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TEMA 1 MINERALOGÍA Y CRISTALOGRAFÍA

Materia Cristalina

Elementos geoquímicos:

Los elementos existen como formas puras pero la mayoría se combinan entre si para formar

compuestos. De todos ellos, sólo 8 forman los elementos geoquímicos, representando el 98,5%

del peso total de la corteza terrestre.

Materia Amorfa: es aquella formada por átomos y moléculas desordenadas, ejemplo ópalo.

Materia cristalina: átomos y moléculas están ordenados internamente.

Cristal: Es aquella materia cristalina que también presenta un orden externo. Su forma y

tamaño dependen de:

El espacio que hayan tenido en el momento de crecer.

El tiempo, cuanto más tiempo tengan para crecer más grandes.

Vidrio: cuerpo que no posee orden interno; por ejemplo la obsidiana.

Formación de los cristales

Precipitación a partir de una disolución, por ejemplo la formación de halita.

Enfriamiento de un magma, por ejemplo el cuarzo, feldespatos y mica del granito.

Por sublimación de un gas, por ejemplo el azufre.

La forma externa de los cristales viene determinada por su orden interno. La disposición

espacial de los átomos en la estructura cristalina depende de:

Tamaño

Carga eléctrica

Celdilla unidad: grupo más pequeño de átomos unidos entre sí que mantiene una estructura

ordenada.

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Sistemas cristalinos.

Sistema Cristalino Ejes Ángulos entre ejes

Cúbico a = b = c α = β = γ = 90º;

Tetragonal a = b ≠ c α = β = γ = 90º

Ortorrómbico a ≠ b ≠ c ≠ a α = β = γ = 90º

Hexagonal a = b ≠ c α = β = 90º; γ = 120º

Trigonal (Romboédrica) a = b = c α = β = γ ≠ 90º

Monoclínico a ≠ b ≠ c ≠ a α = γ = 90º; β ≠ 90º

Triclínico a ≠ b ≠ c ≠ a α ≠ β ≠ γ = 90º

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Mineral.

Sólido inorgánico natural homogéneo con estructura cristalina y composición definida y

expresada mediante una fórmula.

Propiedades de los minerales:

Dureza: es la resistencia que presenta a ser rayado. Un mineral posee una dureza mayor que

otro, cuando el primero es capaz de rayar al segundo.

Dureza Mineral

1 Talco Se puede rayar fácilmente con la uña

2 Yeso Se puede rayar con la uña con más dificultad

3 Calcita Se puede rayar con una moneda de cobre

4 Fluorita Se puede rayar con un cuchillo de acero

5 Apatito Se puede rayar difícilmente con un cuchillo

6 Ortosa Se puede rayar con una lija para el acero

7 Cuarzo Raya el vidrio

8 Topacio Rayado por herramientas de carburo de wolframio

9 Corindón Rayado por herramientas de carburo de Silicio

10 Diamante El más duro, no se altera con nada excepto otro diamante .

1) La tenacidad o cohesión es el mayor o menor grado de resistencia que ofrece un mineral a

la rotura, deformación, aplastamiento, curvatura o pulverización. Se distinguen las

siguientes clases de tenacidad:

a) Frágil: es el mineral que se rompe o pulveriza con facilidad. Ejemplos: cuarzo y el

azufre

b) Maleable: el que puede ser batido y extendido en láminas o planchas. Ejemplos: oro,

plata, platino, cobre, estaño.

c) Dúctil: el que puede ser reducido a hilos o alambres delgados. Ejemplos: oro, plata y

cobre.

Flexible: si se dobla fácilmente pero, una vez deja de recibir presión, no es capaz de

recobrar su forma original. Ejemplos: yeso y talco.

d) Elástico: el que puede ser doblado y, una vez deja de recibir presión, recupera su forma

original. Ejemplo: la mica.

2) Fractura. Es la rotura, y lo puede hacer de diversas formas:

a) Concoidea: la fractura presenta una superficie lisa y de suave curva, como la que

muestra una concha por su parte interior. Ejemplos: sílex y obsidiana.

b) Ganchuda: cuando se produce una superficie tosca e irregular, con bordes agudos y

dentados. Ejemplos: magnetita y cobre nativo.

c) Lisa: es la que presenta una superficie lisa y regular.

d) Terrosa: es la que se fractura dejando una superficie con aspecto granuloso o

pulverulento.

3) Exfoliación: significa que el mineral se puede separar por superficies planas y paralelas a

las caras reales. Ejemplos: mica, galena, fluorita y yeso.- Laminar o fibrosa: cuando

presenta una superficie irregular en forma de astillas o fibras. Ejemplo: la actinolita.

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4) Electricidad y magnetismo

a) Magnetismo: consiste en atraer el hierro y sus derivados. Los imanes naturales son

permanentes. La magnetita es un imán natural conocido desde tiempos muy remotos.

b) Piezoelectricidad: es la capacidad para producir corrientes eléctricas cuando se les

aplica presión. Si se aplica una fuerza a las caras de un cristal, genera cargas eléctricas

y, si se aplican cargas eléctricas, entonces se produce una deformación de las caras del

cristal. Ejemplo: el cuarzo.

c) Piroelectricidad: se producen corrientes eléctricas en el extremo de las caras cuando

el mineral se somete a un cambio de temperatura. Ejemplos: cuarzo y turmalina.

5) Radiactividad: es la propiedad que poseen determinados minerales para emitir partículas

de forma natural y espontánea. Ejemplo: la uraninita

Clasificación de Strunz

Clases Ejemplo

1 Elementos Metales Oro

No metales Diamante

2 Sulfuros Pirita, galena

3 Halogenuros Fluorita

4 Óxidos e Hidróxidos Casiterita, Cuarzo

5 Nitratos, Carbonatos y Boratos Calcita

6 Sulfatos Yeso

7 Fosfatos Monacita

8 Silicatos Mica

9 Sustancias orgánicas Ámbar

Tipos de Silicatos:

Neosilicatos son tetraedros aislados, que no comparten entre ellos ningún oxígeno por

ejemplo ANDALUCITA, GRANATE, CIRCÓN y OLIVINO

Sorosilicatos Formados por dos tetraedros que comparten un oxígeno. EPIDOTA Y

THERVELTITA

Ciclosilicatos tetraedros asociados formando un anillo de tres, cuatro o seis tetraedros.

Comparten dos oxígenos. BERILO

Inosilicatos Tetraedros formando cadenas sencillas o dobles. Cada tetraedro comparte

dos oxígenos con el vecino en las cadenas simples. Por ejemplo los PIROXENOS como

la AUGITA. Los inosilicatos de cadena doble, son dos cadenas unidas por el oxígeno

del vértice de los tetraedros. A este grupo pertenecen los ANFÍBOLES como la

HORNBLENDA.

Filosilicatos son láminas de tetraedros en las que todos los tetraedros comparten tres

oxígenos. Pertenecen a este grupos las MICAS (BIOTITA Y MOSCOVITA), el

TALCO y los minerales de la ARCILLA (CAOLINITA O SEPIOLITA)

Tectosilicatos Tetraedros en las tres direcciones del espacio que comparten todos sus

oxígenos. CUARZO y el grupo de los FELDESPATO. Los feldespatos son un grupo de

tectosilicatos. Su composición química es la de aluminosilicatos de Na, K y Ca. Se

subdividen en feldespatos potásicos y feldespatos sódicos cálcicos o plagioclasas.

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LAS ROCAS

Una roca es un agregado natural formado por uno o varios minerales y/o mineraloides.

Los elementos más abundantes de la corteza son el oxígeno (46,6 % de peso de la corteza) y el

silicio (27,7 %), además del aluminio, el hierro, el calcio y el sodio y también son los

componentes fundamentales de las rocas presentes en ella.

Cuando las rocas están constituidas por un solo mineral (rocas monominerales) se denominan

simples u homogéneas, y cuando están formadas por varios minerales (rocas poliminerales) se

denominan compuestas o heterogéneas.

Las rocas en su inmensa mayoría se presentan en estado sólido, aunque algunas pueden aparecer

en estado líquido (como el petróleo) o incluso en fase gaseosa (como el gas natural)

Características de las rocas.

Podemos encontrar tres tipos de rocas en la corteza terrestre según su origen: magmáticas,

sedimentarias y metamórficas.

Para su estudio, en general, hay que contemplar varios parámetros. Los más importantes son:

La textura. Se refiere al tamaño de los cristales que forman la roca, a la distribución de

tamaños de los cristales y al grado de cristalinidad, que es la cantidad de cristales que presenta

la roca. Se tiene especialmente en cuenta en las rocas magmáticas.

La composición. En algunas clases de rocas se distinguen perfectamente los componentes

minerales que las forman. En las rocas magmáticas y metamórficas se tiene especialmente en

cuenta la proporción de sílice.

Tipos de textura:

• Fanerítica. Todos los cristales son reconocibles a simple vista.

• Afanítica. Los cristales no son reconocibles a simple vista. En algunas rocas se pueden ver con

microscopio.

Por la distribución de tamaños de los cristales la roca puede ser:

• Equigranular. Cuando los cristales son todos del mismo tamaño.

• Inequigranular. Cuando existen cristales de diferentes tamaños.

Por el grado de cristalinidad la roca puede ser:

• Holocristalina. La mayoría de los componentes de la roca son cristales.

• Hialocristalina. La roca se compone tanto de cristales como de vidrio.

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• Holohialina. Casi toda la roca está formada por vidrio.

Figura 4. Granito.

Las rocas, después de formadas, pueden sufrir cambios en su estructura o en su composición y

transformarse en otra roca distinta.

Los procesos que dan lugar a estos cambios se denominan ciclo petrológico, ciclo geológico o

ciclo de las rocas.

TIPOS DE ROCAS

ROCAS SEDIMENTARIAS

Toda roca está expuesta a los agentes geológicos externos. Estos agentes alteran y destruyen las

rocas, originando fragmentos que pueden ser transportados y, por último, sedimentados.

El depósito de estos materiales se realiza en las zonas más bajas de la superficie del Planeta.

Estas zonas son fondos oceánicos, o fondos de grandes lagos. A estas zonas se las denomina

Cuencas sedimentarias. En ellas se produce el proceso denominado diagénesis

TIPOS DE ROCAS SEDIMENTARIAS

Las rocas sedimentarias pueden ser de distintos tipos:

Rocas detríticas

Son rocas formadas por fragmentos que provienen de la erosión de otras rocas. En muchas

ocasiones podemos observarlos a simple vista e identificar la roca originaria. Estos fragmentos

se denominan clastos. Ejemplos de estas rocas son las areniscas, las arcillas, las pudingas o las

brechas.

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Rocas calizas

Formadas por carbonato cálcico, pueden tener distintos orígenes:

Biológico: debido al depósito de fragmentos de seres vivos, como conchas o

caparazones.

Químico: debido a la precipitación de sales de carbonato disueltas en agua.

Detrítico: debido a la compactación de antiguas rocas calizas.

Rocas evaporíticas

Provienen de la precipitación de sales al evaporarse el agua. Ejemplos son la halita (sal común)

o los yesos.

Este tipo de rocas forma sedimentos horizontales al precipitar, como aparece en los yesos de la

imagen.

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Rocas orgánicas

Son rocas formadas por restos vegetales o animales, transformados en ambientes anaeróbicos

(sin mucho oxígeno). Ejemplos son el carbón y el petróleo

CARBÓN

El carbón es un tipo de roca formada en zonas pantanosas, por la descomposición de restos

vegetales. Esta descomposición es llevada a cabo por bacterias anaerobias, es decir, que viven

en ambientes pobres en oxígeno.

Sobre los restos vegetales habitualmente se depositan limos o arcillas que aumentan el ambiente

anaeróbico, facilitando el enriquecimiento en carbono de los sedimentos. Generalmente se

intercalan capas carboníferas y capas de otras rocas sedimentarias.

Los tipos de carbón son:

Turba

Roca en la que se pueden distinguir bien los restos vegetales. Contiene menos de un 60% de

carbono, lo que hace que tenga bajo poder calorífico

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Lignito

Se forma por compresión de la turba. Se puede distinguir algún resto vegetal. Contiene entre un

60 y un 75% de carbono.

Hulla

Se origina por compresión del lignito. Tiene entre un 75 y un 90% de carbono.

Antracita

Se forma a partir de la hulla. Contiene hasta un 95% de carbono, lo que le confiere un elevado

poder calorífico. Es el carbón de mejor calidad.

Aprovechamiento

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Desde siempre se ha utilizado el carbón para obtener energía calorífica. En la actualidad existen

grandes centrales, donde se utiliza el lignito para obtener energía eléctrica.

PETRÓLEO

El petróleo o aceite de roca (pétreo y óleo), es un líquido oscuro, oleaginoso, de olor fuerte y

poco denso, flota en el agua. El petróleo, se origina por acumulación de plancton marino que se

transforma, por bacterias, en ambiente anaerobio.

En cuencas sedimentarias con alta sedimentación, como un delta de un río, por ejemplo, el

plancton muerto se deposita mezclándose con capas de limos y arcillas. El enterramiento del

plancton es muy rápido y así se crean las condiciones anaerobias para que las bacterias puedan

actuar. Estas transformaciones dan lugar a una mezcla rica en hidrocarburos, llamada sapropel.

Éste se transforma en petróleo cuando aumenta la presión y la temperatura.

En los yacimientos petrolíferos suelen encontrarse capas de gas natural, petróleo y agua salada,

pero todos están separados, formando capas debido a su diferencia de densidades. El petróleo

queda confinado en una roca porosa llamada roca almacén. Allí se acumula porque es retenido

por rocas impermeables, llamadas rocas de cobertura.

Mediante perforaciones de hasta 7000 metros, tanto en tierra firme como en el mar, se puede

extraer el petróleo para ser utilizado como fuente de energía, lubricante, para hacer asfalto,

plásticos o pinturas.

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5. TIPOS DE ROCAS METAMÓRFICAS

Cuando predomina la presión, la roca desarrolla esquistosidad, la presencia de esta nos permite

clasificar estas rocas en:

a) Sin esquistosidad: Aspecto granular, con textura granoblastica, caracterizada

por la presencia de cristales en forma de mosaico de granos, equidimensionales.

Las + importantes son:

Cuarcita (Metacuarcita). Formada por metamorfismo térmico o

regional sobre areniscas ricas en cuarzo. De gran dureza debido a su

alto contenido en sílice. Muy empleada como material de construcción.

Mármol. Formado por metamorfismo térmico de rocas carbonatadas

fundamentalmente calizas. De color blanco, el resto de coloraciones se

adquieren por impurezas. Utilizada en escultura, decoración y

construcción.

b) Con esquistosidad: Los minerales se reorganizan en planos mas o menos

paralelos entre sí y perpendiculares a la dirección de presión. Se distinguen 3

texturas:

Pizarrosa o lepidoblástica. De foliación delgada y plana y con

cristales microscópicos.

Esquistosa o nematoblástica. De foliacion + gruesa y ondulada con

algunos cristales visibles a simple vista.

Gneistica o porfidoblástica. Presencia de grandes cristales

intercalados en bandas alternantes de biotita o cuarzo y feldespato.

Principales rocas esquistosas:

Pizarra. Formada por metamorfismo regional de bajo

grado de rocas arcillosas pelíticas Aprovechada para

techar y para las pizarras de las aulas.

Filita. Similar a la pizarra, la diferencia con esta es el

brillo superficial provocado por las minas.

Esquisto. Formada por metamorfismo regional de grado

medio sobre rocas arcillosas. Utilizada en ornamentación.

Gneis. Formada por metamorfismo regional de alto

grado sobre granito o rocas sedimentarias detríticas

utilizada en construcción.

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1. TIPOS DE ROCAS MAGMÁTICAS

1.1. Rocas magmáticas intrusivas o plutónicas.

Se forman cuando el magma (masa silicatada y fundida) solidifica lentamente a grandes

profundidades en la corteza terrestre, lo que provoca una lenta cristalización de los minerales.

a) Textura y yacimiento de rocas plutónicas. Presentan textura granuda,

caracterizada porque sus minerales están bien diferenciados, son de tamaño

similar y visibles al ojo humano.

Esto es debido al lento enfriamiento del magma. Los yacimientos afloran a la superficie como

resultado de la erosión de las rocas superpuestas.

b) Tipos de yacimientos:

Batolitos o plutones: Son grandes masas de rocas plutónicas, de

contacto irregular y discordante (corta a los estratos). Pueden

ocupar extensiones de más de 100 km.

Lopolitos: Tienen forma de cubeta, cóncavas por la parte superior,

son concordantes (paralelos con la estratificación).

Lacolitos: Tienen forma denticular abombada hacia arriba,

subconcordantes (concordantes por parte inferior y discordantes por

la superior).

c) Rocas plutónicas más abundantes en la Península Ibérica:

Granito: Roca ácida, clara, rica en sílice (cuarzo) composición:

cuarzo, feldespato y mica. Empleada en construcción.

Sienita: Roca ácida, clara, rosada, composición similar al granito

pero sin apenas cuarzo. Es bastante escasa y poco empleada en

construcción.

Diorita: Tiene acidez intermedia, oscura, compuesta por elevada

proporción de plagioclasas, con una pequeña cantidad de

feldespatos, biotita, piroxenos o anfiboles; el cuarzo suele estar

ausente. Muy dura y empelada en construcción.

1.2. Rocas hipoabisales o filonianas.

El magma solidifica a profundidades intermedias de la corteza terrestre, en el interior de grietas

que se rellenan con magmas residuales, de forma que su composición es siempre la de los

últimos minerales de la serie de Bowen: feldespato potásico, moscovita y cuarzo.

a) Textura de las rocas filonianas: El proceso de enfriamiento del

magma es más rápido que en las plutónicas, y presentan 3 tipos de

textura:

Porfídica: Se caracteriza por la presencia de grandes cristales

inmersos en una masa de microcristales. Se suceden 2 fases de

cristalización que ocurren a velocidades diferentes.

Aplítica: Son microcristales aproximadamente del mismo

tamaño.

Pegmatítica: Cristales de grandes dimensiones y sin apenas

pasta de relleno. Formadas por cristalización lenta de líquidos

residuales de donde ya solo quedan materiales para 3 (cuarzo,

feldespato y mica), 2 (feldespato y cuarzo) o 1 mineral (filones

de cuarzo o feldespato).

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b) Yacimientos:

Diques: Son formas tubulares, largas y estrechas que cortan y

atraviesan otras configuraciones rocosas. Se forman por la

inyección de magma en grietas.

Sills: Son formas tabulares paralelas a otras estructuras

rocosas a las que no atraviesa, por lo tanto, concordantes.

c) Rocas filonianas más abundantes en la Pen. Ibérica.

Aplita: Composición similar al granito blanco, color

blanquecino o gris claro. Escaso valor industrial por su

tendencia a fracturarse.

Pórfidos: Pueden ser graníticos, sieníticos y dioríticos;

características similares a las del granito.

1.3. Rocas magmáticas, extrusivas, efusivas o volcánicas.

El magma solidifica en el exterior de la corteza. Textura: el magma se enfría de forma brusca, lo

que provoca una solidificación tan rápida, que los minerales no cristalizan bien y no se pueden

distinguir. Los tipos de textura son:

a) Texturas:

Microcristalina: Los cristales son visibles con la lupa

Hipocristalina: Los cristales se diferencian / son visibles al

microscopio óptico.

Vítrea: No hay formación de cristales, masa amorfa.

b) Materiales arrojados por los volcanes. Pueden ser sólidos, líquidos o

gaseosos. Los líquidos son las lavas. (Lava = Magma- gases). La masa

de lava que corre como un rio siguiendo la pendiente es colada.

c) Clasificación de las rocas volcánicas:

Piroclásticas: Formadas por fragmentos de lava solidificada,

producidos durante las explosiones volcánicas, o por la proyección

a la atmosfera de lava liquida, que se consolida antes de caer al

suelo. Se clasifican según su tamaño.

Bombas volcánicas. Se forman por solidificación de

porciones de lava, de tamaño considerable, lanzadas

por el volcán. Tienen forma fusiforme debido a su giro

sobre sí mismo en el aire.

Bloques volcánicos: Son fragmentos grandes y

angulosos expulsados ya sólidos.

Lapilli (2 – 60 mm). Proyecciones del tamaño de

guisantes.

Puzolanas (2 mm). Similares al lapilli pero de un

tamaño parecido a los granos de arena.

Cenizas y polvo volcánico (< 2mm). Se originan al

pulverizar la lava y pueden ser arrastradas por el viento

y permanecer mucho tiempo en la atmosfera.

d) Rocas volcánicas más abundantes en la Pen. Ibérica.

Pumita o piedra pómez. Ácida, vacuolar, muy ligera. Empleada

en cosmética, para eliminar las asperezas de la piel y para elaborar

el cemento Pórtland para filtros y para la agricultura.

Riolita: Rica en cuarzo con ortosa y albita y con poca biotita.

Para adoquinados.

Traquita. Clara, formada por feldespatos con un poco de

biotita.

Basalto. Roca básica, oscura, formada por olivino, piroxenos y

plagioclasas. Empleada en construcción.