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Este documento ofrece una introducción a la estructura y propiedades de los minerales, con enfoque en la simetría, exfoliación, propiedades óticas y eléctricas. Se explican conceptos básicos como eje de simetría, centro de simetría, sistemas cristalinos, isotrópicas, opacos, transparentes y translúcidos, conductividad eléctrica y magnetismo. Se incluyen ejemplos de minerales con diferentes propiedades y se presentan distintos tipos de minerales como hidróxidos, nitratos y silicatos.
Tipo: Apuntes
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TEMA 2. LOS MINERALES, COMPONENTES DE LAS ROCAS. ÍNDICE 2.1 MATERIA MINERAL: ESTRUCTURA CRISTALINA, REDES CRISTALINAS. 2.2 PROPIEDADES DE LOS MINERALES. 2.3 AMBIENTES Y PROCESOS GEOLÓGICOS FORMADORES DE MINERALES Y ROCAS. 2.4 FORMACIÓN, EVOLUCIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE LOS MINERALES. 2.5 METASOMATISMO Y RECRISTALIZACIÓN. 2.6 DIAGRAMAS DE FASES. 2.7 CLASIFICACIÓN QUIMICOESTRUCTURAL DE LOS MINERALES.
2.2. PROPIEDADES DE LOS MINERALES.
Los minerales isomorfos son aquellos que tienen la misma estructura cristalina, pero una composición química diferente (aunque similar). Ejm: anortita y albita. Muchos compuestos químicos similares, formados por iones de tamaño parecido y con el mismo tipo de enlace, cristalizan con estructuras que tienen la misma simetría y dimensiones muy parecidas, por lo cual a veces se produce la sustitución de uno o más iones de la red cristalina por otros de características equivalentes. Las condiciones para que se produzca la sustitución están determinadas por la carga eléctrica y el tamaño de los iones. Los minerales polimorfos son aquellos cuya fórmula química es idéntica pero no su estructura interna. Ejm: grafito y diamante; calcita y aragonito.
parte de sus gases. La lava que emana de un cráter puede fluir, enfriándose rápidamente al exponerse a la temperatura ambiente formando una roca volcánica, compuesta de cristales muy pequeños y de vidrio; o bien puede ser expulsada violentamente hacia el aire en columnas que se elevan a veces kilómetros hacia arriba, donde se enfrían extremadamente rápido y se llenan de burbujas. Estas se encuentran compuestas principalmente por vidrio y reciben el nombre de rocas piroclásticas, un ejemplo es la famosa piedra pómez. Las rocas sedimentarias están constituidas por fragmentos de cualquier otra roca que se encuentre en la superficie terrestre, ya sea ígnea, sedimentaria o metamórfica, y que por efecto del agua, el viento o el hielo, entre otros factores, ha sido partida, molida, desintegrada o disuelta, para ser luego transportada por estos agentes. Esta acumulación de fragmentos de roca que puede tener tamaños muy variados, recibe el nombre de sedimento. Los sedimentos pueden depositarse y con el paso del tiempo ser compactados y pegados por una especie de cemento formado por algún mineral que se cristalice entre los granos, originando una roca sedimentaria clástica. Los sedimentos también pueden ser solo una precipitación de material disuelto en agua, tal como ocurre cuando se tiene agua con mucha sal y esta se deposita en el fondo. Si el agua finalmente se evapora, se obtendrá un agregado de cristales unidos entre sí, que dará origen a una roca sedimentaria química. Las rocas sedimentarias muchas veces pueden albergar fósiles , restos de organismos del pasado que permiten conocer la historia y evolución de la vida y los ambientes de la Tierra. Las rocas metamórficas (del griego meta, “cambio”, y morph, “forma”), se forman cuando una roca de cualquier tipo es sometida a altas presiones y/o temperaturas. Las rocas metamórficas son las más complejas de todas, ya que cualquier roca puede ser sometida a este proceso, por ende sus procesos de generación pueden ser muy variados. Estas pueden formarse cuando las rocas se entierran bajo la superficie, sufriendo gran presión debido al peso de las rocas sobre ellas, y temperaturas más calientes a medida que se ubican a mayor profundidad; pueden originarse cuando un magma que llega calienta la roca, o incluso debido al impacto de un meteorito. De todos modos, algo que todas tienen en común es que sus componentes cambian. Se generan nuevos minerales y los que existían pueden desaparecer o recristalizarse, es decir, cambiar de forma, de tamaño, de orientación o de posición, dependiendo de las condiciones a las que se someta la roca y de cómo era esta originalmente. Incluso, cuando el metamorfismo alcanza niveles muy altos, la roca puede ser fundida y dar origen a magma, volviendo a comenzar el ciclo. Las rocas pueden ser tan variadas como podamos imaginar y el ciclo que lleva a su formación ha estado repitiéndose por millones de años, del cual solo podemos observar sus productos: las rocas que existen hoy. La máquina de crear rocas que es la Tierra seguirá funcionando, y quizás los geólogos del futuro intentarán descifrar
cómo se formaron aquellas que verán mañana, mientras el proceso se siga repitiendo bajo sus pies. 2.4 FORMACIÓN, EVOLUCIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE LOS MINERALES. La mayoría de los minerales se forman mediante alguno de los siguientes procesos:
En esta figura se han representado el sistema compuesto por Carbono cuyas fases son diamante, grafito, carbono III y líquido. De los dos polimorfos de carbono comunes en la naturaleza, diamante y grafito, es el primero el que más amplio campo de estabilidad presenta, siendo la fase estable a altas presiones, mientras que el grafito únicamente es estable a bajas presiones aunque a temperaturas variables. La estructura del diamante muestra un empaquetamiento mucho más compacto que la del grafito fruto de su estabilidad a más alta presión. El grafito es la fase estable a condiciones atmosféricas, pero la transformación del diamante a grafito es tan lenta que no es posible detectarla a escala humana. 2.7 CLASIFICACIÓN QUIMICOESTRUCTURAL DE LOS MINERALES.
1. Elementos nativos Elementos nativos son los elementos que aparecen sin combinarse con los átomos de otros elementos como 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. 2. Sulfuros Los sulfuros se distinguen con base en su proporción metal azufre. Ejemplos son galena PbS, esfalerita ZnS, pirita FeS 2 , calcopirita CuFeS 2 , argentita Ag2S. 3. Haluros Los aniones característicos son los halógenos F, Cl, Br, J, los cuales están combinados con cationes relativamente grandes de poca valencia, por ejemplo Halita NaCl, Silvinita KCl, Fluorita CaF 2. 4. Óxidos y Hidróxidos - Los 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. - Los hidróxidos están caracterizados por iones de hidróxido (OH-) o moléculas de H 2 O-, p.ej. limonita FeOOH: goethita *-FeOOH, lepidocrocita *-FeOOH. - CUARZO: Es el mineral más común de la corteza terrestre. Esta presente en una gran cantidad de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. Suele aparecer en vetas epitermales. Es el mineral típico y mayoritario de algunas rocas magmáticas, como el granito, las dioritas y la andesita, de rocas filonianas como las pegmatitas, y debido a su dureza y resistencia a la meteorización se encuentra en las rocas sedimentarias que proceden de aquellas, como la arenisca, y en rocas metamórficas como la cuarcita. La arena de playa puede llegar a estar compuesta de más de 95 % de cuarzo, el granito tiene de 20 % a 60 % de cuarzo. En las rocas sedimentarias el cuarzo puede
solubilizarse y recristalizar de nuevo, cementando dichas rocas. Existen muchas variedades del cuarzo, varias de las cuales se utilizan como gemas, generalmente de valor relativamente bajo. Las variedades macrocristalinas se clasifican por el color, y las más abundantes y utilizadas tienen nombres propios:
