Mineralogía Sistemática

Transcripción

1 Mineralogía Sistemática

2 Minerales Existen descritos más de 3500 especies minerales (sin incluir variedades) Sin embargo, solo unos cuantos son importantes en cuanto a su frecuencia Otros muchos son importantes desde diversos puntos de vista (economía, tecnología, propiedades, etc.)

3 Grupos Minerales Elementos nativos Óxidos e hidróxidos Haluros Sulfuros Carbonatos Sulfatos Silicatos Otros (fosfatos, vanadatos, molibdatos, wolframatos, )

4 Abundancia de Silicatos

5 Tetraedro de Silicio: SiO 4 (carga neta: -4) Oxígeno (O -2 ) Silicio (Si +4 ) Ordenamiento de átomos de O alrededor de un átomo de Si Poliedro de coordinación

6 Oxígeno compartido (OC) Las estructuras de los silicatos se caracterizan por el número de OC s por cada átomo de Si. Cuanto mayor sea OC/Si, más compleja y polimerizada estará

7 Poliedros de Coordinación

8 Estructuras Minerales [SiO 4 ] 4- Tetraedros independientes Nesosilicatos (Ejemplos: olivino, granates) [Si 2 O 7 ] 6- Tetraedros dobles Sorosilicatos (Ejemplos: lawsonita) n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Ciclosilicatos (Ejemplos: benitoita BaTi[Si 3 O 9 ], axinita Ca 3 Al 2 BO 3 [Si 4 O 12 ]OH, berilo Be 3 Al 2 [Si 6 O 18 ])

9 Estructuras Minerales [SiO 3 ] 2- Cadenas de tetraedros simples [Si 4 O 11 ] 4- Cadenas de tetraedros dobles Inosilicatos (Ejemplos: piroxenos, piroxenoides, anfíboles)

10 Estructuras Minerales [Si 2 O 5 ] 2- Capas de tetraedros Filosilicatos (micas, talco, minerales de la arcilla, serpentina)

11 Estructuras Minerales Cuarzo-alfa [SiO 2 ] Estructuras 3-D de tetraedros completamente polimerizados Tectosilicatos (Ejemplos: cuarzo, feldespatos, feldespatoides, zeolitas)

12 Estructuras Minerales Nesosilicatos: tetraedros de SiO 4 independientes

13 Nesosilicatos Olivino: Principalmante en rocas ígneas máficas y ultramáficas Fayalita en BIF s metamorfizados y algunos granitoides alcalinos Forsterita en mármoles dolomíticos impuros

14 Nesosilicatos Granate (001) azul = Si lila = A cyan = B Granates: A 2+ 3 B 3+ 2 [SiO 4 ] 3 Piralspitas -B = Al Piropo: Mg 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Almandino: Fe 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Espesartina: Mn 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Ugranditas -A = Ca Uvarovita: Ca 3 Cr 2 [SiO 4 ] 3 Grosularia: Ca 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Andradita: Ca 3 Fe 2 [SiO 4 ] 3 Dónde: Rocas metamórficas Rocas ígneas ricas en Al Peridotitas mantélicas

15 Nesosilicatos Granates: A 2+ 3 B 3+ 2 [SiO 4 ] 3 a 1 a 2 Granate (001) azul = Si lila = A cyan = B a 3 Piralspitas -B = Al Piropo: Mg 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Almandino: Fe 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Espesartina: Mn 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Ugranditas -A = Ca Uvarovita: Ca 3 Cr 2 [SiO 4 ] 3 Grosularia: Ca 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Andradita: Ca 3 Fe 2 [SiO 4 ] 3 Dónde: Rocas metamórficas Rocas ígneas ricas en Al Peridotitas mantélicas

16 Ión positivo Oxígeno Silicio etc. etc. etc.

17 Inosilicatos: Piroxenos Fórmula general de los piroxenos: W 1-P (X,Y) 1+P Z 2 O 6 Donde W = Ca Na X = Mg Fe 2+ Y = Al Fe 3+ Z = Si Al Mn Ni Li Cr Ti Son minerales anhídros de modo que condiciones de alta temperatura o secas les favorecen en comparación con los anfíboles

18 Piroxenoides 17.4 A 5.2 A 7.1 A 12.5 A Piroxeno 2-tet repetición Wollastonita (Ca M1) 3-tet repetición Rodonita MnSiO 3 5-tet repetición Piroxmangita (Mn, Fe)SiO 3 7-tet repetición

19 Inosilicatos: Anfíboles Hornblenda: (Ca, Na) 2-3 (Mg, Fe, Al) 5 [(Si,Al) 8 O 22 ] (OH) 2 (OH) está en el centro de un anillo tetraédrico en el que O forma parte de un octaedro M1y M3 (OH) Hornblenda (001) azul oscuro = Si, Al lila = M1 rosa = M2 azul claro = M3 (todo Mg, Fe) bola amarilla = M4 (Ca) bola lila = A (Na) bola cyan = H

20 Inosilicatos: Anfíboles Fórmula general: W 0-1 X 2 Y 5 [Z 8 O 22 ] (OH, F, Cl) 2 W = Na K X = Ca Na Mg Fe 2+ (Mn Li) Y = Mg Fe 2+ Mn Al Fe 3+ Ti Z = Si Al La gran variedad de posiciones cristalográficas da lugar a una gran variabilidad química y a un amplio rango de condiciones de estabilidad Dado que son minerales hidratados, su estabilidad térmica es limitada

21 Inosilicatos: Anfíboles Hornblenda: Tiene Al en la posición tetraédrica Anfíboles sódicos Glaucofana: Na 2 Mg 3 Al 2 [Si 8 O 22 ] (OH) 2 Riebeckita: Na 2 Fe 2+ 3 Fe 3+ 2 [Si 8 O 22 ] (OH) 2 Suelen presentar un color azul. Ello da pie a que las rocas que los contienen sean identificadas por esa característica: p. Ej. Esquitos azules Estas rocas son características de unas condiciones P/T reacionadas con zonas de subducción

22 Filosilicatos Tetraedros de SiO 4 polimerizados en 2-D sheets: [Si 2 O 5 ] Los O apicales no están polimerizados y se enlazan a otros constituyentes

23 Capa Tetraédrica

24 Capa Tetraédrica

25 Capa Octaédrica

26 Filosilicatos Las capas tetraédricas se enlazan con las octaédricas Los OH se localizan en el centro de los anillos tetraédricos donde no hay O apicales

27 Filosilicatos Las capas octaédricas son análogas a los de los hidróxidos c Brucita: Mg(OH) 2 Capas de Mg octaédrico coordinados con (OH) Espaciados grandes según c debido a enlaces de van der Waals débiles

28 Filosilicatos a 2 a 1 Gibbsita: Al(OH) 3 : Capas de Al(VI) en coordinación con (OH). Al 3+ implica que sólo 2/3 de las posiciones VI pueden estar ocupadas debido a restricciones de balance de carga. Las capas tipo brucita se denominan trioctaédricas y las tipo gibbsita dioctaédricas

29 Filosilicatos Amarillo = (OH) Caolinita: Al 2 [Si 2 O 5 ] (OH) 4 :Capas T y dioctaédricas (Al 3+ )

30 Filosilicatos

31 Enlaces de van der Waals Filosilicatos

32 Filosilicatos Amarillo = (OH) Serpentina: Mg 3 [Si 2 O 5 ] (OH) 4 : Capas T y trioctaédricas (Mg 2+ )

33 Filosilicatos: Serpentina capa de brucita capa tetraédrica La antigorita mantiene una forma laminar mediate la alternancia de segmentos con curvatura opuesta El crisotilo no lo hace y ello da pie a que tienda a enrollarse formando tubos Los octaédros son un poco más grandes que los tetraedros, lo cual provoca que la lámina T-O se doble

34 Filosilicatos: Serpentina S = serpentina T = talco Los tubos enrollados del crisotilo resuelven la aparente paradoja de los filosilicatos asbestiformes

35 Filosilicatos Amarillo = (OH) Pirofilita: Al 2 [Si 4 O 10 ] (OH) 2 : Capa T - dioctaédrica (Al 3+ ) Capa T

36 Filosilicatos Amarillo = (OH) Talco: Mg 3 [Si 4 O 10 ] (OH) 2 : Capa T-trioctaédrica (Mg 2+ ) Capa T

37 Filosilicatos Muscovita: K Al 2 [Si 3 AlO 10 ] (OH) 2 (K - Al IV ) : Capa T- dioctaédrica (Al 3+ ) - Capa T - K

38 Filosilicatos: Resumen

39 Filosilicatos: Resumen

40 Filosilicatos Clorita: (Mg, Fe) 3 [(Si, Al) 4 O 10 ] (OH) 2 (Mg, Fe) 3 (OH) 6 T - O -T -(brucita) - T - O -T -(brucita) - T - O -T - Mineral muy hidratado (OH) 8 : estable a bajas temperaturas

41 Montmorillonita También denominadas esmectitas Se expande en contacto con el agua Si Al Si Enlaces de van der Waals débiles Si Al Si Si Al Si 0.96 nm

42 Montmorillonita Capa T-O-T Agua Capa T-O-T Arcilla seca Expansión debida a la entrada de agua

43 Illita Átomos de K + enlazan las capas Si Al Si Si Al Si Si Al Si 0.96 nm Parecida a la moscovita. Solo 1 de cada 4 posiciones posibles son ocupadas por el K

44 Arcillas La substitución de Si 4+ y Al 3+ por iones de menor carga (e.g., Mg 2+ ) determina la aparición de excesos de carga negativa Bordes con carga (+) Caras con carga (-) Partícula de arcilla con carga neta negativa

45 Interacción Agua-Arcilla

46 Interacción Agua-Arcilla

47 Interacción Agua-Arcilla

48 Arcillas: Fábrica Floculada (precipitación en agua marina) Dispersa o Defloculada

49 Arcillas: Fábrica

50 Tectosilicatos Stishovite 10 Pressure (GPa) 8 6 Coesite quartz - quartz Cristobalite Tridymite Liquid Temperature o C

51 Tectosilicatos Cuarzo alfa: Si IV Estishovita: Si VI

52 No Silicatos Espinela Halita Yeso Hematites Galena Pirita Calcita

53 Óxidos He Hematites Magnetita Corindón

54 Sulfuros y Sulfatos Galena Pirita Yeso

55 Carbonatos Calcita Dolomita

56 Carbonatos oxígeno carbono Ión carbonato (CO 3-2 )

57 Carbonatos carbono oxígeno Ión carbonato (CO 3-2 ) Ión calcio Ión carbonato Calcita Estructura del Carbonato cálcico

58 Carbonatos