiedades físicas en todas las direcciones, los cristales los cuales pertenecen al sistema cúbico son los isotrópicos, por ejemplo halita, pirita

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• Los cristales anisotrópicos tienen propiedades físicas que son diferentes en distintas direcciones, por ejemplo cordierita, biotita, cuarzo. Cianita o distena respectivamente tienen en su extensión longitudinal una dureza de 4,5 a 5 según la escala de Mohs y una dureza más alta de 6,5 a 7 en su extensión lateral.

• 1.2.3 Relación entre la forma externa de los minerales/cristales y su red cristalina

• En algunas rocas, especialmente en las rocas cristalinas - como las plutonitas y las metamorfitas - los minerales presentan caras de cristales las cuales son superficies lisas limitadas por ángulos determinados. Estos planos lisos a menudo corresponden con planos de su red cristalina y por lo tanto reflejan la estructura cristalina del cristal. En una micacita de mica y granate por ejemplo los granates a menudo cristalizan en su forma propia, dice que todos los planos externos de los granates corresponden con planos de su red cristalina: los granates son idiomorfos.

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• En un granito o una granodiorita por ejemplo se obser_ van plagioclasas y feldespatos alcalinos limitados por algunos planos del cristal y por algunos planos de forma irregular: las plagioclasas y los feldespatos alcalinos de los granitos son 'hipidiomorfos'. En otras rocas por ejemplo en las areniscas los minera_ les no presentan caras de cristales pero sí poseen formas de fragmentos o clastos.

• 1.2.4 Estructura atómica de los minerales/cristales • Cada mineral y cada cristal tiene una composición

constante de elementos en proporciones definidas. Por ejemplo el diamante se constituye solo de un único elemento: el carbono C . La sal de mesa común , el mineral halita se compone de dos elementos: sodio y cloro, en cantidades iguales: NaCl. El símbolo de la halita 'NaCl' indica que cada ion de sodio está acompañado por un ion de cloro.

•

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• El mineral pirita, también llamado oro de los tontos se compone de dos elementos: hierro y azufre, pero este mineral contiene dos iones de S por cada ion de Fe. ta relación se expresa por el símbolo FeS2.

• El cristal tiene una disposición o un arreglo atómico único de sus elementos. Cada cristal tiene una forma cristalina y característica producida por su estructura cristalina.

• 1.3 Definiciones • Homogéneo

Los minerales/cristales tienen las mismas propiedades físicas en paralelas direcciones y tienen una composición química definida y uniforme.

• Cristalino Los diferentes componentes químicos se encuentran en lugares definidos y se ordenan regularmente, formando un cristal con estructura atómica regular o con arreglo atómico ordenado.


• Amorfo Sin estructura cristalina; los vidrios volcánicos y los precipitados en forma de gel (ópalo) son cuerpos amorfos.

• Isotrópico Tienen las mismas propiedades en todas sus direcciones; los cristales cúbicos y los vidrios volcánicos son isotrópicos, por ejemplo granate.

• Anisotrópico Los cristales tienen distintas propiedades físicas en diferentes direcciones; todos los cristales excepto los cristales cúbicos son anisotrópicos, por ejemplo cuarzo, calcita. por ejemplo la dureza de la distena es una característica física que difiere en distintas direcciones. Se puede rayarla en dirección longitudinal (dureza = 4,5 - 5) más fácilmente que en su dirección transversal (dureza = 6,5 - 7).


• Mineral Un elemento químico, sólido, un compuesto sólido o una solución sólida, naturalmente formado, materialmente homogéneo, por ejemplo calcita. véase : mineral

• Cristal Un cuerpo cristalino con un arreglo ordenado de sus átomos, por ejemplo cuarzo. Véase cristal.

•


• Se describen como materiales cristalinos aquellos materiales sólidos cuyos elementos constitutivos se repiten de manera ordenada y paralela y cuya distribución en el espacio muestra ciertas relaciones de simetría. Así, la propiedad característica y definidora del medio cristalino es ser periódico, es decir, que a lo largo de cualquier dirección, y dependiendo de la dirección elegida, la materia que lo forma se halla a distancias específicas y paralelamente orientada. Además de ésta, otras propiedades características son la homogeneidad y la anisotropía.


• Por tanto, el cristal está formado por la repetición monótona de agrupaciones atómicas paralelas entre sí y a distancias repetitivas específicas (traslación). La red cristalina es una abstracción del contenido material de este medio cristalino, y el tratarlo únicamente en función de las traslaciones presentes constituye la esencia de la teoría de las redes cristalinas.

• En la red cristalina todos los puntos, nudos, tienen exactamente los mismos alrededores y son idénticos en posición con relación al patrón o motivo que se repite. Este motivo es una constante del cristal ya que constituye el contenido material, es decir, su naturaleza atómica, de manera que red x motivo = cristal.

La estructura cristalina

• En esta red espacial existe una porción del espacio cristalino, denominado celda unidad, el cual repetido por traslación y adosado desde un punto reticular a otro engendra todo el retículo. De esta manera, conociendo la disposición exacta de los átomos dentro de la celdilla unidad, conocemos la disposición atómica de todo el cristal.


• Periodicidad• El medio cristalino es un medio periódico ya que

a lo largo de cualquier dirección la materia que lo forma se halla a distancias específicas y paralelamente orientada, de forma que la orientación y distancias a que se encuentran dependen de la dirección elegida. La distancia según la cual las unidades estructurales se repiten paralela e idénticamente a lo largo de una dirección dada se denomina traslación. Éstas definen la denominada red cristalina, constituida por una serie de puntos (nudos) separados entre sí por las citadas traslaciones.


• Homogeneidad:• En una red cristalina la distribución de nudos

alrededor de uno de ellos es la misma, independientemente del nudo que tomemos como referencia. Así una red es un conjunto de nudos homogéneos o bien, un conjunto homogéneo de nudos.

• Anisotropía:• La red de nudos constituyente del estado

cristalino es anisótropa en cuanto a las distancias entre nudos, es decir, ésta depende de la dirección según la cual se mide.


• Para una apropiada asimilación de lo que significa el orden interno cristalino, se ha de comenzar por la visualización y definición, a través de vectores traslación, del orden interno monodimensional, constituido por las diferentes direcciones de la red que definen, por su periodicidad, filas reticulares donde los nudos están alineados y equidistantes entre sí.

• Fila reticular• Se trata de una fila de nudos obtenida por aplicación

sucesiva de una traslación definida.• El símbolo de las filas reticulares se denomina como los

índices [uvw] que son los componentes del vector traslación que une dos nudos adyacentes de la fila considerada expresados en función de un par primitivo cuyo origen se sitúa sobre uno de estos dos nudos.


• Plano reticular• Un plano reticular queda definido por dos

filas reticulares conjugadas. Todo plano reticular puede definirse por sus intersecciones (Ha, Kb, Lc) con los tres ejes fundamentales del cristal. Las dimensiones de estas intersecciones (HKL), medidas desde un nudo tomado como origen son los parámetros del plano reticular correspondiente. Sin embargo, la denominación habitual de un plano reticular son los índices de Miller.


• Índices de Miller• Se obtienen calculando las intersecciones

(H, K, L), o número de traslaciones, con los tres ejes fundamentales del cristal. Posteriormente se invierten y se eliminan denominadores, o bien, se calculan los cocientes entre el producto de las tres intersecciones dividido entre cada una de las intersecciones: (H*K*L= N, N/H= h, N/K=k, N/L=l)

• Ver gráficos correspondientes.


Celda unidadEn una red cristalina existen siempre tres traslaciones no coplanarias que tienen las dimensiones mínimas entre todas las traslaciones posibles de la red: son las traslaciones fundamentales o constantes reticulares, de dimensiones submicroscópicas. La porción del espacio cristalino limitado por estas traslaciones constituye la celda fundamental del cristal y es característica del mismo. Ver gráfico


• Se denomina celda primitiva aquella que no tiene nudos en su interior y celda múltiple a la que si los tiene y está definida por vectores múltiples que son múltiplos enteros del vector traslación unitario de igual dirección. Se llama multiplicidad al número de nudos que hay por celda elemental (todas las celdas primitivas de una red tienen multiplicidad 1 , ¼ * 4 = 1)


• El orden bidimensional es el resultado de traslaciones regulares en dos direcciones distintas que resultan en la definición de los cinco tipos de redes planas. La asimilación de este orden bidimensional es básica para comprender la regularidad correspondiente a objetos tridimensionales tales como la materia cristalina. Se definen cinco tipos de redes

planas con las siguientes características


• Existen también redes centradas, que son el resultado de añadir nuevos nudos en el centro de cada paralelogramo generador de la red plana. Sólo puede realizarse esta operación de centrado si la red resultante es morfológicamente diferente de la original; por ello sólo pueden centrarse las redes rectangulares (obteniéndose una red rómbica) o las redes rómbicas (dando lugar a una red rectangular).


• Las redes planas forman, por apilamiento homogéneo, los distintos tipos de redes espaciales, es decir, las distintas familias de planos cristalinos que integran el cristal. La manera como estos planos se apilan determina los ángulos entre las traslaciones fundamentales en las tres dimensiones que es lo que define, a su vez, la forma y dimensiones del paralelepípedo o celda unidad que caracteriza la red cristalina.


• De la superposición de planos se generan catorce celdas morfológicamente distintas que se conocen como las Redes de Bravais, en honor de su descubridor.

• En términos de redes cristalinas tridimensionales, los paralelepípedos fundamentales, morfológicamente distintos son el resultado de combinar las tres traslaciones fundamentales de valores dados con sus inclinaciones respectivas, es decir, con los tres ángulos , ß, y γ .

• Su construcción se realiza apilando paralelamente una sucesión infinita de modelos de planos idénticos, de manera que la distancia entre ellos sea siempre igual (familia de planos). Mientras que en el plano se deducían cinco tipos de redes, en el espacio tridimensional se reconocen hasta catorce distribuciones periódicas:

http://www.uned.es/cristamine/cristal/crist_red_pl.htm


• Cristalografía.• 1.4 Los sistemas cristalinos • Los cristales se describen por los sistemas

cristalinos. Se pueden observar el análisis de un cristal considerando un cubo (fig. 1.4.1). Existen 7 sistemas cristalinos y cada uno de ellos tiene sus propios elementos de simetría. Se describen los sistemas cristalinos por:

• - Sus ejes cristalográficos. - Los ángulos que respectivamente dos de los ejes cristalográficos rodean. - Las longitudes de los ejes cristalográficos.

Cristalografía.

• 1. Se fijarán el aspecto obvio que todas las caras están perpendiculares entre sí. 2. Hay tres planos de simetría, que están perpendiculares entre sí y los cuales se llaman 'planos axiales de simetría'. Cada cara a un lado de este plano de simetría se refleja a su otro lado. También se pueden coger dos caras opuestas del cubo entre pulgar y índice así incluyendo un eje de simetría y girar el cubo para encontrar un eje cuaternario de simetría. Es decir que por una rotación completa de 360° una cara se repite cuatro veces. Un otro eje de simetría entre las esquinas opuestas del cubo es un eje ternario de simetría. De los mismos hay cuatro en el cubo. Un eje de simetría perpendicular a un par de aristas opuestas es un eje binario de simetría, de los cuales existen seis en el cubo.

• 3. El aspecto esencial de la simetría es el siguiente: se pueden realizar una operación geométrica en tal manera que una cara se repite en una otra posición. Es decir que al realizar una operación geométrica como una rotación p. ej. una cara nueva ocupará la misma posición que fue ocupado por una otra cara antes de la rotación y con la consecuencia que no pueden distinguirse entre la apariencia después la rotación y la apariencia original.

• Simetría de un cubo según PHILLIPS & PHILLIPS (1986): Zona: Un grupo de caras que se interceptan formando aristas paralelas, se dice que constituyen una zona.

• Eje de zona: La dirección de las líneas de intersección entre las caras de una zona, se llama eje de zona. 1. El cubo exhibe tres conjuntos de aristas paralelas, por tanto se compone de tres zonas. Las tres ejes de zona son ortogonales.

• Las seis caras del cubo son idénticas, cada una de ellas es paralela a dos ejes de zona y perpendicular al tercer eje de zona.

• En consecuencia el cubo es una forma de seis lados, que encierre completamente a un espacio.. Por ello, a la forma cúbica de designe como una forma simple. 2. Cuando una misma cara del cubo de observa en cuatro posiciones diferentes durante la rotación, el eje paralelo de las aristas es un eje de simetría cuaternario, el cual se denomine eje cuaternario. En el cubo hay tres ejes cuaternarios. 3. Puesto que las caras del cubo tienen la misma orientación en tres posiciones durante una rotación completa, el eje que pasa por las esquinas de un cubo perfectamente simétrico puede describirse como un eje de simetría ternario o un eje ternario. Dado que los ejes ternarios unen esquinas opuestas del cubo deberán existir cuatro ejes ternarios.

• Redes monoclínicas

• (a ≠ b ≠ c; = γ =90º ≠ ß )

• La celda es un paralelepípedo no recto de base rectangular (formados por redes planas rectangulares).

• - Red monoclínica primitiva, P

• - Red monoclínica de base centrada.

• 4.Cuando se gira sobre un eje perpendicular a un par de aristas opuestas y la imagen del cubo se repite dos veces, el eje es de simetría binaria y se llama eje binario. En vista de que hay seis pares de aristas opuestas en el cubo éste debe tener seis ejes binarios

Los sistemas cristalinos

• 1.4.1 Sistema cúbico • Existen tres ejes cristalográficos a 90° entre sí:

alfa = beta = gama = 90° Las longitudes de los ejes son iguales: a = b = c Formas típicas del sistema cristalino y sus elementos de simetría : El cubo (p.ej. halita, fluorita), el rombododecaedro (p.ej. granate) y el octaedro son formas de 3 ejes cuaternario de simetría, 4 ejes ternarios de simetría y 6 ejes binarios de simetría. El Tetraedro es una forma de 4 ejes ternarios y de 3 ejes binarios. Minerales que pertenecen al sistema cúbico son: Halita NaCl, Pirita FeS2,Galena PbS, las cuales forman entre otros cubos. Diamante de forma octaédrica, Magnetita Fe3O4 forma entre otros octaedros.


• Granate, p. ej. Almandina Fe3Al2[SiO2]4 de forma rombododecaédrica, de forma icositetraédrica o de combinaciones de las formas icositetraédrica y rombododecaédrica. - El rombododecaedro es una forma simple compuesta de 12 caras de contorno rómbico. El icositetraedro es una forma compuesta de 24 caras de contorno trapezoidal. Esfalerita ZnS de forma tetraédrica.

• 1.4.2 Sistema tetragonal • Existen 3 ejes cristalograficos a 90° entre sí:

alfa = beta = gama = 90° Los parámetros de los ejes horizontales son iguales, pero no son iguales al parámetro del eje vertical: a = b ≠ [es desigual de] c Formas típicas y sus elementos de simetría son :


• Circón (ZrSiO2) pertenece al sistema tetragonal y forma p. ej. prismas limitados por pirámides al extremo superior y inferior. Casiterita SnO2.

• 1.4.3 Sistema hexagonal • Existen 4 ejes cristalográficos, tres a 120° en el plano

horizontal y uno vertical y perpendicular a ellos: Y1 = Y2 = Y3 = 90° - ángulos entre los ejes horizontales y el eje vertical. X1 = X2 = X3 = 120° - ángulos entre los ejes horizontales. a1 = a2 = a3 ≠ c con a1, a2, a3 = ejes horizontales y c = eje vertical. Apatito Ca5[(F, OH, Cl)/(PO4)3] y grafita C pertenecen al sistema hexagonal. Formas típicas son el prisma hexagonal y el trapezoedro hexagonal de un eje sexternario y 6 ejes binarios.


• 1.4.4 Sistema trigonal • Existen tres ejes cristalográficos con parámetros iguales,

los ángulos X1, X2 y X3 entre ellos difieren a 90°: X1 = X2 = X3 = 90° a1 = a2 = a3 Calcita CaCO3 y Dolomita CaMg(CO3)2 pertenecen al sistema trigonal y forman a menudo romboedros. Otra forma es una combinación de pirámide trigonal y pinacoide con 3 ejes binarios de simetría.

• 1.4.5 Sistema ortorómbico • Existen tres ejes cristalográficos a 90° entre sí:

alfa = beta = gama = 90° Los parámetros son desiguales: a ≠ b ≠ c [a es desigual de b es desigual c] Ejemplo: Olivino (Mg,Fe)2(SiO4)


• Una forma típica es una combinación de paralelogramo y pinacoide con 3 ejes binarios de simetría

• 1.4.6 Sistema monoclínico • Hay tres ejes cristalográficos, de los cuales dos ( uno de

los dos siempre es el eje vertical = eje c) están a 90° entre sí: alfa = gama = 90° y beta es mayor de 90° Los parámetros son desiguales. a ≠ b ≠ c [a es desigual de b es desigual de c] Ejemplo: Mica


• 1.4.7 Sistema triclínico • Hay tres ejes cristalográficos, ninguno de ellos a 90°

entre sí: alfa es desigual de beta es desigual de gama es desigual de 90° Los parámetros son desiguales. a ≠ b ≠ c [a es desigual de b es desigual de c] Ejemplo: Albita: NaAlSi308 y Distena: Al2SiO5.

•

PROPIEDADES DE LOS MINERALES • 2. Propiedades físicas de los minerales• 2.1 Morfología • Se distingue la combinación de las caras del

mineral/cristal y el hábito del mineral/cristal. • 2.1.1 Combinación de las caras • La combinación de las caras del cristal significa el

conjunto de todas las caras del cristal o bien la forma cristalina, la cual depende de la simetría del cristal. P.ej. la galenita PbS y la halita NaCl, que pertenecen al sistema cúbico pueden cristalizar como cubos, además la galenita puede cristalizar en una combinación de cubo y octaedro, granate cristaliza en la forma romboédrica, en la forma isotetraédrica o en una combinación de dichas dos formas.

•

PROPIEDADES DE LOS MINERALES

• 2.1.2 Las caras de un cristal (habito) • Cuando los cristales crecen sin interferencias, adoptan

formas relacionadas con su estructura interna. El hábito se refiere a las proporciones de las caras de un cristal. Existen varias formas del hábito:

• Columnar: alargado en una dirección y semejante a las columnas. Ejemplo: cristales de corindón. Prismático: alargado en una dirección. Ejemplo: cristales de andalucita. Tabular: alargado en dos direcciones. Ejemplo: cristales de barita. Laminar: alargado en una dirección y con bordes finos. Ejemplo: cristales de hornblenda. Hojoso: similar a las hojas, que fácilmente se separa en hojas. Ejemplo: moscovita. Botroidal: grupo de masas globulares, por ejemplo grupo de masas esferoidales de malaquita.


• Reniforme: fibras radiadas, que terminan en superficies redondeadas. Ejemplo: hematita. Granular: formado por un agregado de granos. Masivo: compacta, irregular, sin ningún hábito sobresaliente.

• 2.2 Dureza • Se llama dureza al grado de resistencia que opone un

mineral a la deformación mecánica. Un método útil y semicuantitativo para la determinación de la dureza de un mineral fue introducido por el químico alemán Mohs. El creyó una escala de dureza de 10 niveles. Para cada nivel existe un mineral representativo y muy común. El mineral del nivel superior perteneciendo a esta escala puede rayar todos los minerales de los niveles inferiores de esta escala. La dureza de un mineral desconocido puede averiguarse rascando entre sí una cara fresca del mineral desconocido con los minerales de la escala de MOHS.


• El mineral más duro es capaz de rayar el mineral más blando. Los minerales de la escala de MOHS que rayan el mineral desconocido son más duros como esto, los minerales que son rayados por el mineral desconocido son menos duros.

• Por tanto la dureza del mineral desconocido se estrecha entre el nivel superior del mineral que puede rayarlo y el nivel inferior del mineral que es rayado por este mineral. Con cierta experiencia y algunos medios auxiliares simples se puede conocer rápidamente la dureza de forma aproximada. Los minerales que pertenecen a la escala de MOHS son los siguientes:

Dureza Nombre del mineral Tratamientos auxiliares.

DUREZA MINERAL COMPARACION

1 Talco La uña lo raya con facilidad

2 Yeso La uña lo raya

3 Calcita La punta de un cuchillo lo raya con facilidad

4 Fluorita La punta de un cuchillo lo raya

5 Apatito La punta de un cuchillo lo raya con dificultad

6 Ortoza Un trozo de vidrio lo raya con dificultad

7 Cuarzo Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas

8 Topacio Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas

9 Corindón Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas

10 Diamante Puede rayar un trozo de vidrio y con ello el acero despide chispas

• La dureza de un mineral depende de su composición química y también de la disposición de sus átomos. Cuanto más grande son las fuerzas de enlace, mayor será la dure_ za del mineral. Grafito y diamante por ejemplo son de la misma composi_ ción química, solamente se constituyen de átomos de car_ bono C. Grafito tiene una dureza según MOHS de 1, mientras que diamante tiene una dureza según MOHS de 10. En la estructura del diamante cada átomo de carbono - que tiene 4 electrones en su capa más exterior - puede alcanzar la configuración de ocho electrones compartiendo un par de los mismos con 4 átomos de carbono adyacentes, los cuales ocupan las esquinas de una unidad estructural de forma tetraédrica. El enlace covalente entre los átomos de carbono se repite formando una estructura continua, dentro de lo cual la energía de los enlaces covalentes se concentra en la proximidad de los electrones compartidos, lo que determina la dureza excepcional del diamante.

• En la estructura del grafito, los átomos de carbono se presentan en capas compuestas por anillos hexagonales de átomos, de modo que cada átomo tiene 3 que lo rodean. Las capas de átomos del grafito están separadas una distancia relativamente grande, 3.41Å, y quedan átomos dispuestos en forma alternada, exactamente por encima de los átomos de la capa adyacente. La causa de la poca dureza del grafito es que los enlaces entre las capas de átomos son muy débiles, mientras que los átomos en el interior de las capas están dispuestos mucho más próximos que en la estructura del diamante.

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• 2.3 Exfoliación (crucero) • Los cuerpos cristalinos pueden exfoliarse en superficies

lisas a lo largo de determinadas direcciones, mediante la influencia de fuerzas mecánicas externas, por ejemplo mediante de la presión o de golpes de un martillo. Esta llamativa exfoliación (crucero) depende del orden interno existente en los cristales. Los planos de exfoliación o bien de clivaje son la consecuencia del arreglo interno de los átomos y representan las direcciones en que los enlaces que unen a los átomos son relativamente débiles. La superficie de exfoliación corresponde siempre a caras cristalinas sencillas. Mientras mayor es el contraste entre la fuerza de los enlaces que unen a los átomos en las direcciones paralelas al plano de exfoliación (crucero) y la debilidad de los enlaces que unen a los átomos en las direcciones perpendiculares a los planos de exfoliación (crucero), mayor será la tendencia del mineral a romperse a lo largo de este plano.

• Las exfoliaciones se distinguen a grandes rasgos como sigue: · Exfoliación completa en 2 direcciones: mica, clorita, talco. · Exfoliación buena en dos direcciones: feldespato potásico según dos superficies perpendiculares entre sí, hornblenda con exfoliación prismática. · Exfoliación buena en tres direcciones: Calcita según el romboedro - Generalmente en todas las formas cristalinas de calcita pueden reconocerse planos de crucero en tres diferentes orientaciones. Estos planos de crucero se intersecan formando ángulos de 75° y de 105° de cuales resulta la forma romboédrica típica de la calcita. Barita BaSO4 ocurre en cristales tabulares que tienen con frecuencia dos caras perpendiculares a la cara mayor que convergen formando bordes agudos. · Exfoliación clara en dos direcciones: piroxeno. · Exfoliación poco clara: olivino ·

• Exfoliación ausente: cuarzo con su fractura concoidea. En el cuarzo los átomos están dispuestos con tal regularidad que los enlaces entre los mismos son muy similares en todas direcciones. En consecuencia, no existe tendencia a que el mineral se rompa según un plano particular, y en los cristales de cuarzo se desarrollan fracturas concoidales.

• Una medida para determinar la calidad de la exfoliación es, entre otras, el brillo existente sobre las superficies de exfoliado, que es el responsable de las superficies lisas reflejantes que se observan en los frentes de las aristas.

• 2.4 Brillo • El brillo es debido por la capacidad del mineral de reflejar la luz

incidente. Se distinguen minerales que poseen las siguientes

• Clases de brillo.

Metálico pirita, magnetita, hematita, grafito

Semimetálico uraninita (pechblenda, UO2), goethita

No-metálico

Vítreo cuarzo, olivino, nefelina, en las caras

cristalinas, siderita Resinoso como la resina, p.ej. esfalerita.

Graso grasoso al tacto: cuarzo, nefelina de brillo

gris graso.Oleoso olivino.

Perlado como el brillo de las perlas, p.ej. talco, biotita, siderita

Sedoso como el brillo de seda: yeso de estructura fibrosa, sericita, goethita

Mate como el brillo de la tiza

Adamantino brillante: diamante, rutilo

Brillo Ejemplos/ Descripción

• 2.5 Color • Respecto al color se distinguen dos grupos de

minerales: · los minerales idiocromáticos · los minerales alocromáticos. Se llama idiocromaticos a los minerales que tienen colores característicos relacionados con su composición.

En este caso el color es útil como medio de identifica ción.

• Minerales idiocromáticos con colores distintos se presentan en la siguiente tabla, por ejemplo:

• Los minerales que presentan un rango de colores dependiendo de la presencia de impurezas o de inclusiones se llaman alocromáticos.

Tabla para la identificación de colores de mineral

MINERAL Color IdiocromáticoMagnetita Negro

Hematita rojo

Epidota verde

Clorita verde

Lapis lazuli azul oscuro

Turquesa azul característico

Malaquita verde brillante

Cobre nativo rojo cobrizo

A los minerales alocromáticos pertenecen p. ej.: Feldespato potásico cuyo color varia de incoloro a blanco pasando por color carne hasta rojo intenso o incluso verde.

• Cuarzo: Cuarzo puro es incoloro. La presencia de varias inclusiones líquidas le da un color blanco lechoso. (véase: cuarzo) Amatista es de color púrpura característico que probablemente es debido a impurezas de Fe3+ y Ti3+ y la irradiación radioactiva. Corindón: Corindón puro es incoloro. Corindón portando cromo como elemento traza es de color rojo y se lo llama rubi. El safiro es una variedad transparente de corindón de varias colores.

• Por la existencia de minerales alocromáticos el color es un medio problemático para identificar un mineral.

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• LA RAYA:• El color de la raya es debido por trozos del cristal

molidos muy finos, colocados sobre una base blanca, como p.ej. un trozo de porcelana facilita el que separamos si nos encontramos ante un mineral de color propio o ajeno.

El color de la raya tiene importancia en laEl color de la raya del feldespato potásico siempre será blanca igualmente si es producido por un feldespato potásico incoloro, de color carne o verde. identificación de las menas. El color de la raya de magnetita es negra, de hematita es rojo cereza, de goethita es de color café.

•

• 2.6 Otras propiedades de los minerales • 2.6.1 Cristales maclados • Algunos cristales están formados por dos o más partes en

las cuales la celosía (Kristallgitter) tiene orientaciones diferentes que están relacionadas en forma geométrica. Los cristales compuestos de este tipo se conocen como cristales maclados. Hay varios tipos de maclas, por ejemplo Si las dos partes de una macla simple están separados por una superficie definida, ésta se describe como maclado de contacto. maclas simples, maclados de contacto, maclas de interpenetración, maclas paralelas, maclado normal. Se llaman maclas simples a los cristales compuestos de dos partes individuales, que tienen una relación estructural definida. Macla de interpenetración se refiere a los cristales unidos por un plano de composición - superficie a lo largo de la cual los dos individuos están unidos - irregular, por ejemplo. ortoclasa.

• 2.6.2 Solubilidad • La solubilidad depende de la composición del mineral.

Sobre todo se usan una dilución frío de ácido clorhídrico HCl para distinguir Calcita de puro CaCO3 (carbonato de calcio) de otros minerales parecidos de una cantidad menor de CaCO3 o sin CaCO3. La reacción es la siguiente: CaCO3 + 2HCl --> H2CO3 (dióxido de carbono diluido en agua) + CaCl2 y H2CO3 se descompone en H2O y dióxido de carbono CO2 (gas). Burbujas de CO2 se producen por esta reacción. Se observa la efervescencia de la dilución de ácido clorhídrico cuando se libera el dióxido de carbono. La concentración de la dilución de HCl tiene que ser 5%.

Para la aplicación de la dilución de HCl se necesitan un plano fresco de fractura de una roca.

• 2.6.3 Densidad.• Cada mineral tiene un peso definido por centímetro

cúbico; este peso característico se describe generalmente comparándolo con el peso de un volumen igual de agua; el número de masa resultante es lo que se llama 'peso especifico' o 'densidad' del mineral.

• El peso especifico de un mineral aumenta con el número de masa de los elementos que la constituyen y con la proximidad o el apretamiento en que estén arreglados en la estructura cristalina. La mayoría de los minerales que forman rocas tienen un peso especifico de alrededor de 2,7 g/cm3, aunque el peso especifico medio de los minerales metálicos es aproximadamente de 5 g/cm3. Los minerales pesados son los que tienen un peso especifico más grande que 2,9 g/cm3, por ejemplo circón, pirita, piroxeno, granate

Densidad de los minerales

Algunos ejemplos

Densidad en g/cm3 Mineral 2,65 Cuarzo 2,5 Feldespato 2,6-2,8 Plagioclasa 4,47 Baritina 4,9 Magnetita 5,0-5,2 Pirita 19,3 Oro



Determinación del Peso específico:

• 2.6.4 Propiedades magnéticas y eléctricas • Todos los minerales están afectados por un campo

magnético. Los minerales que son atraídos ligeramente por un imán se llaman paramagnéticos, los minerales que son repelidos ligeramente por un imán se llaman diamagnéticos. Magnetita Fe3O4 y la pirrotita Fe1-nS son los únicos minerales magnéticos comunes.

• Los minerales tienen diferente capacidad para conducir la corriente eléctrica. Los cristales de metales nativos y muchos sulfuros son buenos conductores, minerales como micas son buenos aislantes dado que no conducen la electricidad.

• 2.6.5 Luminiscencia y fluorescencia Luminiscencia se denomina la emisión de luz por un mineral, que no es el resultado de incandescencia. Se la observa entre otros en minerales que contienen iones extraños llamados activadores. Fluorescencia Los minerales fluorescentes se hacen luminiscentes cuando están expuestos a la acción de los rayos ultravioleta, X o catódicos. Si la luminiscencia continua después de haber sido cortado la excitación se llama al fenómeno fosforescencia y al mineral con tal característica mineral fosforescente. Las fluoritas de color intenso son minerales fosforescentes, que muestran luminiscencia al ser expuestos a los rayos ultravioleta.

2.6.6 Piezoelectricidad Se observa en minerales con ejes polares (sin centro de simetría) como en el cuarzo por ejemplo. Debido a la polaridad de la estructura cristalina al suministrar energía, como calor o presión, al mineral se genera una carga eléctrica en los dos extremos del eje polar de un mineral y dirigido en sentido opuesto. En la turmalina el eje polar es el c. En el cuarzo los ejes polares son los ejes a. El cuarzo piezoeléctrico se emplea por ejemplo en el geófono piezoeléctrico, donde un movimiento vertical de la Tierra ejerce una presión a un cristal de cuarzo y se produce una carga eléctrica. Un otro ejemplo es la "aguja" de un tocadiscos. Un zafiro piezoeléctrico genera una pequeña carga eléctrica a causa de su deformación (movimiento) sufrido arriba de la pista del disco. La información (la música) del disco es representada por un sin numero de cambios morfológicos adentro de la pista del disco.

El cristal piezoeléctrico se deforma de acuerdo de estos cambios en la superficie y esto se puede amplificar como sonido

MINERALES :Clasificación

Clasificación de los minerales formadores de rocas • 1. Elementos nativos : • Elementos nativos son los elementos que aparecen sin

combinarse con los átomos de otros elementos como p.ej. oro Au, plata Ag, cobre Cu, azufre S, diamante C.

• Aparte de la clase de los elementos nativos los minerales se clasifican de acuerdo con el carácter del ion negativo (anión) o grupo de los aniones, los cuales están combinados con iones positivos.

• 2. Sulfuros incluido compuestos de selenio (Selenide), arsenurios (Arsenide), telururos (Telluride), antimoniuros (Antimonide) y compuestos de bismuto (Bismutide). Los sulfuros se distinguen con base en su proporción metal:azufre según el proposito de STRUNZ (1957, 1978). Ejemplos son galena PbS, esfalerita ZnS, pirita FeS2, calcopirita CuFeS2, argentita Ag2S, Löllingita FeAs2.

•


• 3. Haluros Los aniones característicos son los halógenos F, Cl, Br, J, los cuales están combinados con cationes relativamente grandes de poca valencia, p.ej. halita NaCl, silvinita KCl, fluorita CaF2.

• 4. Óxidos y Hidróxidos Los oxidos son compuestos de metales con oxígeno como anión. P.ej. cuprita Cu2O, corindón Al2O3, hematita Fe2O3, cuarzo SiO2, rutilo TiO2, magnetita Fe3O4. Los hidroxidos están caracterizados por iones de hidroxido (OH-) o moleculas de H2O-, p.ej. limonita FeOOH: goethita *-FeOOH, lepidocrocita *-FeOOH.

• 5. Carbonatos El anión es el radical carbonato (CO3)2-, p.ej. calcita CaCO3, dolomita CaMg(CO3)2, malaquita Cu2[(OH)2/CO3].

http://plata.uda.cl/minas/apuntes/Geologia/geologiageneral/ggcap05e.htm

http://plata.uda.cl/minas/apuntes/Geologia/geologiageneral/ggcap05e.htm


• 6. Sulfatos, Wolframatos, Molibdatos y Cromatos En los sulfatos el anión es el grupo (SO4)2- en el cual el azufre tiene una valencia 6+, p.ej. en la barita BaSO4, en el yeso CaSO4*2H2O. En los wolframatos el anión es el grupo wolframato (WO4)4-, p.ej. scheelita o bien esquilita CaWO4.

• 7. Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos En los fosfatos el complejo aniónico (PO4)3- es el complejo principal, como en el apatito Ca5[(F, Cl, OH)/PO4)3]los arseniatos contienen (AsO4)3- y los vanadatos contienen (VO4)3- como complejo aniónico

• 8. Silicatos Es el grupo más abundante de los minerales formadores de rocas donde el anión está formado por grupos silicatos del tipo (SiO4)4-.

LOS SILICATOS

• 8.1 La estructura de los silicatos Más del 90% de los minerales que forman las rocas son silicatos, compuestos de silicio y oxígeno y uno o más iones metálicos.

• Principios estructurales de los silicatos:• Son los siguientes:

a) Cada uno de los silicatos tiene como compuesto básico un ion complejo de forma tetraédrica. Este tetraedro consiste en una combinación de un ion de silicio con un radio de 0.42Å, rodeado por 4 iones de oxígeno con un radio de 1.32Å tan estrechamente como es posible geométricamente. Los iones de oxígeno se encuentran en las esquinas del tetraedro y aportan al tetraedro una carga eléctrica de -8 y el ion de silicio contribuye con +4. Así , el tetraedro puede considerarse como un anion complejo con una carga neta de -4. Su símbolo es [SiO4]4-. Se lo conoce como anión silicato.

• b) La unidad básica de la estructura de los silicatos es el tetraedro de [SiO4]4-. Se distinguen algunos pocos tipos estructurales de los silicatos: los neso-, soro-, ciclo-, ino y tectosilicatos.

• c) El catión Al3+ puede ser rodeado por 4 o 6 átomos de oxígeno (cifra de coordenación de 4 o 6) y tiene un diámetro iónico muy similar a Si4+ (Si4+: 0.42Å, Al3+: 0.51Å). Por esto reemplaza al Si4+ en el centro del tetraedro por ejemplo en la moscovita KAl[6]2[(OH)2/Si3Al[4]O11] o se ubica en el centro de un octaedro como los cationes Mg2+ o Fe2+ por ejemplo en el piroxeno de sodio Jadeita NaAl[6]Si2O6.

• 8.2 Tipos de estructuras de silicatos -Silicatos formados de tetraedros independientes, que alternan con iones metálicos positivos como p.ej. en el olivino. Además el oxígeno del anión silicato [SiO4]4- simultáneamente puede pertenecer a 2 diferentes tetraedros de [SiO4]4-. De tal manera se forman aparte de los tetraedros independientes otras unidades tetraédricas. - Sorosilicatos formados de paras de tetraedros: [Si2O7], por ejemplo epidota. - Ciclosilicatos formados por anillos de tetraedros de [SiO4]4-: [Si3O9]6-, [Si4O12]8-, [Si6O18]12-, p.ej. berilo Be3Al2[Si6O18]. .

• - Inosilicatos formados por cadenas simples o cadenas dobles de tetraedros de [SiO4]4-: por cadenas simples por ejemplo piroxenos por cadenas dobles por ejemplo anfíboles

• Filosilicatos formados por placas de tetraedros de [SiO4]4- por ejemplo caolinita, talco. - Silicatos con estructuras tetraédricas tridimensionales, por ejemplo feldespatos y los feldespatoides.

•

• Clasificación con base en las propiedades externas de los minerales

• Para los minerales que más abundan en las rocas puede aplicar la clasificación siguiente la que se basa en las propiedades externas de los minerales. En esta clasificación se distingue: Los componentes claros los más comunes son cuarzo, los aluminosilicatos de potasio, sodio y calcio como el feldespato potásico y las plagioclasas, los feldespatoides y moscovita. Otros minerales claros importantes formadores de rocas son calcita CaCO3, dolomita CaMg(CO3)2, yeso CaSO4*2H2O, anhidrita CaSO4, apatito, zoisita, cordierita, talco, zeolita, los minerales arcillosos como p.ej. montmorilonitay caolinita y la mica illita. Los minerales arcillosos y illita son de extraordinaria importancia en el campo sedimentario y sobre todo en la formación del suelo.

• Los componentes oscuros los más comunes son los silicatos de hierro y magnesio (máficos) como olivino, piroxeno, anfíbol, biotita, clorita. Los minerales típicos de las paragénesis metamórficas son los granates y los silicatos de aluminio: andalucita, sillimanita distena (cianita).

MINERALES COMUNES DE LAS ROCAS IGNEAS

FELDESPATO ORTOSA

El feldespato es el mineral más abundante del mundo, representa casi la mitad del

volumen de la corteza terrestre. Esta muestra

contiene dos tipos distintos de feldespato: microclima verde (también llamada amazonita) y ortoclasa

blanca.


ORTOSA

La ortosa, feldespato monoclínico con fórmula KALSI3O8, es uno de los minerales más comunes. Suele ser de color blanco,

gris o rojo tenue, aunque es a veces incolora. Se usa en la fabricación de porcelana y vidrio. La adularía es una variedad incolora entre

translúcida y transparente

http://www.montes.upm.es/Dptos/DptoSilvopascicultura/Edafologia/guia/Galeria/ortosaG.html


La microclina, que cristaliza en el sistema

triclínico, es idéntica a la ortosa en composición

química y casi igual en sus propiedades físicas. Puede

encontrarse en forma de enormes monocristales.

Sus usos industriales son similares a los de la ortosa.

La amazonita, variedad verde, si está muy pulida, es apreciada como gema

MINERALES COMUNES DE LAS ROCAS IGNEASPIROXENO :AUGITA

• Semejantes a los anfíboles. El

miembro más frecuente de este

grupo es la auguita, su

composición: silicatos

complejos que contienen

calcio, magnesio, alúmina,

hierro, sodio. Su color varía de

verde oscuro a negro, con brillo

vítreo o sedoso y raspadura de

color claro. Su dureza es de 5

a 6. La auguita y la

hornablenda se parecen mucho

entre sí.

http://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtml

MINERALES EN SECCIONES DELGADAS

HORNBLENDA• El principal es la hornablenda,

su composición es: silicatos

hidratados complejos de calcio,

magnesio, hierro, aluminio.

Tiene color que varía de verde

a negro, con brillo vítreo o

sedoso y raspadura de color

claro. Su dureza es de 5 a 6.

http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml


Muscovita• Los más comunes son la moscovita o

mica blanca (silicato de potasio y

aluminio, incoloro o de tinte plateado,

con brillo perlado, y especialmente de

un crucero muy perfecto, que permite

que el mineral se rompa formando

laminas elásticas), biotita o mica

negra (es un silicato complejo de

potasio, magnesio, hierro y aluminio).

La moscovita y la biotita tienen

propiedades físicas análogas. Ambas

son blandas, 2.5 a 3, y tienen crucero

perfecto.



MINERALES EN SECCIONES DELGADASBiotita


• CALCITA

Note the rhombohedral cleavage

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA• http://www.windows.ucar.edu/earth/geology/ig_intro.

sp.html

• http://www.fagro.edu.uy/geologia/web/Mat_Apo/RyM/rym-3.htm

• http://www.astromia.com/tierraluna/rocas.htm

• http://www.astromia.com/tierraluna/rocas.htm

• http://images.google.com.pe/images?hl=es&q=vidrio%20volcanico&btnG=B%C3%BAsqueda&lr=lang_es&sa=N&tab=wi

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apuntes de mineralogía

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