Mineralogía. Geología & Geomorfología Centro Universitario Regional Este Docente: M.Sc. Leticia González Carreira 2017

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1 Mineralogía Geología & Geomorfología Centro Universitario Regional Este Docente: M.Sc. Leticia González Carreira 2017

2 Mineral: Definición: Sólido inorgánico natural estructura interna ordenada composición química definida (o que varía dentro de ciertos límites) estructura interna es determinada por la constitución química, depende de la cantidad y tamaño de los iones que componen la celda elemental que se repite dentro del volumen que ocupa el mineral. 2

3 Qué son los minerales? Los minerales son los componentes básicos de las rocas. La mayoría de los minerales son compuestos químicos. El oro y el zinc son las excepciones. Rocas: Masa sólida formada por uno o más minerales. ej. Calizas, Granitos, Obsidiana, Carbón. 3

4 Generalidades: 4

5 Cómo se agrupan los elementos en los minerales? Los elementos que forman los minerales se unen mediante enlaces químicos de diversos tipos: Enlace iónico: los átomos comparten electrones de valencia (la mayoría de los minerales). Enlace covalente: los átomos comparten electrones. Enlace metálico: los electrones de valencia libres pueden migrar de un átomo a otro. 5

6 Características generales: 6

7 Formación: Los minerales pueden formarse por: Cristalización a partir de Fluidos Enfriamiento de magmas (olivino, piroxenos...) Evaporación a partir de una solución acuosa (halita, yeso) Sublimación de vapores (S) Transformaciones en estado sólido Cambios en presión y temperatura 7

8 OCURRENCIA Y ABUNDANCIA: La corteza contiene todos los elementos químicos conocidos pero con muy diferente importancia relativa: 98% de ocho elementos mayores 1% de pocos elementos menores 1% de los elementos traza. Elementos Mayores Elementos Menores Elementos Traza O 46.2 % Ti 0,7% Zn 132 ppm Si 27,6% Mn 0,1% Ni 80 ppm Al 8,1% P 0,01% Cu 30 ppm Fe 5,1% Co 23 ppm Ca 3,6% B 3 ppm Na 2,8% Mo 2 ppm K 2,6% Mg 2,1% 8

9 Propiedades físicas: Composición química y estructura cristalina 1. Estructura Cristalina 2. Peso especifico 3. Dureza 4. Brillo 5. Color 6. Color de la raya 7. Fractura 8. Habito 9. Tenacidad 10. Luminiscencia 11. Magnetismo 12. Propiedades eléctricas 13. Propiedades químicas 9

10 1. Estructura Cristalina: 10

11 2. Peso específico: Relación del peso de un mineral y el peso del mismo volumen de agua a 4 C. aumenta con el número de masa de los elementos y con la proximidad del arreglo en la estructura cristalina. La mayoría de los minerales que forman rocas tienen un peso específico de alrededor de 2,7 g/cm 3 el peso específico medio de los minerales metálicos es de 5 g/cm 3. Los minerales pesados son los que tienen un peso específico más grande que 2,9 g/cm 3, por ejemplo circón, pirita, piroxeno, granate. Grafito y diamante tiene igual composición (Carbono), pero distinta estructura ρ=diamante grafito 11

12 3.Dureza: Resistencia de un mineral a ser rayado Depende del tipo de enlace en átomos mineral raya número inferior y lo rayan los de número superior. clasificación relativa Escala de Mohs: 12

13 4. Brillo: Aspecto de la superficie cuando refleja la luz Metálico (Pirita) Vítreo (Cuarzo) Mate (Hematita) Graso (Halita) Nacarado (Moscovita) Resinoso (Blenda) 13

14 5. Color: Propiedad no determinante Algunos minerales tienen un solo color (olivino). Otros pueden tener muchos colores, según inclusiones o impurezas (cuarzo). 14

15 6. Color de la raya: Es el color del polvo que queda al rayar el mineral El color de los minerales puede variar según su composición, el color de la raya de un mineral es menos variable. Por ejemplo, en el caso de la hematita el color puede variar pardusco, rojo sangre, rojo brillante y rojo pardusco a gris 15

16 7. Fractura y exfoliación: FRACTURA Forma en que se rompen los minerales enlaces mas débiles, la tendencia de romperse preferencialmente por patrones de enlaces de enlaces débiles EXOFIACIÓN o kleiben Se clasifica la exfoliación por el numero de planos y los ángulos. FRACTURA: EXFOLIACIÓN Fibrosa Asbesto Concoide Cuarzo Terrosa Azufre Irregular Talco Laminar Moscovita Cúbica Halita Romboédrica Calcita Octaédrica Fluorita 16

17 8. Habito: Forma cristalina: expresión externa de un mineral, refleja la disposición interna ordenada. Se desarrollan cristales con caras cristalinas bien formadas, sin interferencia. a. Columnar b. foliado c. radial d. Acicular e. prismatico f. globular 17

18 9. Tenacidad: Propiedad mecánica, es la resistencia a oponerse al golpe y ser roto, molido o degradado. Diamante es el mineral mas duro, pero tiene una elevada fragilidad al golpe. Jadeita permite tallas precisas por su elevada tenacidad. 18

19 Otras propiedades: 10. Luminiscencia: propiedad de emitir luz, aparece cuando se somete a un mineral a luz UV. Si la luz continua luego que ceso la excitación es fosforescencia. 11. Magnetismo: capacidad de ser atraído por un imán (Magnetita). 12. Eléctricas: carga eléctrica al ser calentados o sometidos a presión. 13. Químicas: depende de la composición del mineral, capacidad de disolver Coltan = columbita + tantalita SUPERCONDUCTOR 19

20 Minerales Primarios: Formados en condiciones de temperatura y presión más altas que las superficiales. La disposición ordenada de los diferentes elementos que formar un mineral da origen a la forma cristalina. A partir de la alteración de estos se forman los minerales secundarios. La disposición ordenada de los diferentes elementos da origen a lo que conocemos como cristales. La disposición de esos elementos dependerá de su carga iónica y de su tamaño. Un mineral determinado contiene sus elementos reunidos en una misma disposición ordenada en cada una de sus muestras. 20

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22 Minerales polimorfos: la misma composición química puede presentarse con diferente ordenamiento, originando minerales con diferentes propiedades según sus condiciones de formación. La transformación de un polimorfo en otro se denomina cambio de fase. Ejemplos: Diamante vs. Grafito. Olivino vs. Espinela. Calcita vs. Aragonito.

23 Diamante: todos los átomos de carbono están unidos mediante enlaces fuertes. Grafito: los átomos de carbono de cada lámina están unidos por enlaces fuertes, mientras que entre láminas los enlaces son débiles.

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25 Clasificación de los minerales: Los minerales se clasifican según su composición química (Strunz y Dana). 1. Elementos Nativos 2. Haluros 3. Sulfuros 4. Óxidos e Hidróxidos 5. Carbonatos, Nitratos y Boratos 6. Sulfatos, Cromatos, Molibdatos y Wolframatos 7. Fosfatos, Arseniatos y Vanadiatos 8. Silicatos 25

26 1. Elementos Nativos: Elementos nativos son los elementos que aparecen sin combinarse con los átomos de otros elementos. por ejemplo: oro (Au), plata (Ag), cobre (Cu), azufre (S), diamante (C). Aparte de la clase de los elementos nativos los minerales se clasifican de acuerdo con el carácter del ion negativo (anión) o grupo de los aniones, los cuales están combinados con iones positivos. 26

27 2. Haluros: compuestos por iones halógenos electronegativos (F y Cl) con cationes metálicos, principalmente alcalinos y alcalino-térreos (Na, K, Ca, Mg). Forman estructuras cristalinas típicamente iónicas. dureza baja (fluoruros más duros que los cloruros) peso específico variable según el catión principal puntos de fusión de moderados a elevados. Malos conductores en estado solido, mejora fundidos Atacamita Halita Fluorita 27

28 3. Sulfuros: Combinaciones no oxigenadas de metales y metaloides con S, As, Sb (Antimonio), Se y Te, así como sulfosales. Opacos y brillo metálico Alto peso especifico y buen conductor Asociados a menas metálicas, como: Calcopirita, Galena, Esfalerita Calcopirita Esfalerita Galena 28

29 4. Óxidos e Hidróxidos: óxidos son compuestos de metales con oxígeno como anión. Por ejemplo cuprita Cu 2 O, corindón Al 2 O 3, Hematita Fe 2 O 3, cuarzo SiO 2, rutilo TiO 2, magnetita Fe 3 O 4. hidróxidos están caracterizados por iones de hidróxido (OH-) o moléculas de H 2 O-, p.ej. limonita FeOOH: goethita *-FeOOH, lepidocrocita *-FeOOH. Hematita Cuarzo Goethita 29

30 5. Carbonatos, Nitratos, Boratos: constituidos por grupos aniónicos de tipo XO 3, donde X: C 4+, N 5+, B 3+. El átomo central (X) está coordinado con tres oxígenos, con una disposición estructural triangular plana. Los enlaces X-O son covalentes, mientras que los enlaces que unen los grupos aniónicos con los metales son iónicos. carbonatos se disuelven en ácidos desprendiendo CO 2. En general son incoloros, excepto los que contienen metales de transición, y presentan brillo vítreo y una elevada brirrefringencia. nitratos se descomponen en medio ácido con menos facilidad que los carbonatos, solubles en agua. Se originan por precipitación química en cuencas continentales con fuerte evaporación. boratos escasos pero tienen diversidad mineralógica por su gran capacidad de polimerización. Son relativamente blandos y coloraciones blancas, grises o amarillentas. Malaquita Dolomita Calcita Rodocrosita 30

31 6. Sulfatos, Cromatos, molibdatos y walframatos: grupos aniónicos (XO 4 ) 2- con cationes metálicos, donde X es S, Cr, Mo ó W en estado hexavalente. Los enlaces X-O son covalentes, mientras que la unión entre los grupos aniónicos y los cationes es de naturaleza electrostática. Sulfatos baja simetría, blandos, peso específico variable según el catión principal, solubles en agua, excepto los que contienen cationes de gran radio (Ba, Sr, Pb). Los sulfatos de cationes alcalinos y alcalino-térreos suelen formarse por procesos sedimentarios. Los sulfatos restantes generalmente son un producto de alteración superficial de sulfuros metálicos. Cromatos y molibdatos (crocoíta y wulfenita) son minerales supergénicos que se forman en las zonas de oxidación de algunos yacimientos de plomo, mientras que los wolframatos (wolframita y scheelita) suelen encontrarse en pegmatitas graníticas y filones hidrotermales. Barita Wolframita 31

32 7. Fosfatos, Arseniatos, Vanadiatos: unión de grupos aniónicos tetraédricos (XO 4 ) 3- con cationes metálicos, donde X es P, As ó V en estado pentavalente. Los enlaces X-O son covalentes, mientras que la unión entre los grupos aniónicos y los cationes es de naturaleza electrostática. Son frecuentes las sustituciones iónicas entre P, As y V en los minerales de esta clase, gracias a la similitud de sus radios iónicos. Los fosfatos son relativamente numerosos aunque sólo destaca el apatito por su abundancia relativa, en cuya estructura pueden entrar otros aniones adicionales como F -, Cl - y (OH) -. Los arseniatos y vanadatos más comunes (e.g. mimetita, vanadinita) son minerales supergénicos que se forman en las zonas de oxidación de algunos filones de minerales metálicos. Apatito Vauxita Monacita 32

33 8. Silicatos: más importante por la diversidad y abundancia, 92 % de los minerales de la corteza. La unidad estructural básica: cuatro oxígenos dispuestos en los vértices de un tetraedro regular coordinados con silicio. Los tetraedros pueden estar aislados (nesosilicatos) o comparten vértices formando parejas (sorosilicatos), anillos (ciclosilicatos), cadenas (inosilicatos), láminas (filosilicatos) y armazones tridimensionales (tectosilicatos). 33

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35 Nesosilicatos: presentan los tetraedros aislados (sin compartir vértices), pero unidos entre sí a través de cationes intersticiales, mediante enlace iónico. El hábito es equidimensional o isométrico. Densos y duros, y no presentan direcciones de exfoliación importantes. Zircón (ZrSiO 4 ) Andalucita (Al2SiO5) Olivino ((Mg, Fe) 2 SiO 4 ) 35

36 Ciclosilicatos: Turmalina (Chorlo) (NaFe 3 Al 6 (BO 3 ) 3 Si 6 O 18 (OH) 4 ) Los Ciclosilicatos están constituidos por grupos tetraédricos enlazados entre sí formando configuraciones cíclicas cerradas. Anillos triangulares, cuadrangulares y hexagonales, con una relación de coordinación Si:O igual a 1:3. Los Ciclosilicatos hexagonales son los más abundantes. Berilo (Be 3 Al 2 Si 6 O 18 ) 36

37 Sorosilicatos: Los sorosilicatos se caracterizan por la presencia de grupos tetraédricos dobles, independientes, formados por dos tetraedros que comparten un oxígeno en el vértice común. Zoisita ((Ca,Mn) 2 Al 3 Si 3 O 12 (OH)) var. Thulita Epidota (Ca 2 (Fe,Al) 3 Si 3 O 12 (OH)) 37

38 Inosilicatos: Los inosilicatos pueden ser de cadena simple (grupo de los piroxenos) o cadena doble (grupo de los anfíboles). Los piroxenos suelen presentarse en prismas gruesos y cortos. los anfíboles tienden a formar cristales prismáticos alargados, aciculares o fibrosos, y se caracterizan por la presencia de grupos aniónicos adicionales (grupo hidroxilo). 38

39 Filosilicatos: Los filosilicatos presentan estructuras laminares formadas por capas tetraédricas. los tetraedros comparte tres vértices entre sí, y capas octaédricas donde se alojan los cationes (Al, Mg y Fe). Tienen un hábito hojoso o escamoso, y una dirección de exfoliación dominante (exfoliación basal). Blandos y con bajo peso específico. Moscovita (KAl 2 (Si 3 Al)O 10 (OH,F) 2 ) Clorita ((Fe,Mg) 5 Al 2 Si 3 O 10 (OH) 8 ) 39

40 Tectosilicatos: Los Tectosilicatos presentan un armazón tridimensional de tetraedros enlazados. los vértices están compartidos, resultando una relación de coordinación Si:O igual a 1:2. el Si está parcialmente sustituido por Al, lo que permite la entrada de cationes para compensar el exceso de carga negativa. Ópalo (SiO 2 nh 2 O) Albita (NaAlSi 3 O 8 ) Ortosa (KAlSi 3 O 8 ) Cuarzo (SiO 2 ) Calcedonia 40

41 Feldespatos: Es el grupo más común de silicatos. Puede formarse bajo diferentes condiciones de T y P lo que provoca diferencias en su composición química. Exfoliación en 2 planos, cristales rectangulares. Dureza 6 escala de Mohs. Brillo vítreo a perlado. Feldespato: Plagioclasa

42 2 Tipos: Feldespatos Potásicos: Color claro a rosado. Ortosa y Microclina Feldespatos Calco - sódicos: Color blanco a grisáceo, con maclas o estrías. Plagioclasas

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44 Cuarzo Formado únicamente por Silicio y Oxígeno. Resistente a la meteorización. Fractura concoide. Forma cristales hexagonales. Coloración exótica. Dureza 7. Brillo vítreo.

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46 Muscovita Pertenece a las denominadas micas. Color claro. Exfoliación en láminas. Brillo perlado.

47 Olivino Silicatos ferromagnesianos. Forma cristales pequeños y redondeados. Coloración exótica: de verde a negro. Fractura concoide. Brillo vítreo

48 Piroxenos Estructura de cadenas simples unidas por Hierro y magnesio. Raya blanca. Presenta brillo vítreo. El mineral más común Augita predomina en rocas basálticas.

49 Anfíboles Cadenas dobles de tetraedros. Hábito columnar (cristales alargados). Predominan en rocas claras de la corteza continental. La hornblenda es el más común de este grupo.

50 Biotita Pertenece a la familia de las micas. Coloración oscura (alto contenido de hierro). Exfoliación laminar. Brillo metálico. Es constituyente predominante de rocas ígneas como Granito.

51 Granate Se presenta mayoritariamente en rocas metamórficas. Fractura concoide. Coloración exótica (marrón a rojo oscuro). Brillo vítreo.

52 Minerales arcillosos (secundarios) Originados por la meteorización de otros silicatos. Presentan grano muy fino y estructura laminar. Predominan en las rocas sedimentarias (Pizarras y Lutitas) y son importantes formadores de suelo. Ej. Caolinita.

53 Carbonatos: Dureza entre 3 y 4. Exfoliación romboédrica casi perfecta. Brillo vítreo Constituyen rocas sedimentarias: Los dos más comunes son: Calcita: CaCO 3 (carbonato cálcico) Dolomita: CaMg(CO 3 ) 2 (carbonato de calcio y magnesio) La caliza tiene muchos usos, entre ellos como agregado para las carreteras, como roca de construcción y como el principal ingrediente del cemento portland.

54 CALCITA

55 DOLOMITA

56 Otros minerales: Halita: nombre mineral de la sal común. Yeso: sulfato cálcico con agua en su estructura (materiales de construcción). Hematites y magnetita: fuentes de hierro. Sulfuros: galena (plomo) esfalerita (cinc) calcopirita (cobre)

57 HALITA

58 YESO

59 PIRITA GALENA

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61 Cuarzo

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