Los materiales de la Geosfera. Amelia Calonge García Dpto. Geología. Universidad de Alcalá

Transcripción

1 Los materiales de la Geosfera Amelia Calonge García Dpto. Geología. Universidad de Alcalá

2 Qué es un mineral? De qué están hechos los minerales? ANTECEDENTES Cuántos minerales hay en la naturaleza? Qué semejanzas y diferencias hay entre los minerales? Cómo se pueden identificar los materiales de la Tierra? Conocer la composición y origen de la Tierra. Ciencias específicas de la Geología y tan antigua como la civilización humana, (los minerales han sido utilizados desde antiguo: el sílex ha sido utilizado como arma y herramienta por los primeros homínidos; se han utilizado para nombrar civilizaciones primitivas, esto es, Edad de la Piedra y Edad de los Metales: cobre, bronce y hierro. Actualmente los utilizamos en construcción, como componentes de algunas medicinas, en joyería, alimentación, etc.

3 ANTECEDENTES Si observamos las rocas con el microscopio, vemos claramente los diferentes minerales que la constituyen. En la foto vemos una roca con el microscopio: la anfibolita. Los granos verde y verdes amarillentos son de anfíbol, mientras que los blancos son granos de plagioclasa (un tipo de feldespato). El anfíbol y la plagioclasa son minerales. La anfibolita es una roca formada por anfíbol y la plagioclasa.

4 CONTENIDOS Introducción Concepto de mineral Proceso de cristalización Propiedades de los minerales Tipos de minerales Concepto de roca Tipos de rocas Los recursos de la Geosfera Colección de rocas y minerales Referencias bibliográficas

5 CONCEPTO DE MINERAL Sustancia inorgánica de origen natural con una estructura cristalina específica y una composición química característica. Aunque la composición química puede variar, en algunos casos, dentro de unos límites. La estructura interna, la composición y las propiedades físicas permiten caracterizar cada especie mineral. MINERALOGÍA

6 CRISTALIZACIÓN Los cristales se forman por cristalización, bien a partir de soluciones concentradas (como ocurre con la sal, el yeso,...), o bien a partir del enfriamiento de magmas (tal como el cuarzo, olivino,...). Material: Azúcar Dos vasos de precipitados Desarrollo: 1. En un vaso de precipitado o recipiente similar casi lleno de agua disuelve poco a poco azúcar agitando hasta que compruebes que no admite mas (cuando agites y no se disuelva). 2. Vierte la solución en un vaso. 3. Introduce en ella un poco de hilo y deja en reposo durante unos días.

7 Hay minerales que son extraídos y utilizados para aprovechar sus componentes químicos porque las propiedades de éstos son útiles para la industria. Las propiedades de un mineral, es decir sus características, son únicas y dependen de su composición y de como se ordenan sus componentes. El estudio de las propiedades características de los minerales nos permite identificarlos y clasificarlos. Una vez conocidas las propiedades de un mineral, podemos saber de cual se trata usando claves dicotómicas.

8 PROPIEDADES. COLOR Los constituyentes mayoritarios de un mineral pueden controlar su color. Se entiende por color el de la superficie del mineral. A los minerales que pueden exhibir una variedad o gama de colores se les denomina alocromáticos o que poseen una coloración exótica (ej. cuarzo). Los minerales cuyo color es constante e inherente con sus componentes químicos, es decir, tienen un color característico e invariante ante las posibles impurezas que pueda contener se les denomina idiocromáticos o que tienen una coloración inherente (Ej. azufre, malaquita, galena,..)

9 PROPIEDADES. RAYA. El color del polvo fino de un mineral se denomina raya. El llamado color de raya se aprecia cuando rayamos el mineral hasta pulverizarlo y depositamos el polvo resultante en una superficie blanca (placa de porcelana). Con frecuencia el color de raya no coincide con el color de la superficie del mineral, ya que esta última suele estar alterada o sucia.

10 PROPIEDADES. BRILLO Es el resultado de la reflexión y la refracción de la luz en la en la superficie de un mineral (forma en que la superficie refleja la luz): Metálico: los minerales brillan como un metal. No metálico: los minerales no brillan. El brillo no metálico se subdivide en varios tipos: a) Vítreo: tiene el brillo del vidrio (cuarzo) b) Resinoso: presenta el brillo de la resina (azufre) c) Nacarado o perlado: muestra el brillo irisado de la perla (calcita). d) Céreo o graso: parece estar cubierto de una delgada capa de aceite e) Sedoso: como la seda, es el resultado de la reflexión de la luz sobre un agregado de fibras finas paralelas. f) Adamantino: muestra un reflejo fuerte y brillante como el diamante.

11 PROPIEDADES. DUREZA La dureza es la resistencia que ofrece un mineral a ser rayado por otro mineral o por un objeto. La dureza de un mineral está controlada por los enlaces más débiles de su estructura interna. Se determina frotando el mineral problema con los de la escala de Mohs (1822). Esta escala consta de 10 minerales a los que se les ha asignado un valor creciente de dureza (del 1 al 10), de modo que cada uno de ellos es rayado por todos los de mayor dureza. En la práctica: Si se raya con la uña (2,5), se dice que es blando. Si se raya con un euro (5,5), se dice que es duro. Si no se raya con el euro se dice que es muy duro.

12 PROPIEDADES. EXFOLIACIÓN Tipos de exfoliación Cuando un mineral sufre un golpe o una fuerte presión se puede comportar de diversas formas, como consecuencia de la cohesión entre sus elementos reticulares y de su estructura. Los minerales frente a la presión instantánea se comportan, fundamentalmente, de tres maneras: Se amolda al golpe aplastándose, se dice entonces que el mineral es maleable. Propia de minerales con enlaces metálicos como los metales nativos: oro, cobre, platino, plata, etc. Se parte según uno o varios planos preferentes, se dice entonces que el mineral es exfoliable. Se parte en secciones irregulares, se dice entonces que el mineral se fractura. La galena se exfolia en cubos

13 PROPIEDADES. DIAFANIDAD. Un mineral traslúcido deja pasar la luz, pero no permite distinguir un objeto con claridad a través de él. Un mineral opaco no deja pasar la luz. Diafanidad Es la propiedad que poseen algunos minerales de permitir que la luz los traspase casi en su totalidad; si la luz no puede ser transmitida a través de ellos, ni siquiera mediante sus bordes más delgados, se dice que su diafanidad es opaca. Se distinguen dos grados de diafanidad: transparente, cuando el contorno de un objeto puede ser distinguido perfectamente a través del cuerpo del mineral; y translúcido, si se intuye un objeto a través del cuerpo del mineral pero no se distingue con claridad.

14 PROPIEDADES. DENSIDAD La densidad es la relación entre la masa del mineral y su volumen. A igual volumen, un mineral más denso tiene más masa que uno menos denso. Densidad= masa/volumen Si se expresa en relación con la densidad del agua, se la denomina peso específico. La densidad de los minerales se debe a: 1) las masas atómicas de los elementos que constituyen el mineral, y 2) el empaquetamiento de los átomos. Por ejemplo, el diamante y el grafito están hechos de carbono. Pero en el diamante los átomos de carbono están organizados en una estructura mucho más compacta que en el grafito. Por eso la densidad del diamante es de 3,5 g/cm3 y la del grafito 2,1 g/cm3.

15 PROPIEDADES. FORMA Todos los minerales tienen una forma, aunque no se vea bien. Algunos presentan siempre formas definidas, como el cuarzo, la pirita o el granate. Se llama hábito a la forma cristalización en que se presentan habitualmente los minerales. El hábito de un cristal está determinado por su estructura interna. El hábito o morfología de crecimiento de un mineral, se puede definir como la manera relativa en que se desarrollan sus caras cristalinas. Generalmente el habito depende de los factores fisicoquímicos del medio (temperatura, presión, viscosidad,...) que existen durante la formación del mineral. Por tanto, un mismo mineral puede tener distintos hábitos. Cúbico Romboédrico Octaédrico Rombododecaédrico Trigonal columnar halita, galena, pirita, fluorita, silvina, etc. calcita, dolomita, etc. fluorita, pirita, diamante, metales nativos, etc. granate turmalina, calcita, cuarzo,

16 OTRAS PROPIEDADES Sabor y tacto Es el resultado de la disolución de algunos minerales, muy solubles, con la saliva. Por medio de este sistema se pueden reconocer algunos halogenuros (p.ej. la halita, silvina, carnalita) y sulfatos entre otros minerales. Algunos minerales tienen una tacto untoso que los hace fácilmente reconocibles mediante el tacto. Este es, por ejemplo, el caso del talco. Magnetismo: es la capacidad de algunos minerales para ser atraídos por un imán. La mayoría de los minerales que contienen hierro son magnéticos, pero pocos los son tanto como la magnetita. Muchas compañías utilizan las propiedades magnéticas para extraer minerales. Los minerales útiles (las menas) se pueden separar de los que no los son (ganga) utilizando potentes electroimanes.

17 TIPOS DE MINERALES. SILICATOS MINERAL CARACTERISTICAS FOTO Ortosa Dureza: 6 Brillo: vítreo Color: rosado Cuarzo Dureza: 7 Brillo: vítreo Color: variable Plagioclasa Dureza: 6-6,5 Brillo: vítreo Moscovita (Mica blanca) Color: blanco, gris Dureza: 3 Brillo: perlado Color: blanco

18 TIPOS DE MINERALES. Menas del hierro MINERAL CARACTERISTICAS FOTO Hematites Dureza: 6 Color: rojizo Mena: hierro Magnetita Dureza: 6 Brillo: metálico Magnetismo: atrae imán Siderita Dureza: 6,5 Brillo: vítreo Color: pardo Pirita Dureza: 6,5 Brillo: metálico Color: amarillo

19 TIPOS DE MINERALES. Otras menas MINERAL CARACTERISTICAS FOTO Calcopirita Dureza: 4 Brillo: metálico Mena: cobre Malaquita Dureza: 4 Color: verde Mena: cobre Galena Dureza: 2,5 Brillo: metálico Mena: plomo Cinabrio Dureza: 2,5 Color: rojo Mena: mercurio

20 TIPOS DE MINERALES. Minerales nativos MINERAL CARACTERISTICAS FOTO Oro Plata Cobre Dureza: Brillo: Color: amarillo Dureza: Brillo: Color: Dureza: Brillo: Color: rojizo Platino Dureza: 4 4,5 Brillo: metálico Color: gris

21 CONCEPTO DE ROCA Roca: agrupación de minerales, y la Ciencia que estudia las rocas es la PETROLOGÍA Existen varias formas de clasificar las rocas, aquí se propone la que hace referencia a su origen. Así se distinguen dos grandes grupos de rocas: las de origen externo o exógenas (formadas en la superficie de la Tierra), y las de origen interno o endógenas (formadas, en parte al menos, en el interior de la Tierra).

22 TIPOS DE ROCAS Las rocas endógenas se subdividen en magmáticas y metamórficas. Las rocas magmáticas proceden del magma y se diferencian dos subgrupos: rocas intrusivas (formadas por el magma que se solidifica en el interior: PLUTÓNICAS, como por ejemplo el granito o el gabro) y rocas extrusivas (formadas a partir del magma que se solidifica en la superficie de la Tierra: VOLCÁNICAS, como es el caso de la riolita o el basalto). Las rocas metamórficas son el resultado de las elevadas presiones y temperaturas a las que se someten rocas ya existentes. Ejemplos: pizarra y gneis.

23 TIPOS DE ROCAS. PLUTÓNICAS ROCAS CARACTERISTICAS FOTO Granito Sienita Gabro Composición: cuarzo, feldespatos y mica. Uso: construcción Muy abundante en la naturaleza Composición: cuarzo (poco), feldespatos (ortosa) y mica. Color: rosado Composición: plagioclasa, biotita, etc. Color: oscuro

24 TIPOS DE ROCAS. VOLCÁNICAS ROCAS CARACTERISTICAS FOTO Basalto Pumita (piedra pómez) Obsidiana Composición: olivino, etc.. Brillo: mate Color: negro Abundante en los fondos oceánicas Composición: magmas ácidos Textura: vacuolar (oquedades) Color: claro Composición: pasta de vidrio Color: negro Uso: industria lítica

25 TIPOS DE ROCAS. METAMÓRFICAS ROCAS CARACTERISTICAS FOTO Pizarra Esquisto Gneis Composición: cristales pequeños Color: gris oscuro Laminación plana Composición: cristales >> mica Brillo: intenso Laminación ondulada Composición: alterna mica, cuarzo y feldespato Laminación: bandeada Cristales pizarra < esquisto < gneis

26 TIPOS DE ROCAS. ROCAS SEDIMENTARIAS Las rocas sedimentarias se forman a partir de materiales que proceden de la erosión de otras rocas. Estos materiales son transportados y depositados en el fondo de ríos o mares en capas o estratos. Una vez sedimentados, los materiales sufren un proceso de litificación o diagénesis. El proceso consiste en la compactación (cambio de volumen) y la cementación de sedimentos y, en muchos casos, en la recristalización o metasomatismo (cambio de un mineral en otro: la caliza en dolomía) de materiales hasta formar la roca. Se subdividen en: Rocas detríticas: están formadas por fragmentos de rocas y/o minerales transportados por los ríos hasta los mares o lagos. Ej. Conglomerado, arenisca y limo. Rocas químicas: formadas por minerales que estaban disueltos en el agua y que, por diversas causas, dejaron de estarlo y se depositaron. Ej. rocas carbonatadas (calizas y dolomías) y evaporíticas (yeso o halita) Rocas organógenas o de origen orgánico: formada por la acumulación de restos orgánicos (carbón, petróleo). Lumaquela Caliza Conglomerado Gres Carbón Travertino Anhidrita

27 Los recursos de la Geosfera Obtenemos de la corteza terrestre 3 tipos de recursos: minerales, rocas y combustibles. 1.- Minerales: piedras preciosas o gemas (diamante, esmeralda, rubí,...) y minerales de interés industrial (el uranio de la uranita para las centrales nucleares; el sílice del cuarzo para el vidrio, los metales (cobre, hierro, plomo, etc.) 2.- Rocas: rocas industriales (con caliza y arcilla se hace cemento, con la arcilla cerámica, etc.) y rocas ornamentales (mármol, granito, pizarra, etc.) en construcción y para esculturas, suelos, revestimientos, etc. Arcilla Mármol Pizarra Toba calcárea La producción minera española no destaca a escala mundial, aunque hasta hace poco tiempo ha sido uno de los productores principales de mercurio, carbón y actualmente se encuentra entre los principales productores de sepiolita.

28 COLECCIÓN DE MINERALES Y ROCAS Para recolectar minerales y rocas es importante tener en cuenta el no modificar el paisaje. Por tanto, es preferible recoger muestras de la roca ya sueltas y que se encuentran por el suelo. Una vez recogida una muestra de mineral o roca debemos envolverla en papel de diario o similar para conservarlo de los golpes. También debemos escribir en una ficha datos como: tipo de mineral o roca si lo sabemos, lugar y fecha de recogida. Una vez en casa, podemos utilizar guías o claves dicotómicas para identificar las muestras desconocidas, ya que si no se es experto, no resulta fácil..

29 PROPIEDADES DE LAS ROCAS Del mismo modo que los minerales, las rocas tienen unas propiedades que permiten su identificación. Estas propiedades dependen, sobre todo, del modo en que la roca se formó en la naturaleza. Así, sus propiedades son: 1.La forma en que la roca aparece en la naturaleza: en enormes bloques macizos, muy fragmentadas, en capas horizontales o inclinadas, etc. 2.La composición de la roca es el conjunto de minerales que la forma. Ej. El granito esta formado por 3 minerales (cuarzo, feldespato y mica) y la caliza por uno, la calcita. 3.La textura es la forma en que se disponen los granos de los minerales en la roca. Estos pueden ser de tamaño y forma distintos, pueden disponerse de forma ordenada, pueden ser fragmentos de otras rocas, etc.

30 BIBLIOGRAFÍA BÁSICA: Bibliografía Libro de texto de 1º de ESO Otra información relacionada con este tema LECTURAS COMPLEMENTARIAS Battey; M.H.; Pring, A. (1997). Mineralogy for students. Ed. Lomgmann. Klein, C. (2001). Manual de Mineralogía: basado en la obra de J. D. Dana. 4 Ed. Reverté, D. L. Klein, C. y Hurlbut, C.S. (1997): Manual de Mineralogía. (4ª edición) Ed. Reverté, Barcelona. Ramirez Mittelbrunn, M.D. (1991). Una colección clásica: 25 minerales. Museo

31 MUCHAS GRACIAS!