Minerales Joseline Tapia 1 1 Departamento de Ingeniería de Minas Universidad de Antofagasta Primavera 2015 joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 1 / 47
Resumen de la presentación 1 Introducción Deniciones básicas Abundancia de elementos Los Minerales Propiedades minerales 2 Características distintivas de los minerales Parámetros usados para determinar y clasicar minerales 3 Clasicación de los minerales Clasicación química Grupo de los silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 2 / 47
Átomo Denición La más pequeña partícula individual que conserva las propiedades de un elemento químico y que no puede ser descompuesta químicamente. Átomo joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 3 / 47
Elemento Denición Sustancia fundamental que no puede ser descompuesta mediante reacciones químicas (por ejemplo, hidrógeno, oxígeno, carbón, sílice, plomo). joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 4 / 47
Mineral Denición Material sólido, inorgánico y formado naturalmente con una composición química especíca y una estructura cristalina característica. Apatito joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 5 / 47
Cristal Granate Denición Sólido con caras planas. Los ángulos entre caras permanecen constantes en una estructura cristalina especíca. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 6 / 47
Roca Denición Es un conjunto de uno o más minerales, formado por procesos naturales, a veces incluye clastos orgánicos. Roca ígnea joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 7 / 47
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Abundancia de los elementos Sólo 12 elementos se presentan en la corteza continental en cantidades mayores al 0.1 % en peso. Estos 12 elementos representan el 99.23 % de la masa continental. Elemento abundancia [ %] Elemento abundancia [ %] Oxígeno (O) 45.2 Sodio (Na) 2.32 Sílice (Si) 27.2 Potasio (K) 1.68 Aluminio (Al) 8 Titanio (Ti) 0.86 Hierro (Fe) 5.8 Hidrógeno (H) 0.14 Calcio (Ca) 5.06 Manganeso (Mn) 0.10 Magnesio (Mg) 2.77 Fósforo (P) 0.10 joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 9 / 47
Abundancia de los elementos Elementos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 10 / 47
Resumen de la presentación 1 Introducción Deniciones básicas Abundancia de elementos Los Minerales Propiedades minerales 2 Características distintivas de los minerales Parámetros usados para determinar y clasicar minerales 3 Clasicación de los minerales Clasicación química Grupo de los silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 11 / 47
Los Minerales Composición Elementos químicos que componen el mineral y sus proporciones. Estructura cristalina La forma en que están organizados los átomos dentro de los minerales. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 12 / 47
Composición de los minerales Uni-elementales Algunos minerales están constituidos por un solo elemento (como por ejemplo: diamante, grato, oro, cobre, y azufre). Oro-Au joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 13 / 47
Composición de los minerales Cuarzo SiO 2 Multi-elementales La mayoría de los minerales están compuestos por más de un elemento químico. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 14 / 47
Resumen de la presentación 1 Introducción Deniciones básicas Abundancia de elementos Los Minerales Propiedades minerales 2 Características distintivas de los minerales Parámetros usados para determinar y clasicar minerales 3 Clasicación de los minerales Clasicación química Grupo de los silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 15 / 47
Estructura Cristalina Denición En la mayoría de los sólidos los átomos están organizados en patrones regulares y geométricos llamados estructura cristalina. Pirita-FeS 2 Si los sólidos poseen estructura cristalina se dice que son cristalinos. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 16 / 47
Estructura Cristalina Ámbar El hielo del glaciar se encuentra bajo la denición de mineral. Los sólidos que no tienen estructura cristalina son amorfos: vidrio y ámbar. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 17 / 47
Al 3+ Si 4+ Sustitución iónica Radio ionico (nm) ANIONES (Negativa) S 6 Cl 1-0.184 0.181 O 2- F 1-0.132 0.136 Carga ionica CATIONES (Positiva) K 1+ Pb 2+ 0.133 0.120 Na 1+ Ca 6+ 0.097 0.099 Fe 2+ 0.074 Li 1+ Mg2+ Fe 3+ 0.060 0.066 0.064 Denición La sustitución iónica es la sustitución de un ion por otro en un compuesto. El enlace más común en los minerales es el enlace iónico. 0.050 0.042 0 0.5 nm joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 18 / 47
Sustitución iónica ANIONES (Negativa) S 6 Cl 1- Carga ionica CATIONES (Positiva) Depende de: 0.184 0.181 O 2- F 1- K 1+ Pb 2+ Estructura cristalina Radio ionico (nm) 0.132 0.136 0.133 0.120 Na 1+ Ca 6+ 0.097 0.099 Fe 2+ 0.074 Li 1+ Mg2+ Fe 3+ 0.060 0.066 0.064 Al 3+ Si 4+ Tamaño del ion, comúnmente conocido como radio iónico (distancia del centro del núcleo al nivel de energía exterior) 0 0.5 nm 0.050 0.042 Carga eléctrica del ion joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 19 / 47
Resumen de la presentación 1 Introducción Deniciones básicas Abundancia de elementos Los Minerales Propiedades minerales 2 Características distintivas de los minerales Parámetros usados para determinar y clasicar minerales 3 Clasicación de los minerales Clasicación química Grupo de los silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 20 / 47
Hábito Denición La forma característica de cada mineral Ejemplo: Pirita (izq); Aragonito (centro); Rodocrosita (der) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 21 / 47
Polimorsmo Denición Ocurre cuando la misma sustancia química (compuesto o elemento) puede presentarse en formas distintas. Ejemplo C Grato Diamante CaCO 3 Calcita Aragonito FeS 2 Pirita Marcasita SiO 2 Cuarzo Cristobalita joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 22 / 47
Clivaje o exfoliación Denición Clivaje es la tendencia del cristal a quebrarse en direcciones preferenciales a lo largo de supercies planas. Clivaje Halita-NaCl La supercie de clivaje es una supercie de ruptura y no una cara del cristal. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 23 / 47
Clivaje o exfoliación Las direcciones del clivaje dependen de la estructura cristalina. Clivaje Halita-NaCl Esto se debe a que existen planos en donde los enlaces entre átomos son relativamente débiles. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 24 / 47
Brillo Denición Calidad e intensidad de la luz reejada por un mineral. Terminología común Metálico Resinoso Vítreo Nacarado Graso supercie pulida de un metal como pegamento seco o ámbar como vidrio el aspecto iridiscente de la perla como si la supercie estuviera cubierta con una película de aceite joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 25 / 47
Color Denición Percepción cerebral de las longitudes de onda de la luz reejada por la supercie de los minerales. Parcialmente denido por la composición. Granate joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 26 / 47
Raya De nición Ejemplo Color del polvo no cuando el mineral se frota sobre la super cie de una cerámica. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 27 / 47
Dureza Dureza Denición Resistencia que opone el mineral al ser rayado. ESCALA DE MOHS Corresponde a la escala de dureza relativa y usa diez minerales, cada uno con una dureza distinta. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 28 / 47
Densidad Denición Masa por unidad de volumen. Los minerales con alta densidad, como el oro, están constituidos por átomos muy juntos y de alto peso atómico. Los minerales con baja densidad, como el hielo, presentan un arreglo atómico mas suelto. La unidad de densidad es gramos por centímetro cúbico (g/cm 3 ). joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 29 / 47
Densidad Magnetita: 5,2 g/cm 3 Yeso: 2,3 g/cm 3 joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 30 / 47
Peso especíco Ejemplo Si un mineral pesa 3 veces un volumen igual de agua, entonces su peso especíco es 3. Yeso: 2,32 g/cm 3 La densidad se puede medir fácilmente usando la propiedad llamada peso especíco. Denición Peso por unidad de volumen. Peso de una determinada sustancia dividido por el peso de un volumen equivalente de agua. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 31 / 47
Resumen de la presentación 1 Introducción Deniciones básicas Abundancia de elementos Los Minerales Propiedades minerales 2 Características distintivas de los minerales Parámetros usados para determinar y clasicar minerales 3 Clasicación de los minerales Clasicación química Grupo de los silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 32 / 47
Clasicación de los minerales Denición Los minerales se clasican en diferentes grupos dependiendo de su composición química. Clasicación de los minerales por composición química Clase Nombre Elemento abundancia [ %] I Elementos nativos V Carbonatos, nitratos y boratos II Sulfuros VI Sulfatos, cromatos y wolframatos III Haluros VII Fosfatos, arseniatos y vanadatos IV Óxidos e hidróxidos VIII Silicatos joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 33 / 47
Elementos nativos Oro (Au), cobre (Cu) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 34 / 47
Sulfuros Pirita (FeS 2), calcopirita (CuFeS 2) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 35 / 47
Haluros (Cl -, F -, Br -, I - ) Fluorita(CaF 2), halita (NaCl) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 36 / 47
Óxidos e hidróxidos Hematita(Fe 2O 3), magnetita (Fe 3O 4) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 37 / 47
Carbonatos (CO 3 2- ), nitratos (NO 3 - ) y boratos (BO 3 3- ) Calcita(CaCO 3), nitratina (NaNO 3), bórax (Na 2B 4O 7 10H 2O) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 38 / 47
Sulfatos (SO 4 2- ), cromatos (CrO 4 2- ), wolframatos (WO 4 2- ) Yeso (CaSO 4), lopezita (K 2Cr 2O 7), Wolframita ((Fe, Mn)WO 4) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 39 / 47
Fosfato (PO 4 3- ), arseniato (AsO 4 3- ), vanadato (VO 4 3- ) Apatito [Ca 5(PO 4) 3(F,Cl,OH)], adamita [Zn 2AsO 4OH], vanadinita [Pb 5(VO 4) 3Cl] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 40 / 47
Silicatos Nesosilicatos [SiO 4 4- ], olivino [forsterita (Mg 2SiO 4)-fayalita (Fe 2SiO 4)] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 41 / 47
Silicatos Sorosilicato [Si 2O 7 4- ], epidota [Ca 2Fe 3+ Al 2(Si 2O 7)(SiO 4)O(OH)] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 42 / 47
Silicatos Inosilicato [cadena simple (SiO 3 2=, piroxenos) - cadena doble ((Si4O 11 6= )n, anfíboles)], piroxeno [genéricamente (Ca,Mg,Fe,Mn,Na,Li)(Al,Mg,Fe,Mn,Cr,Sc,Ti)(Si,Al) 2O 6] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 43 / 47
Silicatos Ciclosilicato [anillo de SiO 4 4- ], turmalina [genéricamente (Na,Ca)(Al,Fe,Li)(Al,Mg,Mn) 6(BO 3) 3(Si 6O 18) (OH,F) 4)] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 44 / 47
Silicatos Filosilicato [(Si 2O 5 2= )n], clorita [genéricamente (Mg,Fe) 3(Si,Al) 4O 10 (OH) 2 (Mg,Fe) 3(OH) 6] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 45 / 47
Silicatos Tectosilicato [SiO 2], cuarzo [SiO 2] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 46 / 47
Bibliografía sugerida I Edward Tarbuck 2005. Ciencias de la Tierra, Prentice Hall Colección: 1ª Edición, 796 pp. ISBN13:9788420544007 joseline.tapia@uantof.cl (UA) Minerales 02 2015 47 / 47