Ó LA FORMACIÓN DE MINERALES Y ROCAS
LA FORMACIÓN DE MINERALES Y ROCAS CONTENIDOS: 1. La composición de la Tierra 1. 1. Las rocas que componen la Tierra 1. 2. Qué es un mineral? 1. 3. Los cristales 1. 4. Propiedades físicas de los minerales 1. 5. Principales tipos de minerales 1. 6. Los recursos minerales 2. Los ambientes petrogenéticos 2. 1. Sedimentario 2. 2. Magmático 2. 3. Metamórfico
LA FORMACIÓN DE MINERALES Y ROCAS 1. La composición de la Tierra 1.1. Las rocas que componen la Tierra La corteza y el manto terrestre están formadas por material mineral, es decir, por rocas de distnta naturaleza y en distinto estado físico en función de las condiciones fisico-químicas reinantes en cada uno de las zonas de la Tierra. Los elementos que constituyen las rocas de la corteza terrestre son principalmente ocho elementos químicos: - Oxígeno (O) con un 46,6 6 % - Silicio (Si) con un 27,7 % - Aluminio (Al) con un 8,1 % - Hierro (Fe) con un 5 % - Calcio(Ca)conun36% con 3,6 - Sodio (Na) con un 2, 8 % - Potasio (K) con un 2,6 % - Magnesio (Mg) con un 2,1 %
LA FORMACIÓN DE MINERALES Y ROCAS 1. La composición de la Tierra 1.1. Las rocas que componen la Tierra Las rocas que aparecen en las grandes formaciones geológicas de la Tierra son agregados de un ao varias especies de minerales, formados en un mismo proceso natural. Los minerales (que pueden constituir i launidad d básica de materia en la Tierra) son un tipo especial de sustancia sólida en la que los átomos están unidos mediante enlaces químicos según una determinada orientación en el espacio.
1.2. QUÉ ES UN MINERAL? Para que un material terrestre t sea considerado mineral ha de cumplir las seis condiciones dii siguientes: i 1. MATERIAL SÓLIDO. 2. DE ORIGEN INORGÁNICO. 3. DE ORIGEN NATURAL. 4. DE COMPOSICIÓN QUÍMICA DETERMINADA. 5. SON ESTABLES 6. CON UNA ESTRUCTURA CRISTALINA.
1.3. LOS CRISTALES Un cristal es un mineral con una configuración externa poliédrica (con caras planas, aristas y vértices) que suele ser un reflejo de su estructura. El hábito cristalino es un tipo de forma geométrica que presenta un cristal. Hay minerales que casi siempre aparecen con el mismo hábito y otros que varían de hábito en función de dónde y cómo se hayan formado. La estructura cristalina es la ordenación de los elementos constituyentes de un mineral. Puede representarse como una retícula o red tridimensional llamada red cristalina. Por su naturaleza simétrica, las redes cristalinas están formadas por sucesivas repeticiones de una unidad estructural llamada celda unidad.
1.3. LOS CRISTALES Para definir la celda unidad de una red se establece un origen de coordenadas en uno de sus nudos y se consideran dos tipos de parámetros: -Tres vectores: a, b y c, que parten del origen de coordenadas y cuyo módulo equivale a la distancia mínima a la que se repite un nudo del mismo tipo en cada una de las tres direccionesi del espacio. -Los tres ángulos α, β, γ que dichos vectores forman entre sí. Solo se originan 32 formas o clases de simetría; de éstas, sólo 14 constituyen las redes cristalinas de los minerales y se pueden agrupar en siete sistemas cristalinos.
1.3. LOS CRISTALES La cristalización es el proceso por el cual se forman cristales. Para que esto ocurra, es necesario que los iones, átomos o moléculas que constituyen la red cristalina se ensamblen, es decir, formen enlaces, hecho que tiene lugar en procesos naturales caracterizados por unas condiciones concretas de presión y temperatura. Las formas en las que se produce la cristalización son: - Consolidación ió de magmas. - Precipitación de sustancias disueltas. - Sublimación. - Transformaciónes en estado sólido (recristalización).
1.3. LOS CRISTALES Las variaciones en la cristalización y sus efectos: 1. ISOMORFISMO. Son minerales que tienen la misma estructura cristalina pero diferente composición química. Por ejemplo las plagioclasas (cálcicas y sódicas). 2. POLIMORFISMO. Son minerales que tienen diferente estructura cristalina pero la misma composición química. Por ejemplo los minerales de carbono: a altas temperaturas cristalizan en el sstema cúbico (diamante) y en condiciones más moderadas crsitalizan en el sistema hexagonal (grafito).
1.3. LOS CRISTALES Las variaciones en la cristalización y sus efectos: 3. IMPERFECCIONES. son irregularidades en las caras de un cristal originadas por un crecimiento incorrecto debido a una falta de espacio, de reposo o de tiempo durante el proceso. Las mas frecuentes son las dislocaciones o escalones en las caras del cristal y la falta de caras, aristas o vértices. 4. ASOCIACIONES DE CRISTALES. Las mayoría de crsitales crecen cerca de otros a partir de núcleos próximos. Si los cristales se disponen de manera irregular, se llaman agregados, si los minerales componen una estructura simétrica se llaman maclas.
1.4. PROPIEDADES DE LOS MINERALES Los minerales tienen una serie de propiedades físicas de diversa naturaleza, que están deerminadas por su composición química y por su estructura cristalina. Algunas de las más importantes son las siguientes: - Fractura. - Exfoliación - Dureza - Tenacidad - Peso específico - Punto de fusión - Color - Refringencia - Luminiscencia - Brillo - Magnetismo - Propiedades eléctricas
PROPIEDADES FÍSICAS EXFOLIACIÓN Y FRACTURA. Se trata del tipo de rotura que sufre el mineral cuando es sometido a una fuerza superior a sus límites elástico y plástico. -Seexfoliasi se separa de manera regular (en láminas, cubos, etc). - Se fractura si se rompe de forma irregular.
Exfoliación y fractura La galena se exfolia en cubos. El cuarzo se fractura.
PROPIEDADES FÍSICAS DUREZA Se trata de la dificultad con la que un mineral se raya. Escala de Mohs: Permite establecer la dureza de un mineral. - Escala numérica - 10 minerales conocidos. - Valor 1 al más blando, valor 10 al más duro.
Escala de Mohs
PROPIEDADES FÍSICAS TENACIDAD Es la resistencia a la rotura que tiene un mineral. Según esta característica podemos diferenciar varios grupos: -Frágil. -Maleable. - Dúctil. - Flexible -Elástico.
Tenacidad
PROPIEDADES FÍSICAS PESO ESPECÍFICO Relación entre el peso de un fragmento de un fragmento de un mineral y el pesodeunvolumenigualdeaguaa4ºc. PUNTO DE FUSIÓN Temperatura a la que un mineral pierde su estado sólido por desagrega- g ción desured cristalina.
PROPIEDADES FÍSICAS COLOR Y RAYA El color es la propiedad de reflejar la luz con una longitud de onda determinada. El color de un mineral no siempre es el mismo. Para asegurarse del color de un mineral hay que rayarlo y observar el color de la raya, sin fiarse de su aspecto externo, ya que puede estar alterado.
Color y raya El feldespato puede presentar aspecto blanquecino, rosa, amarillo o rojo; sin embargo, su raya es siempre de color blanco.
PROPIEDADES FÍSICAS TRANSPARENCIA. Se trata de la capacidad que posee un mineral de dejar pasar la luz. Según el grado de transparencia se distinguen tres tipos de minerales: -Diáfanos. -Translúcidos. -Opacos.
La birrefringencia Consiste en que descompone en dos un rayo de luz que lo atraviese. En el caso de la calcita (Espato de Islandia), los objetos se ven dobles a través de ella.
PROPIEDADES FÍSICAS BRILLO Es el aspecto que presenta un mineral al reflejar la luz. El brillo puede ser: METÁLICO. Si tiene el reflejo de los metales. NO METÁLICO. Si carece de esta característica. Dentro de este grupo se diferencian: Vítreo. Con aspecto de vidrio. Graso. Si se parece a la grasa. Nacarado. Si se parece al nácar. Diamantino. Si brilla como un diamante. Resinoso. Si brilla de forma similar a la resina.
Brillo La pirita tiene brillo metálico. Por el contrario, la halita (sal común) tiene brillo no metálico graso.
PROPIEDADES FÍSICAS MAGNETISMO Capacidad que tienen algunos minerales de atraer a cuerpos férricos por sí mismos o después de ser puestos en contacto con un imán. L tit ti l id d d t La magnetita tiene la capacidad de atraer a cuerpos férricos por sí misma.
PROPIEDADES FÍSICAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS Algunos cristales pueden adquirir carga eléctrica, por ejemplo, al ser calentados (piroelectricidad) o al ser sometidos a presión (piezoelectricidad).
1.5. Los principales tipos de minerales Una especie mineral tiene una composición química y una estructura cristalina particular y diferente de todas las demás. Una misma especie mineral puede presentarse con distintas formas o hábitos cristalinos. CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES: -NO SILICATADOS. - Elementos nativos. Ej. oro nativo - Haluros. Ej. Halita - Súlfidos. Ej. Galena - Carbonatos. Ej. Aragonito - Oxisales no carbonáticas. Ej. Apatito - Óxidos e hidróxidos. Ej. Corindón -SILICATADOS. - Nesosilicatos. Ej. Olivino - Sorosilicatos. Ej. Zoisita - Ciclosilicatos. Ej. Berilo - Inosilicatos. Ej. Hornblenda - Filosilicatos. Ej. Mica moscovita - Tectosilicatos. Ej. Cuarzo
1.6. Los recursos minerales En la actualidad practicamente no existe ninguna roca o mineral que no tenga ninguna utilidad industrial o de otro tipo. Estos materiales se conocen con el nombre de recursos minerales y pueden agruparse en varias categorías. CRISTALES - JOYERÍA. Ej. diamantes y piedras preciosas. - COLECCIONISMO. Ej. Ci Cristales degran tamaño y bien formados. - ELECTRÓNICA. Ej. cuarzos. - ÓPTICA. Ej. Cristales de fluorita. FUENTES DE ENERGÍA. Combustibles fósiles (carbón, petróleo) yuranita (uranio). RECURSOS NO METÁLICOS. - MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. Ej. arenas, gravas,... - MATERIALES DE USO INDUSTRIAL. Ej. Nitratost y fosfatos f (fertilizantes), t hematites (pigmentos), abrasivos (polvo de diamante), arenas de cuarzo (vidrio). RECURSOS MINERALES METÁLICOS. Ej. Cinabrio (con mercurio), termómetros. * Ver menas metálicas.
FICHAS Las fichas de los minerales recogen todas las características más importantes para la catalogación de unmineral. NOMBRE DE LA ESPECIE MINERAL:... COMPOSICIÓN QUÍMICA:... PROPIEDADES FÍSICAS: Brillo:... Tenacidad :... Color:... Exfoliación :... Raya:... Fractura:... Dureza:... Transparencia:... DIBUJO ESQUEMÁTICO DEL EJEMPLAR:
PRÁCTICAS Comprobación de algunas de las propiedades físicas de los minerales. Identificación de minerales utilizando la Escala de Mohs. Identificación de algunos minerales utilizando claves dicotómicas. El b ión d l m n s n fi h n l s Elaboración de al menos una ficha con las características de un mineral, utilizando las guías y libros pertinentes.
2. LOS AMBIENTES PETROGENÉTICOS La dinámica de las placas tectónicas crea algunas zonas en la litosfera cuyas condiciones posibilitan la formación de las rocas. Estas zonas son los ambientes petrogenéticos. Los principales p ambientes son tres: - MAGMÁTICO - METAMÓRFICO - SEDIMENTARIO
2.1. AMBIENTE PETROGENÉTICO MAGMÁTICO En zonas con las condiciones adecuadas para la formación de magmas. Una vez formados, ascienden a la superficie y acaban por consolidarse y originar rocas magmáticas. Las principales regiones con ambiente magmático son: - Bordes divergentes. Dorsales y rift intracontinentales. - Bordes convergentes. Zonas de subducción. - Zonas intraplaca. Penachos térmicos del interior terrestre.
2.1. AMBIENTE PETROGENÉTICO MAGMÁTICO En zonas de la litosfera con temperaturas más o menos elevadas y prsiones más o menos intensas. Además, suele haber fluidos calientes que penetran a través de los poros y de las fisuras de las formaciones rocosas. Cualquier tipo de roca puede transformarseenrocametamórfica t fi si se dan las condiciones. Principales regiones: - Bordes divergentes. - Bordes convergentes. - Fallas transformantes. - Regiones de intraplaca.
2.1. AMBIENTE PETROGENÉTICO SEDIMENTARIO Es propio de regiones de la litosfera denominadas cuencas sedimentarias, que son depresiones cóncavas en las que se produce la acumulación de sedimentos procedentes de la acción de los procesos exógenos del modelado sobre zonas continentales próximas. El fondo de estas cuencas sufre un continuo hundimineto que permte la acumulación de abundantes capas de sedimentos. Los de las más profundas quedan sometidos a unas condiciones de presión y temperatura en las que opera la diagénesis de procesos que los transforma en rocas sedimentarias. Principales regiones: - Cuencas sedimentarias en bordes divergentes. Rift intracontinentales. - Cuencas sedimentarias en bordes convergentes. Entre el arco insular y el continente. - Cuencas sedimentarias en zonas intraplaca. Ej. Fondos marinos.