MINERALES Y ROCAS

ELEMENTOS QUÍMICOS MÁS ABUNDANTES EN EL PLANETA TIERRA

2,30,1K

2,10,4Na

81,1Al

2,41,1Ca

0,11,9S

<0,012,4Ni

413Mg

2815Si

4630O

635Fe

EN LA CORTEZA TERRESTRE

EN EL CONJUNTO DE LA TIERRA

PORCENTAJE EN PESOELEMENTO QUÍMICO

¿QUÉ ES UN CRISTAL?

• Sólido de composición y estructura uniformes, con un orden interno tridimensional, que en condiciones favorables puede estar limitado por superficies planas naturales

¿Cómo se forman los cristales?

• SOLIDIFICACIÓN: A partir de una masa fundida como consecuencia de un descenso de temperatura.

• EVAPORACIÓN: Cuando partimos de una disolución por evaporación de disolvente.

• SUBLIMACIÓN: Paso directo de gas a estado sólido como consecuencia de una bajada brusca de la temperatura.

• La cristalización comienza a partir de pequeños gérmenes (grupo de átomos) o partículas (impurezas) que actúan como NÚCLEO DE CRECIMIENTO, sobre el que se van añadiendo de forma ordenada, según capas paralelas los átomos que constituyen la sustancia.

• Algunos minerales están formados por microcristales (solo visibles al microscopio) y otros por fenocristales (visibles a simple vista)

• El crecimiento de los cristales depende de tres factores:o Espacioo Tiempoo Reposo

¡Cuanto más lento y largo sea el proceso de cristalización, los cristales adquirirán mayor tamaño!

CRISTALES GIGANTES• Se trata de

cristales de una variedad de yeso (selenita)

• Se descubrieron en el año 2000 en las minas de Naica, al sur de Chihuahua, México

VIDRIO VOLCÁNICO

• La obsidiana, o vidrio volcánico, se forma como resultado de un enfriamiento demasiado rápido, por lo que no da tiempo a la formación de cristales

AGREGADOS CRISTALINOS

• Puede ocurrir que un grupo de cristales crezcan juntos por falta de espacio formando agregados cristalinos.

• Cuando dos o más cristales mantienen relaciones de simetría entre ellos reciben el nombre de MACLAS

• Drusa y geoda de cuarzo

• Maclas de pirita y estaurolita

ESTRUCTURA DE LA MATERIA CRISTALINA

• Los cristales se forman por la repetición de una celda unitaria en las tres dimensiones del espacio.

• La celda unitaria presenta nudos (átomos, iones o moléculas) en los vértices.

• La forma de las caras de los cristales depende de la celda unitaria y del medio externo en el que crece el cristal.

REDES DE BRAVAIS

• Existen 14 tipos de celdas unitarias.

• Se diferencias por la longitud de sus aristas y los ángulos que éstas forman.

• Pueden combinarse entre si dando un total de 230 formas posibles

SISTEMAS CRISTALINOS

• Cúbico• Tetragonal• Hexagonal• Romboédrico• Rómbico• Monoclínico• Triclínico

CRISTALOQUÍMICA

• Disciplina de la mineralogía que se ocupa de las relaciones que existen entre la composición química, la estructura y las propiedades de los cristales.

ISOMORFISMO Y POLIMORFISMO

• El ISOMORFISMO es una característica de ciertos minerales que presentan estructuras cristalinas análogas, pero una composición química diferente. La causa radica en la sustitución de un ión por otro.

• Un ejemplo lo constituyen la Magnesita (MgCO3) y la Siderita (FeCo3), como los iones de Mg y Fe tienen dimensiones parecidas, pueden intercambiarse sin que la estructura cristalina sufra modificaciones.

• El POLIMORFISMO es una propiedad que posee un compuesto químico para poder cristalizar en más de una estructura en función de los cambios de presión, temperatura o ambos. Los POLIMORFOS presentarán diferentes propiedades físicas

• Un ejemplo lo constituye la cristalización del C que puede hacerlo en el sistema hexagonal (dando lugar al grafito) o en el sistema cúbico (dando lugar al diamante)

ISOTROPÍA Y ANISOTROPÍA

• ISOTROPÍA es la cualidad por la cual, las propiedades físicas de un cristal no varían con la dirección cristralográfica.

• ANISOTROPÍA es la cualidad por la cual las propiedades físicas (dureza, conductividad, velocidad de crecimiento..) de un cristal varían con la dirección cristalográfica.

¿QUÉ ES UN MINERAL?

• Sólido, inorgánico, de origen natural, que posee una composición química definida y cuyos átomos están ordenados, es decir poseen una estructura cristalina que les confiere un conjunto único de propiedades físicas.

• Las sustancias minerales que no cumplen todas estas condiciones deben de llamarse mineraloides. En este caso se encuentra el vidrio, el ópalo (estructura amorfa) o el mercurio (estado líquido)

PROPIEDADES DE LOS MINERALES

• Las propiedades físicas de los minerales dependen de:o Composición químicao Estructura interna

• Las propiedades físicas se utilizan para identificar los minerales

EXFOLIACIÓN

• Tendencia de un mineral a romperse a lo largo de planos de enlace débiles originando superficies planas.

• Las superficies de exfoliación siempre son paralelas a caras reales o posibles del cristal

Calcita: Exfoliación en romboedros

Mica: Exfoliación en láminas

DUREZA

• Es la resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayada.

• La dureza relativa de cualquier mineral se establece según la llamada “escala de dureza de Mosh”

Friedrich Mohs (1773-1839) Geólogo/Minerólogo Alemán.

Escala de Mosh

10Diamante

Diamante9Corindón

Diamante8Topacio

Raya al vidrio7Cuarzo

Lija de Acero6Ortosa

5Apatito

Cuchillo4Fluorita

Moneda de cobre

3Calcita

2Yeso

Uña1Talco

Se raya conGradoMineral

Talco Yeso

Calcita Fluorita

Apatito Ortosa

CuarzoTopacio

Corindón Diamante

COLOR• Aspecto que presentan los minerales

como consecuencia de las radiaciones luminosas que relejan.

• Cuando un mineral no tiene impurezas se dice que tiene una coloración inherente

• Cuando un mineral tiene impurezas puede presentar variedad de colores y se dice que tiene una coloración exótica

Azurita Malaquita

BRILLO• Es el aspecto que presenta la superficie del

mineral al reflejar la luz• El brillo puede ser

Aspecto iridiscente (como las perlas) (YESO)

NACARADO

Parece cubierto de aceite(TALCO)

GRASO

Aspecto de resina (BLENDA)

RESINOSO

Presenta reflejo del vidrio (CUARZO)

VÍTREO

NO METÁLICO

Aspecto brillante de un metal (PIRITA)

METÁLICO

RAYA

• La raya de un mineral es el color que éste presenta cuando se pulveriza finamente. La raspadura puede ser muy diferente del color del ejemplar de mano.

PESO ESPECÍFICO

• Expresa la relación entre el peso de un mineral y el de un volumen igual de agua a 4ºC.

• El peso específico de un mineral es constante

NOMENCLATURA DE LOS MINERALES

• Los minerales se nombran según distintos criterios:1.Su composición química: Fluorita, Magnesita,

Azufre….2.Su procedencia geográfica: Andalucita,

Aragonito…..3.El nombre de su descubridor: Goethita (Goethe),

Wernerita (Werner)….4.Su color: Olivino, Granate, Azurita….5.Otras características como: propiedades

magnéticas (Magnetita), transparencia (Criolita)…..

CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES

• La base de la clasificación moderna de los minerales es su composición química.

• Los minerales se dividen en CLASES dependiendo del anión o grupo aniónico presente.

• Los minerales relacionados entre si por la presencia del mismo anión (o grupo aniónico) suelen aparecer juntos en medios geológicos parecidos.

• De los más de 2000 minerales que se conocen, solo una docena forman parte de las rocas más comunes de la corteza terrestre. A estos minerales se les llama PETROGENÉTICOS.

• Los principales minerales petrogenéticos son los Silicatos (constituyen las rocas magmáticas, la mayoría de las metamórficas y muchas rocas sedimentarias).

• Les siguen en importancia los carbonatos, los sulfatos y los haluros que constituyen rocas sedimentarias.

• El resto de los minerales aparecen en las rocas en cantidades muy pequeñas o se encuentran localizados formando yacimientos

Nitatina( NaNO3)Combinaciones del anión NO3- con un metalNITRATOS

Calcita CaCO3, Aragonito CaCO3

Combinaciones del anión CO3= con un metalCARBONATOS

Yeso CaSO4* nH2OLos más comunes son los SULFATOS que presentan el anión SO4=SULFATOS

Apatito Ca5[(F, Cl, OH)/PO4)3]

En los fosfatos el complejo aniónico (PO4)3- es el complejo principal,

los arseniatos contienen (AsO4)3- y los vanadatos contienen (VO4)3- como complejo aniónico.

FOSFATOS, ARSENIATOS Y VANADATOS

Brucita Mg (OH)2

Caracterizados por iones de hidróxido (OH-) o moléculas de H2O HIDRÓXIDOS

Oligisto (Fe2O), Corindón (Al2O)

Compuestos de metales con oxígeno como anión ÓXIDOS

Halita (NaCl), Silvina (KCl), Fluorita (CaF

Combinaciones de Cl-, Br-, I- o F- con un metalHALUROS

Arsenopirita (FeAsS), Pirargirita (Ag3SbS3)

Combinaciones de S con Sb, o con As con otro elemento

SULFOSALES

Blenda( ZnS), Galena (PbS), Pirita (FeS)

Combinaciones con cationes metálicos (menas minerales)

SULFUROS

Combinaciones del ión S- . Se distingue:

SULFUROS Y SULFOSALES

Oro, Plata, Cobre, AzufreSon los elementos que aparecen sin combinarse con los átomos de otros elementos

ELEMENTOS NATIVOS

EJEMPLOSCARACTERÍSTICASCLASES

MINERALES NO SILICATOS

SILICATOS• Constituyen el grupo de minerales más

abundantes de la corteza terrestre.• Combinaciones de Si y O con otros elementos.• En todos los silicatos se repite una unidad de

SiO4 (sílice).• Los átomos de la unidad de sílice se disponen

en un tetraedro.

• En realidad el sílice es un anión (SiO4)-4 que permite que se unan cationes (Fe, Na, Al, K, Ca, Mg) produciendo estructuras químicamente estables.

• Los tetraedros pueden unirse entre sí en distintas configuraciones ya que, los átomos de Si de los tetraedros pueden compartir átomos de O. De esta manera se pueden obtener distintas configuraciones (parejas, ciclos, cadenas sencillas y dobles, láminas y armazones compactos)

CLASES DE SILICATOS

• NESOSILICATOS (Tetraedros aislados)• SOROSILICATOS (Tetraedros en

parejas)• CICLOSILICATOS (Tetraedros en anillos)• INOSILICATOS (Tetraedros en cadenas)• FILOSILICATOS (Tetraedros en láminas)• TECTOSILICATOS (Tetraedros en

armazón tridimensional)

NESOSILICATOS

• Nesos= Isla• Grupos de SiO4 aislados

unidos entre sí por otros átomos.

OLIVINO (Mg,Fe)2SiO

4

GRANATE Fe2Al

3(SiO

4)3

SOROSILICATOS

• Soros = Grupo• Tetraedros formando

parejas (comparten un O).

• Las parejas se unen por otros elementos

EPIDOTA Ca2(Fe3+,Al)

3(SiO

4)3(OH)

CICLOSILICATOS

• Cyclo = Anillo• Los tetraedros forman

anillos de 3, 4 o 6 elementos (el más común es de 6).

• Los anillos se unen por otros elementos.

BERILO (VARIEDAD ESMERALDA) Be3Al2(Si6O18)

BERILO (VARIEDAD AGUA MARINA) Be3Al2(Si6O18)

INOSILICATOS• Ino = Cadena• Los tetraedros se unen

formando cadenas• Pueden ser cadenas

sencillas (PIROXENOS)

• o dobles (ANFÍBOLES)

JADEÍTA Na(Al,Fe3+)Si2O6

FERROACTINOLITA Ca2(Fe2+,Mg)5Si8O22(OH)2

FILOSILICATOS

• Phylli = hoja• Tetraedros en láminas

que forman capas paralelas de tetraedros unidos por iones de Al, Fe, Mg….

TALCO Mg3Si4O10(OH)2

MOSCOVITA KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2

TECTOSILICATOS• Tectos = armazón• Tetraedros en armazón tridimensional compacto

• Varios subgrupos de los que destacamos:

GRUPO DE LA SÍLICE

• Formados solo por SiO4.• El cuarzo y sus polimorfos son los

más conocidos

• Variedades macrocristalinas:(según el color):

• Cristal de roca transparente. • Cuarzo lechoso blanco opaco. • Amatista transparente violeta. • Cuarzo rosado rosa, rojo o

rosáceo. • Citrino o Falso topacio amarillo

transparente. • Cuarzo ahumado gris o negro. • Cuarzo falso zafiro azul. • Jacinto de Compostela rojo

opaco.

VARIEDADES DE CUARZOAMATISTA CRISTAL DE ROCA

CUARZO LECHOSO JACINTO DE COMPOSTELA

GRUPO DE LOS FELDESPATOS

• Son alumosilicatos (cada cuatro tetraedros en uno se sustituye Si por Al, esta sustitución permite la unión de cationes como Ca2+, Na+, K+ y a veces Ba+

• Se distinguen dos subgrupos:o Feldespatos potásicoso Plagioclasas

FELDESPATOS POTÁSICOS

• Se denominan también feldespatos sódico-potásicos, porque suelen llevar un porcentaje significativo de sodio en su composición

ORTOSA KAlSi3O8

PLAGIOCLASAS

• Feldespatos calcopotásicos.

• La  composición de las plagioclasas es muy importante a la hora de clasificar las rocas ígneas

ALBITA NaAlSi3O8

ANORTITA CaAl2Si2O8

FELDESPATOIDES

• Químicamente similares a los feldespatos.

• Son alumosilicatos de Na+, K+, Ca2+ con pequeñas cantidades de otros iones.

• Cuentan con un tercio menos de SiO4 que los feldespatos

LEUCITA KAlSi2O6

¿QUÉ ES UNA ROCA?

• Agregado natural de minerales.

• Las rocas forman parte de la Tierra y en particular de la corteza.

• La Luna, los Meteoritos y otros astros del Sistema Solar están formados por rocas.

• La mayoría son sólidas.

• Algunas son fluidas, como el petróleo.

• Pueden estar formadas por una sola especie mineral o por varias en proporciones diversas.

• También pueden contener mineraloides o materia orgánica.

• Al no ser la composición fija no se pueden representar por una fórmula.

• La clasificación se realiza según su origen y la proporción de minerales fundamentales o accesorios que contengan.

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS

• ROCAS ÍGNEAS:o Se originan por solidificación del magma.

• ROCAS SEDIMENTARIAS:o Se forman por endurecimiento y compactación de los

sedimentos depositados en las zonas más deprimidas de la superficie terrestre.

• ROCAS METAMÓRFICAS:o Se forman por transformaciones en estado sólido de

rocas de los dos tipos anteriores o incluso metamórficas, debidas a cambios de presión y temperatura.

CICLO DE LAS ROCAS

• Conjunto de cambios a través del tiempo y del espacio, por el que las rocas se reciclan, originando otras nuevas.

UTILIDAD DE LOS MINERALES Y LAS ROCAS

• Se conocen como recursos minerales los minerales y las rocas que son explotados desde los inicios de la humanidad para el desarrollo de las civilizaciones.

• De ellos se obtienen materias primas para la industria y la construcción, así como recursos energéticos.

• Los recursos minerales son finitos y no renovables.

• Por su utilidad económica los minerales de los que se extrae una sustancia útil, preferentemente metálica se denomina MENA.

• El resto se denomina GANGA.

• Se denominan Yacimientos minerales a los lugares donde se encuentran minerales aprovechables, estando los yacimientos concentrados en algunos puntos de la corteza.

• De la localización y el estudio de las características de los yacimientos se ocupa la Geología Aplicada, con el objeto de establecer las reservas existentes y racionalizar su explotación mediante minas.

MINERALES METÁLICOS DE IMPORTANCIA ECONÓMICA

MINERAL METÁLICO METAL OBTENIDO

APLICACIONES

Oligisto, Magnetita, Siderita

Fe Metalurgia del hierro, industria química, industria de automoción, construcción……

Bauxita AlMetalurgia del aluminio, industria química, aeronáutica y automoción, utilización doméstica…

Galena Pb Metalurgia del plomo, industria química, tuberías,…….

Blenda Zn Metalurgia del cinc, industria química, automóvil…..

Calcopirita, Cuprita Cu Metalurgia del cobre, industria química, tuberías…

Casiterita Sn Metalurgia del estaño, industria química…..

Cinabrio Hg Metalurgia del mercurio, industria química, mecánica de precisión….

Uraninita U Energía nuclear

Oro, Plata, Platino Au, Pt, Ag Industria, joyería

MINERALES NO METÁLICOS DE IMPORTANCIA ECONÓMICA

MINERAL NO METÁLICO APLICACIONES

Caolín Industria química, construcción, …..

Yeso Construcción

Fluorita Industria química, óptica, joyería, etc….

Halita Industria química, industria alimentária, etc…

Calcita Construcción

Fosforita Abonos

Diamante Joyería, industria.