TEMA 2. LOS MATERIALES

TERRESTRES: LOS

MINERALES Y LAS ROCAS

1. LOS MINERALES

A) CONCEPTO DE MINERAL

• Un mineral es una sustancia natural,

homogénea, de origen inorgánico,

generalmente con estructura cristalina, y

con una composición química

determinada.

B) MECANISMOS DE

FORMACIÓN • Filonianos: a los minerales que se forman por relleno de

la grieta de una roca (cuando el mineral se encuentra en estado fluido y posteriormente se solidifica).

• Hidrotermales: los que se forman en un yacimiento hidrotermal.

• Magmáticos: los que se forman por consolidación de un magma.

• Metamórficos: los que proceden de la transformación de una sustancia pétrea ya existente.

• Orgánicos: los que proceden de la transformación de restos biológicos (animales y plantas).

• Sedimentarios: aquellos que se forman por deposición de determinadas sustancias en cuencas sedimentarias.

C) ISOMORFISMO Y

POLIMORFISMO

• Los minerales isomorfos son aquellos que

tienen la misma estructura cristalina, pero

una composición química diferente

(aunque similar). Ejm: anortita y albita.

• Los minerales polimorfos son aquellos

cuya fórmula química es idéntica pero no

su estructura interna. Ejm: grafito y

diamante, calcita y aragonito.

D) PROPIEDADES FÍSICAS • Las propiedades físicas son de gran importancia en el estudio

de los minerales, la mayoría de ellos, como se ha dicho, resulta muy sencillo reconocerlos atendiendo solamente a observaciones muy simples, o mediante el apoyo de un espectroscopio.

• Las sustancias cristalinas cuyas propiedades físicas varían con la dirección se llaman anisotrópicas, y se clasifican dentro de las propiedades físicas vectoriales (que son representados mediante vectores que indican dirección, intensidad y sentido).

• Por el contrario, si las propiedades descritas tienen el mismo valor en cualquier dirección se llaman isotrópicas, y se clasifican dentro de las propiedades escalares; las escalares dependen del conjunto del cuerpo del mineral, son aquellas que pueden ser descritas perfectamente mediante un valor numérico, ejemplo del peso específico y punto de fusión.

1. Fractura: Forma que presentan las superficies

según se rompe un mineral. Puede ser:

concoidea, astillosa, laminar, escamosa, etc…

2. Exfoliación: La exfoliación es una propiedad

importante que poseen muchos minerales, por

la cual se pueden separar presentando

superficies planas y paralelas a las caras reales

(o posibles) del cristal.

Ejemplo de minerales con propiedades de

exfoliación perfecta son: mica, galena, fluorita y

yeso; la mica exfolia en hojas muy finas, la

galena en cubos, la fluorita en octaedros y el

yeso en láminas.

3. Dureza: es el nivel de resistencia que presenta

a ser rayado. Se dice que un mineral presenta

una dureza mayor que otro, cuando el primero

es capaz de rayar al segundo.

El mineralogista alemán Mohs estableció en

1822 una escala de medidas que lleva su

nombre, y que se ha venido utilizando hasta la

actualidad; en esta escala cada mineral puede

ser rayado por todos los que le siguen. Se

toman 10 minerales comparativos de más

blando a más duro, que son:

1. talco

2. yeso

3. calcita

4. fluorita

5. apatito

6. ortosa (feldespato)

7. cuarzo

8. topacio

9. corindón

10. diamante.

4. Tenacidad o cohesión: es el mayor o menor grado de resistencia que ofrece un mineral a la rotura o deformación.

Se distinguen las siguientes clases de tenacidad:

• Frágil: es aquel que se rompe o pulveriza con facilidad. Ejemplo de minerales con tenacidad frágil son el cuarzo y el azufre.

• Maleable: aquel que puede ser extendido o reducido a láminas o planchas. Esta es una propiedad que aumenta con el calor. Si el mineral puede ser cortado en virutas delgadas con una navaja, se dice que es séctil. Ejemplo de minerales maleables son el oro, plata, platino, cobre, estaño, plomo, cinc, hierro y níquel.

• Dúctil: es aquel que tiene la propiedad de ser reducido a hilos o alambres delgados cuando son golpeados. Ejemplo de minerales dúctiles son el oro, la plata y el cobre.

• Flexible: es aquel que puede ser doblado fácilmente, pero que una vez deja de recibir presión no es capaz de recobrar su forma original. Ejemplo de minerales flexibles son el yeso y el talco.

• Elástico: es aquel que puede ser doblado y una vez deja de recibir presión recupera su forma original. Ejemplo de un mineral elástico es la mica.

5. Color: resulta de la luz que refleja. Según el espectro de luz que absorbe presentará un color u otro; si absorbe la luz blanca mostrará color negro; si por el contrario refleja el espectro presentará color blanco. Este parámetro no es un criterio absoluto para su identificación.

6. Raya: puede ser de color diferente al del cuerpo del mineral; se trata del color que muestra el polvo fino que contiene. La raya puede obtenerse frotando el mineral con una superficie áspera de porcelana.

7. Brillo: es el aspecto que presenta la superficie ante la reflexión de la luz, la cual es diferente según el tipo de mineral.

• Mate son aquellos que no tienen brillo, tales como el caolín y la bauxita.

• Metálico como la pirita.

• No metálico como el cuarzo. – Vítreos: Reflejos similares al del vidrio, ejemplo del cuarzo y

cristal de roca.

– Adamantinos: Reflejos muy brillantes similares al del diamante.

– Grasos: Sus reflejos simulan estar cubiertos por una delgada película aceitosa, ejemplo de yeso fibroso y la serpentina.

– Resinosos: Sus reflejos tienen la apariencia de la resina, ejemplo del azufre, blenda y calcedonia.

– Perlados: Por su apariencia con las perlas, ejemplo de los minerales exfoliáceos como la mica y el talco.

– Sedosos: También es un brillo característicos de los minerales fibrosos, tienen apariencia de la seda, tales como el yeso fibroso, malaquita y asbesto.

8. Diafanidad: es la propiedad que poseen

algunos minerales de permitir que la luz los

traspase casi en su totalidad

• Opacos: si la luz no puede ser transmitida a

través de ellos, ni siquiera mediante sus bordes

más delgados.

• Transparente: cuando el contorno de un objeto

puede ser distinguido perfectamente a través

del cuerpo del mineral.

• Translúcido: si se intuye un objeto a través del

cuerpo del mineral pero no se distingue con

claridad.

9. Conductividad eléctrica: gran cantidad

de minerales son conductores de la

electricidad, como el oro (conductores),

otros muchos que se oponen a la corriente

eléctrica en mayor o menor medida, como

la mica (aislantes), y unos pocos de un

tipo intermedio que, según el punto de

vista, conducen la electricidad

medianamente o son poco aislantes,

como el germanio o el silicio

(semiconductores).

10. El magnetismo: es la propiedad que

poseen determinados minerales para

atraer el hierro y sus derivados. En

general, los minerales que contienen

hierro, níquel o cobalto, son atraídos por

el imán.

El primer imán conocido fue la magnetita.

E) CLASIFICACIÓN DE LOS

MINERALES • Los minerales se pueden clasificar de acuerdo a criterios genéticos,

cristalográficos y químicos, todas ellos agrupados en lo que se denomina mineralogía determinativa.

• El método genético presenta inconvenientes, pues aborda el modo de presentación y de formación del mineral, pero no tiene en cuenta que esa formación puede ser producto de variados procesos.

• El método cristalográfico, también llamado estructural, utiliza el conocimiento de la estructura interna del mineral, su composición química y propiedades físicas cristalinas, para explicar las relaciones que existen entre ellas.

• El método químico se establece como el más importante a efectos de identificación de los minerales, aunque en la mayoría de ocasiones se pueden identificar mediante un reconocimiento físico a simple vista.

• La clasificación química divide los minerales según sus compuestos químicos, todos ellos agrupados en ocho categorías:

I) elementos nativos

II) sulfuros y sulfosales

III) óxidos e hidróxidos

IV) halogenuros o haluros

V) boratos, nitratos y carbonatos

VI) sulfatos, cromatos, volframatos y molibdatos

VII) fosfatos, arseniatos y vanadatos

VIII) silicatos.

Cualquier mineral conocido puede ser integrado dentro de estos grupos, pues la práctica totalidad de ellos incluyen alguno de estos compuestos.

I. Los elementos nativos son aquellos

que se encuentran en la naturaleza en

estado libre (puro o nativo), es decir, sin

combinar o formar compuestos

químicos.

A excepción de los gases atmosféricos,

se distinguen alrededor de unos veinte

elementos nativos. Ejemplo de éstos

son: el oro, plata, platino, cobre, azufre

y diamante (y sus formas de grafito o

carbono).

II. Sulfuros y sulfosales:

Los sulfuros naturales (producto de metales y semiminerales) son la clase más importante en la metalurgia, pues en ella entran metales tan importantes como el hierro, estaño o manganeso, y otras menas como la galena o la esfalerita. Se trata de compuestos de diversos minerales combinados con el azufre.

Ejemplo de minerales de los que forman parte los sulfuros son la pirita (bisulfito de hierro); calcopirita (sulfuro de hierro y cobre); galena (sulfuro de plomo); blenda (sulfuro de cinc); cinabrio (sulfuro de mercurio); antimonita (sulfuro de antimonio) y rejalgar (sulfuro de arsénico).

• Las sulfosales son minerales compuestos

de plomo, plata y cobre combinados con

azufre y algún otro mineral como el

arsénico, bismuto o antimonio. Un ejemplo

de sulfosal es la pirargirita.

III. Los óxidos e hidróxidos son el producto de la

combinación del oxígeno con un elemento. En

realidad, casi todos los elementos forman

óxidos, que se dividen según sus propiedades

en óxidos básicos (metálicos) y ácidos

(formados por combinación del oxígeno con un

elemento no metálico).

Se distinguen entre los óxidos e hidróxidos el

oligisto (óxido férrico); corindón (óxido

alumínico); casiterita (dióxido de estaño);

limonita (hidróxido de hierro), y bauxita (óxidos

de aluminio hidratados).

IV. Los halogenuros o haluros, son

compuestos que resultan de la

combinación de un halógeno con otro

elemento, tal como el cloro, flúor, yodo o

bromo.

Un ejemplo común de halogenuro es la

halita (sal de gema).

V. Boratos, nitratos y carbonatos:

• Los boratos están constituidos por sales minerales o ésteres del ácido bórico; se trata de minerales muy diferentes en apariencia y propiedades físicas.

• Los nitratos son sales que derivan del ácido nítrico; se trata de un pequeño grupo de minerales difíciles de hallar en la naturaleza en formaciones concentradas, y que poseen características de blandura y solubilidad; se distingue la nitratina o nitrato sódico (o nitrato de Chile o Caliche, llamado así por el gran yacimiento existente en el desierto de Atacama al Norte de ese país), y el salitre o nitrato potásico. Estas sales se utilizan frecuentemente en la fabricación de explosivos, y especialmente como abonos por su riqueza en nitrógeno.

• Los carbonatos son sales derivadas de la combinación del ácido carbónico y un metal. Estos compuestos están muy difundidos como minerales en la naturaleza. Ejemplo de carbonatos son la azurita y malaquita (carbonatos hidratados de cobre), calcita (carbonato cálcico) y aragonito (carbono cálcico).

VI. Sulfatos, cromatos, volframatos y molibdatos:

• Los sulfatos son sales o ésteres del ácido sulfúrico, por lo general solubles en agua, excepto los sulfatos de plata, mercurio, calcio, bario, plomo y estroncio. Se trata de minerales de origen diverso, inestables, de aspecto variable (casi siempre no metálicos) y generalmente de escasa dureza. Ejemplo de sulfato es la barita.

• Los cromatos son sales o ésteres del ácido crómico. Se presenta generalmente en forma de minerales de colores amarillentos. Las sales alcalinas son utilizadas como reactivos analíticos y oxidantes.

• Los volframatos son elemento poco abundantes en la naturaleza. Se trata de un metal duro, denso y de brillo plateado, que se encuentra formando parte de la volframita. Tiene utilidad en la formación de aleaciones y, dado su gran dureza, como sustituto del diamante. Una utilidad muy común por su elevado punto de fusión, es la fabricación de filamentos para lámparas incandescentes (tungsteno).

• Los molibdatos (como la molibdenita) son

minerales que se presentan en la

naturaleza en forma de sulfuro. Tiene

utilidad en la mejora de la resistencia y

ductilidad de algunos aceros y aleaciones,

y en la construcción de determinados

componentes electrónicos.

VII. Fosfatos, arseniatos y vanadatos:

Los fosfatos sales o ésteres del ácido fosfórico, arsénico y vanadio. Son solubles en los ácidos minerales, excepto los fosfatos neutros de metales alcalinos, que son solubles en agua.

La utilidad fundamental de los fosfatos es la de fertilizante, aunque algunos de ellos también son empleados en la industria textil para eliminar la dureza del agua. Ejemplo de fosfatos son el apatito y la piromorfita.

VIII. Silicatos:

Los silicatos son sales de ácido silícico. Se trata de los compuestos más frecuentes y fundamentales de la litosfera. Son parte importante de numerosas rocas y minerales (integran el 95% de la corteza terrestre), y se hallan exclusivamente en forma de silicio y oxígeno (sílice), o en combinación con otros elementos. Salvo los alcalinos, los silicatos son insolubles, y gran parte de ellos, salvo el fluorhídrico, son inatacables por los ácidos.

Minerales que se incluyen dentro de los

silicatos son el feldespato, mica, cuarzo,

anfibol, piroxeno y zeolita. Los silicatos

más importantes son los de sodio y

potasio (vidrios solubles), de magnesio

(como el talco), de calcio (que integran el

vidrio y el cristal), y de aluminio (como el

caolín o la arcilla).

2. LAS ROCAS

A) CONCEPTO DE ROCA

• Agregado de partículas minerales que se

ha formado como consecuencia de un

proceso natural.

– Rocas monominerales: formadas por un solo

mineral. Ejm: caliza, yeso.

– Rocas poliminerales: formadas por varios

minerales. Ejm: granito, gneis.

B) AMBIENTES DE FORMACIÓN

DE LAS ROCAS

• Las rocas endógenas, de griego endos

(interior) y geno (origen o engendrar), son

aquellas que se han formado en el interior

de la corteza terrestre. Los agentes

transformadores de estos materiales son,

principalmente, la temperatura y la

presión.

1. CONSOLIDACIÓN MAGMÁTICA

• Si las rocas resultantes lo son por consolidación de materias fundidas, se denominan generalmente rocas ígneas o magmáticas. – Si se especifica que la consolidación de las materias

ígneas sucede en las zonas más internas de la corteza terrestre, en un confinamiento total, se definen entonces como rocas ígneas plutónicas o intrusivas (ejemplo de los granitos y sienitas).

– Si lo son en la superficie se denominan rocas ígneas volcánicas, extrusivas o efusivas (ejemplo de los basaltos y siolitas).

– Si suceden en una zona intermedia aprovechando fracturas o grietas, en un confinamiento parcial, surgen entonces las rocas ígneas filonianas (ejemplo de las aplitas y pórfidas).

2. PROCESOS EXÓGENOS

• Las rocas sedimentarias, es decir, aquellas cuya

formación se debe a la acumulación por

deposición de los materiales erosionados en la

superficie terrestre, se clasifican atendiendo a

su composición, origen de los componentes,

modelado, etc., en:

– Detríticas

– Químicas

– Bioquímicas

– Orgánicas.

1. Detríticas: son aquellas que están

formadas por fragmentos de minerales o

rocas preexistentes. Son resultado de

procesos dinámicos, aunque también

pueden estar influidas en menor medida

por otros procesos químicos o

bioquímicos.

• Conglomerados: son rocas

sedimentarias formadas por consolidación

de cantos, guijarros o gravas, de

fragmentos superiores a 4 mm (si los

granos son entre 2 y 4 mm. se denomina

microconglomerado), englobados por una

matriz arenosa o arcillosa y con un

cemento de grano fino que los une (caliza

o silícea).

• Areniscas: son rocas sedimentarias

cuyos granos poseen un diámetro inferior

a 2 mm. Se trata de arenas cementadas

en una matriz que, aunque puede ser de

naturaleza muy variada, es generalmente

silícea. La permeabilidad de estas rocas

depende del número y tamaño de los

poros que se intercomunican.

• Lutitas: Las lutitas (limonitas y arcillitas),

son rocas detríticas de grano muy fino (las

arcillas tienen menos de 0,002 mm.).

Están cementadas por precipitación

química, y su porosidad puede llegar a ser

inferior al 10% cuando se produce la

compactación de limos y arcillas; éstas

últimas tienen un alto valor económico.

• 2. Químicas: son aquellas en cuya

formación o composición se desarrolla un

proceso químico, y en ocasiones

bioquímico.

• Atendiendo al modo que se manifiesta ese

proceso, o a los elementos que las

componen, se clasifican en: carbonatadas,

silíceas, evaporitas, fosfatadas,

ferruginosas y calizas de precipitacion.

3. Bioquímicas: también llamadas

organógenas, son aquellas cuyo origen es

la sedimentación o precipitación química

de organismos, generalmente acuáticos.

Se distinguen las:

– Calizas biohérmicas

– Cretas

– Calizas metasomáticas

– Silíceas

4. Orgánicas: son aquellas que se han

formado por la acción de los seres vivos.

Son los carbones y petróleos.

3. CAMBIOS EN ESTADO SÓLIDO

• Cuando se trata de la transformación

endógena de rocas preexistentes en el

interior de la corteza terrestre que no

están en estado fluido (sean de origen

ígneo o sedimentario), las cuales se

denominan entonces rocas metamórficas.

C) CICLO DE LAS ROCAS

3. RECURSOS MINERALES

• Recursos naturales y riquezas.-

• Conocemos con este nombre a los elementos materiales que la Naturaleza nos brinda en forma espontánea. Es decir sin que intervenga la mano del hombre.

• Los recursos naturales son aprovechados por el hombre y sirven para satisfacerlas necesidades de la población. Son recursos naturales por ejemplo los árboles que forman los bosques tropicales de nuestra amazonía, los pastos naturales que crecen en la región andina; los peces que viven en los mares, ríos y lagos; los minerales que yacen en el subsuelo como el cobre, el petróleo o la plata; los suelos de los valles y pampas; los animales silvestres de las diferentes regiones naturales del país; el agua de nuestros ríos, lagunas, lagos, etc.

• Los recursos naturales se convierten en riqueza con el trabajo organizado de los hombres. Los países que explotan racionalmente sus recursos naturales crean riqueza, para ponerla al servicio de la población.

• Los recursos naturales solo tienen valor económico cuándo son explotados racionalmente, es decir cuando son convertidas en riquezas y estas puestas a mano del hombre. Un país que tiene abundantes recursos naturales inexplorados todavía a pesar que sus habitantes padecen de hambre, se parece a un mendigo sentado en un banco de oro. Los recursos naturales deben estar al servicio del hombre. Deben ser utilizados para satisfacer las necesidades humanas.

• LOS RECURSOS NATURALES RENOVABLES.- son aquellos que, con los cuidados adecuados, pueden mantenerse e incluso aumentar. Los principales recursos renovables son las plantas y los animales.

A su vez las plantas y los animales dependen para su subsistencia de otros recursos renovables que son el agua y el suelo.

• LOS RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES.- son aquellos que existen en cantidades determinadas y al ser sobreexplotados se pueden acabar. El petróleo, por ejemplo, tardó millones de años en formarse en las profundidades de la tierra, y una vez que se utiliza ya no se puede recuperar.

Si se sigue extrayendo petróleo del subsuelo al ritmo que se hace en la actualidad, existe el riesgo de que se acabe en algunos años.

A) YACIMIENTOS MINERALES

• Son lugares de la corteza terrestre donde,

a causa de un proceso geológico, se ha

producido una concentración

anormalmente alta de uno o más

minerales útiles, cuya explotación es

económicamente rentable con los medios

técnicos disponibles.

• En los yacimientos minerales se

encuentran:

– Minerales de mena: son los que tienen

interés económico.

– Minerales de ganga: no son explotables en

una situación concreta.

– Minerales estériles: nunca pueden ser

convertidos en minerales explotables.

B) TIPOS DE YACIMIENTOS

a) Magmáticos: formados por consolidación de magmas.

• De fases iniciales de consolidación: – Temperaturas entre 1000ºC y los 500ºC.

– Ejm: diamantes, corindón.

• De fases intermedias de consolidación: – Temperaturas inferiores a los 500ºC.

– Formados por líquidos magmáticos y vapor de agua.

– Ejm: turmalina, fluorita.

• De fases finales de consolidación: – Entre 500 y 300ºC: yacimientos hipotermales.(galena, pirita).

– Entre 300 y 200ºC: yacimientos mesotermales. (blenda, calcita).

– A menos de 200ºC: yacimientos epitermales. (sulfuros)

b) Sedimentarios: generados por procesos geológicos externos.

• Por alteración supergénica: – Alteraciones de la materia mineral por la acción del agua, la

atmósfera o los seres vivos que dan lugar a nuevos compuestos en la capa superficial de la litosfera.

– Se producen en los filones de determinadas composiciones que por oxidación de los minerales se transforman en otros.

– Ejm: carbonatos, óxidos e hidróxidos.

• Por alteración hipergénica: – Engloba los procesos físicos, químicos y biológicos que actuen

sobre las rocas preexistentes para originar un suelo.

– Hace que se concentren determinadas sustancias con interés económico.

– Ejm: Lateritas, bauxitas, yacimientos de aluminio.

c) Metamórficos: muy asociados a los magmáticos en las aureolas metamórficas.

Fundamentalmente estos yacimientos son de:

- Corindón

- Granates

- Magnetita

- Calcopirita

- Grafito

- Talco