CRISTALES Y MI ERALES

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1 CRISTALES Y MI ERALES ÁTOMOS, ELEME TOS, MI ERALES, CRISTALES Y ROCAS Un átomo es la partícula más pequeña de un elemento químico que tiene las características del elemento. Formado por protones, neutrones y electrones (nº atómico es el nº de protones). Los elementos químicos se unen para formar minerales. En su interior existe una ordenación interna de los átomos, iones o moléculas que los forman. Mineral: sustancia sólida inorgánica de origen natural y con estructura cristalina. Cuando los minerales que tienen una ordenación interna están delimitados por caras planas, los llamamos cristales. La unión de minerales forma las rocas. Enlaces químicos: Enlace iónico. Enlace covalente. Enlace metálico. Enlace de Van der Waals. CRISTALOGÉ ESIS La cristalogénesis es el proceso por el cual se forman los minerales. Se obtienen cristales cuando tienen tiempo para crecer y al hacerlo no el estorban otros minerales. La cristalización puede producirse por: Solidificación a partir de magmas, de gases o fluidos, de soluciones a alta temperatura (fenómenos hidrotermales) o soluciones a baja temperatura (fenómenos sedimentarios). Recristalización de fases minerales ya sólidas en fenómenos metamórficos. En la cristalogénesis es necesario distinguir dos estados sucesivos: Nucleación: es la aparición de pequeñísimos grupos de partículas, adoptando la forma cristalina (germen, más probables con el descenso de temperatura y el aumento de saturación). Las impurezas pueden facilitar la nucleación al servir de gérmenes. Crecimiento: después de formado el germen, es preciso que crezca por adición de partículas que vayan a integrarse, sucesivamente en la red cristalina para dar un cristal. Depende de factores tanto externos (temperatura, saturación, velocidad de difusión ) internos, como interfaciales. 1

2 LA MATERIA CRISTALI A. El cristal está formado por átomos, iones o moléculas ordenados en las tres direcciones del espacio. Se puede decir que un cristal es un mineral que tiene caras planas exteriores y un interior ordenado. La celda unidad es el motivo que se repite; se trata de un paralelepípedo con un nudo (agrupación atómica) en cada vértice. Los distintos tipos de celda unidad se corresponden con los sistemas cristalinos. La red cristalina se forma al repetirse, en las tres direcciones del espacio, la celda unidad. CRISTALOGRAFÍA GEOMÉTRICA. Los cristales pueden ser estudiados desde el punto de vista geométrico: Elementos de simetría: o Eje de simetría: Es una línea imaginaria a través del cristal en la que si a su alrededor se produce rotación de éste, se observa un cierto número de posiciones idénticas después de un determinado ángulo de giro (binario, ternario, cuaternario o senario). o Plano: el plano de simetría divide a un cristal en dos porciones especulares. o Centro de simetría: en un cristal, el centro de simetría divide por la mitad a los segmentos que unen elementos equivalentes. Formas cristalinas. Clases y sistemas cristalinos: si agrupamos los elementos de simetría de todas las maneras posibles, los cristalógrafos nos dicen que se pueden establecer 32 clases de simetría. Las clases con algunas características comunes pueden agruparse a su vez, obteniéndose 7 sistemas cristalinos (cúbico, tetragonal, rómbico, hexagonal-trigonal, monoclínico y triclínico). LOS MI ERALES Y SUS PROPIEDADES. 1) Propiedades físicas: a) Dureza: es la resistencia a ser rayado que ofrece la superficie lisa de un mineral y es un indicador de su resistencia a la abrasión. Se utiliza la escala de Mohs. b) Tenacidad: es la resistencia que opone un mineral a ser partido, molido, doblado o desgarrado, y es una medida de su cohesión. c) Hábito o forma: aspecto exterior: fibroso, filiforme, hojoso, etc. d) Exfoliación y fractura: cuando la rotura de un mineral se produce siguiendo superficies relacionadas con su estructura interna, hablamos de exfoliación. Si la rotura es irregular se denomina fractura. e) Peso específico: relación entre su peso y el peso de un volumen equivalente de agua a 4ºC. f) Densidad relativa: masa por unidad de volumen. 2

3 2) Propiedades ópticas: a) Color: absorción de ciertas longitudes de onda y reflejo del resto. b) Raya: color del mineral triturado. c) Brillo: lo produce el reflejo de la superficie del mineral: metálico, vítreo, céreo, etc. d) Luminiscencia: absorben ciertas longitudes de onda y emiten luz en longitudes de onda superior. 3) Propiedades eléctricas: a) Conductores: enlace metálico. b) No conductores i) Piroelectricidad: al someter al mineral a cambios de temperatura se inducen en él cargas eléctricas. ii) Piezoelectricidad: las cargas eléctricas se inducen cuando se somete a un mineral a una presión dirigida. 4) Propiedades magnéticas: a) Ferromagnéticos: cuando son atraídos con fuerza por un imán. b) Paramagnéticos: son atraídos débilmente por un imán. c) Diamagnéticos: son débilmente repelidos. 5) Otras propiedades y características: a) Isotropía y anisotropía: minerales isótropos son aquéllos en los cuales las características de algunas propiedades físicas no dependen de la dirección; minerales anisótropos son aquéllos en los cuales las características de algunas propiedades físicas dependen de la dirección. b) Solución sólida: es raro que un mineral sea una sustancia pura; la mayor parte muestra una variación importante de su composición química. Una solución sólida es una estructura mineralógica en la que las posiciones atómicas específicas están ocupadas, en proporción variable, por dos o más elementos químicos diferentes. c) Isomorfismo: se habla de isomorfismo cuando dos cristales de fórmula química diferente poseen la misma estructura. Puede haber sustitución iónica: olivino, solución sólida entre la forsterita (Mg) y la fayalita (Fe). d) Polimorfismo: se llama polimorfismo, la capacidad de una sustancia química de cristalizar en muchas estructuras diferentes en respuesta a los cambios de presión y/o temperatura. e) Seudomorfismo: es un fenómeno que se produce cuando un mineral reemplaza a otro, aunque tenga una estructura cristalina diferente, sin cambio en su forma externa. Se produce por ejemplo entre calcita y el aragonito. CLASIFICACIÓ DE LOS MI ERALES Las clasificaciones actuales están basadas en la química de los minerales, combinada con la estructura cristalina de los mismos. Hay 12 clases: 1. Elementos nativos: formados por un único elemento químico. Ej: oro, plata, platino, cobre, azufre, grafito y diamante. 3

4 2. Sulfuros (unión de azufre con un metal): blenda, calcopirita, cinabrio, galena, pirita y rejalgar. Son menas metálicas. Sulfosales: pirargirita y proustita. 3. Óxidos: unión del oxígeno con uno o varios metales. Ej: magnetita, oligisto o hematites, casiterita, pirolusita. Hidróxidos: se caracterizan por la presencia de grupos (OH) - o de moléculas de H 2 O en sus estructuras: goetita, limonita y bauxita. 4. Haluros: presencia de Cl -, Br -, F - o I -. Ej: halita, silvina, carnalita, fluorita. 5. Carbonatos: (CO 3 ) 2- con metales como calcio, magnesio, hierro, plomo y cobre. Ej: calcita, aragonito, dolomita, siderita, azurita y malaquita, magnesita. 6. Nitratos: (NO 3 ) -. Ejemplos: nitratina, salitre. 7. Boratos: (BO 3 ) 3-. Ejemplo: bórax. 8. Fosfatos, arseniatos y vanadatos: (PO 4 ) 3-. Ejemplos: apatito y turquesa. 9. Sulfatos y cromatos: (SO 4 ) 2-. Ejemplos: Yeso, anhidrita, barita. 10. Wolframatos y molibdatos: (WO 4 ) 2-. Ejemplos: wolframita. 11. Silicatos: los silicatos forman el grupo mineral más importante, ya que constituyen cerca del 25% de los minerales y el 40% de los más comunes. Forman más del 92% de la corteza terrestre. La unidad fundamental de todos los silicatos es el tetraedro SiO 4, formado por cuatro átomos de oxígeno en los vértices de ión de silicio tetravalente. Un tetraedro podrá compartir ninguno, uno, dos, tres o sus cuatro oxígenos, dando lugar a diferentes tipos de estructuras y siendo la base de la clasificación de los silicatos. Clasificación de los silicatos: Nesosilicatos: son tetraedros independientes. Ejemplos: olivino, circón, granate, distena (o cianita), sillimanita, andalucita. Sorosilicatos: aquellos con dos grupos SiO 4. Ej: Epidota. Ciclosilicatos: se conectan más de dos grupos SiO 4, formando estructuras cerradas en forma de anillos. Ej: berilo y turmalina. Inosilicatos: los tetraedros de SiO 4 se unen formando largas cadenas. Ejemplos: piroxenos y anfíboles (hornblenda). Filosilicatos: cuando los tetraedros se unen al compartir tres de los cuatro oxígenos se desarrollan estructuras en capas o láminas propias de los filosilicatos. Ej: biotita (mica negra), moscovita (mica blanca), clorita, caolinita, talco. 4

5 Tectosilicatos: cuando el grupo SiO 4 comparte sus cuatro oxígenos con grupos contiguos obteniéndose estructuras tridimensionales de composición unitaria SiO 2 se forman los tectosilicatos. Ej: cuarzo, ortosa, plagioclasas. Además los minerales pueden formar dos grandes grupos: E Minerales petrogenéticos: son los minerales fundamentales que forman las rocas de la corteza terrestre. Los más comunes son los silicatos, seguidos de óxidos, y además carbonatos o los haluros. Minerales de las rocas ígneas: cuarzo, ortosa, plagioclasa, moscovita, biotita, anfíboles, piroxeno y olivino. Minerales de las rocas metamórficas: talco, clorita, granate, distena, sillimanita, andalucita, estaurolita, magnetita. Minerales de rocas sedimentarias: cuarzo, calcita, dolomita, caolinita, hematites, limonita, halita, yeso. E Minerales que se agrupan formando yacimientos. Son fundamentalmente sulfuros, óxidos y carbonatos. YACIMIE TOS MI ERALES Un yacimiento mineral es una acumulación, en una parte de la corteza terrestre, de sustancias minerales útiles que pueden ser explotadas con fines económicos. Terminología: Mena: está formada por los minerales que se extraen con fines económicos. Ganga: la parte que no contiene los minerales explotables y ha de ser eliminada. Recursos minerales. Están formados por los yacimientos que pueden ser explotados actualmente o en el futuro, cuando su rentabilidad lo permita. Reservas. Es el volumen de una mena que es económicamente explotable (en las condiciones actuales de tecnología y mercado), en un yacimiento. Yacimientos minerales y Tectónica de placas: hay yacimientos en Yacimientos formados en bordes constructivos: sulfuros, sales, hidrocarburos. Yacimientos formados en bordes destructivos: ligados a las masas plutónicas producidas durante la subducción. Yacimientos formados en zonas de intraplaca. 5