¡Descarga Minerales practica laboratorio y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Hidráulica e hidrología 2 solo en Docsity!
**7. Per què són
- útils els minerals i les roques?**
7.1. INTRODUCCIÓ
Els minerals són els fonaments del nostre planeta, formen totes les roques de l’escorça i la resta de capes interiors de la Terra. Els minerals són la base de la societat industrial, i el seu aprofitament com a georecurs ha permès a la humanitat assolir un grau de desenvolupament extraordinari en un temps molt breu de la llarga història geològica del planeta.
7.1.1. Els minerals
Amb la finalitat d’esmerçar el mínim d’energia possible els elements o molècules que configuren els minerals s’enllacen donant lloc a un element, amb una certa simetria, anomenat cel·la elemental o unitària. La rèplica d’aquesta cel·la a través de les tres dimensions de l’espai dona lloc a la gènesi d’un determinat mineral o cristall. La simetria externa del cristall resultant sol reflectir la de la cel·la unitària.
Segons el grau de simetria de la cel·la unitària els minerals poden pertànyer a set sistemes cristal·lins que, en un grau de simetria creixent, són: triclínic, monoclínic, ortoròmbic, tetragonal, romboèdric, hexagonal i cúbic.
Es classifiquen segons la seva composició química, podent-se diferenciar els elements natius, els sulfurs, els òxids i hidròxids, els halurs, els carbonats, nitrats i borats, els sulfats, cromats i selenats, els fosfats, arsenats i vanadats i els silicats.
La majoria de les propietats d’un mineral es poden determinar per procediments diagnòstics senzills i ràpids, sense haver de recórrer a tècniques analítiques sofisticades i, sovint, costoses. Conèixer quines són les propietats més destacables d’una espècie mineral ens permetrà fer-nos una idea clara de quin potencial d’usos té com a matèria primera, i per tant optimitzar les aplicacions a les quals s’enfoca la seva explotació.
D’entre les nombroses propietats més significatives, en aquesta pràctica determinarem el color, la diafanitat, la lluïssor, el color de la ratlla, l’exfoliació/fractura, la duresa, la densitat i l’efervescència d’una sèrie de mostres problema. Aquestes corresponen a minerals utilitzats en materials quotidians, que haurem vist com a components de roques exposades al jardí de roques del campus de Ciències.
7.1.2. Les roques
Els materials que en estat sòlid, o de semi fusió, configuren tant l’escorça com el mantell i nucli de la terra, així com les capes d’altres planetes i satèl·lits del sistema solar i d’alguns exoplanetes, es corresponen al que anomenem roques. Els elements que les constitueixen, en primera o última instància, sempre són els minerals.
7. PER QUÈ SÓN ÚTILS ELS MINERALS
A la Terra es classifiquen en tres grups principals: roques ígnies o magmàtiques, roques sedimentàries i roques metamòrfiques. Aquest fet és extrapolable a altres planetes i satèl·lits, com a mínim a la Lluna (on s’han identificat roques ígnies) i a Mart (en què s’han identificat roques ígnies i sedimentàries).
Roques ígnies o magmàtiques:
Es corresponen a les roques, formades a l’interior o a la superfície de l’escorça terrestre, com a conseqüència de l’emplaçament, refredament i cristal·lització d’un magma. Aquest magma, corresponent a una mescla de materials en estat de semi fusió i de gasos, s’ha diferenciat en el mantell superior, ascendint posteriorment cap a l’escorça.
Segons l’emplaçament final del magma a l’escorça, les roques ígnies se subdivideixen en: roques plutòniques (emplaçat a profunditats de l’escorça grans), roques hipabissals, filonianes o subvolcàniques (emplaçat prop de la superfície de l’escorça) i roques volcàniques (emplaçat a la superfície de l’escorça).
Les roques ígnies, resultants de la cristal·lització magmàtica, sempre es troben formades, en primera instància, per minerals o cristalls. La seva composició química i, per tant, mineralògica depèn de la composició química del magma diferenciat en el mantell superior.
Roques sedimentàries:
Roques formades a les conques sedimentàries de la superfície de l’escorça. La seva gènesi es troba íntimament relacionada amb els fenòmens meteorològics externs originats per la dinàmica atmosfèrica, els quals interaccionen amb la superfície de l’escorça.
Un subgrup de les roques sedimentàries es corresponen a les anomenades roques detrítiques. Els elements que les constitueixen són fragments de roques preexistents, de diferent mida, units per elements cristal·lins que actuen com a ciment. Aquestes roques sempre es troben sotmeses al procés sedimentari d’ erosió + transport + sedimentació.
L’erosió es produeix en les àrees d’aflorament de roques, normalment en sistemes muntanyosos d’elevada topografia. El transport es realitza entre l’àrea d’erosió i la conca sedimentària. Aquest pot ser més llarg, o més curt, i sovint és efectuat per agents fluvio- torrencials. Finalment els fragments de roca erosionats i transportats es dipositen, com a sediments no cimentats, en les conques sedimentàries.
Les conques sedimentàries es troben en àrees topogràficament deprimides de l’escorça, predominantment en zones marines o lacustres, però també en zones continentals. Dins les mateixes i al llarg del temps, els sediments que s’hi han dipositat se cimenten, es litifiquen, donant lloc a les anomenades roques sedimentàries detrítiques.
Segons la mida dels clasts (fragments procedents de l’àrea d’erosió), a la conca es formen els conglomerats (clasts mida grava), els gresos (clasts mida sorra) i les lutites (clasts mida argila i llim). Aquests clasts sempre procedeixen de fora de la conca sedimentària.
El segon grup de roques sedimentàries més important, són les anomenades roques de precipitació química. A diferència de les detrítiques, es troben formades per element
7.2. OBJECTIUS
En aquesta pràctica, es tracta de reconèixer:
- La presència freqüent en la natura d’algunes espècies minerals, les quals formen part de molts materials d’ús quotidià en la nostra civilització.
- Que aquests minerals rarament es presenten de forma aïllada, sinó com a constituents de roques, amb presència d’altres minerals en les mateixes. Per tant reconeixement, també, d’aquestes roques.
- Certes propietats físiques, òptiques i químiques d’aquests minerals.
- Altres elements, a part dels minerals principals, que contenen les roques reconegudes prèviament.
- Els usos quotidians que la societat en fa, tant dels minerals com de les roques.
7.3. PRÀCTICA
7.3.1. Material emprat a la pràctica
Indumentària Material Líquids Bata al laboratori Ulleres
Lupa de mà Lupa de sobretaula Lupa binocular Equip de duresa de minerals Vas de precipitats Balança de precisió
Aigua corrent Aigua destil·lada Àcid clorhídric diluït (10%)
La pràctica es realitza en grups de com a màxim quatre persones, tant al camp com al laboratori.
7.3.2. Blocs
Les cinc hores de pràctica es divideixen en els 3 blocs que es presenten a la taula següent:
BLOC TEMPS ACTIVITAT LLOC Introducció 20’ Explicació de la pràctica Aula Pb-
Camp 2 h 25’
Reconeixement de les roques que contenen els minerals en qüestió
Jardí de roques de la UdG i voltants
Laboratori 2 h 15’
Reconeixement de propietats de minerals i d’elements en roques Aula/laboratori Pb-
7.3.2.1. Bloc 1. Introducció
Els primers 20 minuts de la pràctica es realitzen a l’aula Pb-33, en la qual es fa una introducció per a marcar els objectius que es proposen amb la seva realització, a més a
més de descriure breument les tasques que s’han dur a terme, les quals s’han dividit en els tres blocs esmentats. En aquest bloc introductori s’exposa quins són els minerals bàsics escollits, a partir dels quals es desenvolupen tots els treballs a realitzar en aquest exercici. Aquests són:
- El quars (SiO 2 )
- El guix (CaSO 4 2H 2 O)
- La calcita (CaCO 3 )
- El feldspat alcalí (K(AlSi 3 O 8 ; elements: Al, K, Na, O, Si)
- Les miques (K(Mg,Fe2+^ ) 3 [(OH) 2 (Al, Fe3+^ )Si 3 O 10 )]
7.3.2.2. Bloc 2. Camp. El Jardí de Roques de la UdG i voltants
El segon bloc de la pràctica, amb una durada prevista de 2 h 25’, es du a terme al Jardí de roques de la UdG i als seus voltants.
Al Jardí de Roques cal observar els diferents monòlits exposats, primer des d’una distància mitjana/curta, per tal de ser capaços de diferenciar-hi, en cadascun dels blocs, les característiques següents:
- Color predominant
- L’existència o absència de superfícies d’estratificació
- L’existència o absència de fractures (diàclasis)
- L’existència o absència de vetes de mineralització, les quals solen ser estructures lineals de diferent color (més clar o més fosc) que el del bloc original.
Posteriorment cal observar, en una superfície de cada bloc il·luminada de forma adient, els monòlits amb una lupa de mà, per tal de diferenciar-hi:
- L’existència d’una sola espècie mineral o de diverses (no cal saber, a priori , de quins cristalls es tracta, sinó de distingir-los pel color i l’aspecte extern).
- En el cas de les vetes de mineralització, si s’escau, fer el mateix.
- Observar si hi ha altres elements a la roca que no siguin minerals (fòssils, etc.)
Al Jardí de Roques hi ha dotze blocs que es troben enumerats i tres monòlits sense enumeració. Cal que feu una taula per a cadascun dels quinze monòlits i que en la mateixa hi apunteu les observacions que hi heu fet. La taula pot ser del tipus següent:
Mostra (bloc, monòlit)
Color Característiques
Sup. Estrat.: Sí/No Fract.: Sí/No Vetes mineral.: Sí/No Esp. Minerals: Una/Diverses Esp. Minerals (vetes): Una/Diverses Altres elements: Sí/No
Mostra (bloc, monòlit) Color^ Característiques
Sup. Estrat.: Sí/No Fract.: Sí/No Vetes mineral.: Sí/No Esp. Minerals: Una/Diverses Esp. Minerals (vetes): Una/Diverses Altres elements: Sí/No
Mostra (bloc, monòlit) Color^ Característiques
Sup. Estrat.: Sí/No Fract.: Sí/No Vetes mineral.: Sí/No Esp. Minerals: Una/Diverses Esp. Minerals (vetes): Una/Diverses Altres elements: Sí/No
Mostra (bloc, monòlit)
Color Característiques
Sup. Estrat.: Sí/No Fract.: Sí/No Vetes mineral.: Sí/No Esp. Minerals: Una/Diverses Esp. Minerals (vetes): Una/Diverses Altres elements: Sí/No
Mostra (bloc, monòlit)
Color Característiques
Sup. Estrat.: Sí/No Fract.: Sí/No Vetes mineral.: Sí/No Esp. Minerals: Una/Diverses Esp. Minerals (vetes): Una/Diverses Altres elements: Sí/No
Mostra (bloc, monòlit) Color^ Característiques
Sup. Estrat.: Sí/No Fract.: Sí/No Vetes mineral.: Sí/No Esp. Minerals: Una/Diverses Esp. Minerals (vetes): Una/Diverses Altres elements: Sí/No
Mostra (bloc, monòlit) Color^ Característiques
Sup. Estrat.: Sí/No Fract.: Sí/No Vetes mineral.: Sí/No Esp. Minerals: Una/Diverses Esp. Minerals (vetes): Una/Diverses Altres elements: Sí/No
Mostra (bloc, monòlit)
Color Característiques
Sup. Estrat.: Sí/No Fract.: Sí/No Vetes mineral.: Sí/No Esp. Minerals: Una/Diverses Esp. Minerals (vetes): Una/Diverses Altres elements: Sí/No
Mostra (bloc, monòlit) Color^ Característiques
Sup. Estrat.: Sí/No Fract.: Sí/No Vetes mineral.: Sí/No Esp. Minerals: Una/Diverses Esp. Minerals (vetes): Una/Diverses Altres elements: Sí/No
Pel que fa a les mostres enumerades, podeu consultar la seva descripció a la web https://geocamb.udg.edu/jardi-de-roques-de-la-udg/.
Una vegada realitzada aquesta tasca, es tracta sobretot d’haver identificat quines mostres de roca contenen les espècies minerals (5) esmentades en l’apartat 7.3.2.1.
Ompliu les taules següents:
Mineral Roca i epígraf al jardí
Tipus i subtipus de roca
Usos
Quars
Mineral Roca i epígraf aljardí^ Tipus i subtipus deroca Usos
Guix
Mineral Roca i epígraf al jardí
Tipus i subtipus de roca
Usos
Calcita
Mineral
Roca i epígraf al jardí
Tipus i subtipus de roca Usos
Feldspat
Estructura Roques emprades
Roques afins al Jardí de Roques
7.3.2.3. Bloc 3. Laboratori. Determinació de propietats dels minerals i
relació amb les seves aplicacions
L’última part de la pràctica, amb una durada prevista de 2 h 15’, es du a terme al laboratori (Pb-33). Determinarem les propietats de quatre dels cinc minerals que són objecte d’estudi en aquest exercici. Aquests són:
- A. La calcita (CaCO 3 )
- B. El feldspat alcalí (KAlSi 3 O 8 ; elements: Al, K, Na, O, Si)
- C. El guix (CaSO 4 2H 2 O)
- D. El quars (SiO 2 )
Els paràmetres que estudiarem en cada mineral són els següents:
Color, diafanitat, color de la ratlla, lluïssor, exfoliació i fractura.
El color d’un mineral respon a la longitud d’ona de la llum que absorbeix (si té una diafanitat transparent o translúcida) o que reflecteix (si és opac). La majoria de minerals presenten una gran variabilitat en el color a causa de les impureses de la seva composició, així que el color extern no es pot considerar com un bon element de diagnosi. Observeu la mostra a simple vista i amb una lupa de sobretaula, i anoteu-ne el color i la diafanitat.
El color de la ratlla és el que mostra la pols d’un mineral, que sempre és el mateix per a una determinada espècie, i és per tant una bona característica identificativa. Rasqueu lleugerament la mostra amb un punxó i fixeu-vos en el color de la pols que deixa. Si no en deixa, feu el mateix amb una placa de vidre, i si no, rasqueu la mostra sobre una placa de porcellana.
La lluïssor és l’aspecte de la superfície d’un mineral quan reflecteix la llum blanca que hi incideix. A grans trets pot ser metàl·lica, no metàl·lica o mat. En el segon cas hi ha unes quantes variants: les més comunes són lluïssor vítria (similar a la del vidre, és molt freqüent), adamantina (molt més brillant que el vidre), nacrada (similar a la de les perles), resinosa, sedosa i grassa (d’aspecte greixós).
Si al mineral es reconeixen superfícies preferents de trencament, amb unes orientacions concretes, es diu que presenta exfoliació. Aquesta pot ser laminar, fibrosa, prismàtica, tabular, cúbica, octaèdrica, dodecaèdrica o romboèdrica. Si no es trenca segons cap patró geomètric específic, es diu que el mineral presenta fractura. Aquesta pot ser irregular, terrosa, polsinosa o concoidal. Per determinar l’exfoliació o la fractura no cal trencar la mostra: utilitzeu una lupa de sobretaula per examinar-ne de prop la superfície.
Diafanitat Lluïssor Exfoliació Fractura Transparent Translúcid Opac
Metàl·lica No metàl·lica
- Vítria
- Adamantina
- Nacrada
- Resinosa
- Sedosa
- Grassa Mat (sense lluïssor)
Laminar Fibrosa Tabular Prismàtica Cúbica Octaèdrica Dodecaèdrica Romboèdrica
Irregular Terrosa Polsinosa Fibrosa/estellosa Concoidal
Duresa
És la resistència que ofereix un mineral a ser ratllat, tallat o perforat. L’escala de Mohs estableix relacions de duresa entre minerals o objectes per assignar-los un valor relatiu comprès entre 1 (duresa mínima) i 10 (duresa màxima). Un mineral ratlla els de duresa inferior i és ratllat pels de duresa superior.
Rasqueu una mica la mostra de mineral progressivament amb objectes de duresa, primer baixa i cada cop més gran, fins a esbrinar quina duresa té. Comenceu fent servir l’ungla, i continueu amb una moneda de coure (moneda de 10, 20 o 50 cèntims), un punxó metàl·lic, un fragment de vidre i una placa de porcellana. Tot seguit podeu utilitzar algun dels minerals de l’equip de duresa per afinar amb major precisió la mesura. Tingueu en compte que un cop ratllat el mineral, ja no té sentit provar-ho amb elements de duresa superior.
Duresa relativa de Mohs
Mineral tipus Objectes de duresa coneguda 1 Talc 2 Guix 2,5 Ungla 3 Calcita 3,5 Moneda de coure 4 Fluorita 4,5 Clau metàl·lic 5 Apatita 5 Punta de ganivet d’acer 6 Ortosa 5,5 Vidre 7 Quars 6,5 Placa de porcellana 8 Topazi 9 Corindó 10 Diamant
Densitat
És la relació entre el pes del mineral i el seu volum. Peseu la mostra seca. Prepareu un volum conegut d’aigua corrent en un vas de precipitats. No l’ompliu fins dalt, ja que hi submergireu totalment la mostra i no ha de vessar. Anoteu el volum d’aigua que ha desallotjat la mostra. La densitat s’expressa en g/cm 3. Repetiu l’operació per un total de tres rèpliques i calculeu-ne la mitjana.
Efervescència
Sobre una mostra de cadascun dels minerals, col·locats dins un recipient de porcellana, aboqueu-hi una gota d’àcid clorhídric diluït (HCl 10%). Observeu si es produeix efervescència (forta, feble o nul·la). En cas afirmatiu, escriviu la reacció química que es
Ompliu la taula següent:
Mostra de roca
Minerals principals
Altres elements Nom^ Tipus i subtipus 1 2 3 4 5 6
7.3.3. Propietats i aplicacions
En base a tots els treballs que heu efectuat, incloent-hi les consultes bibliogràfiques, feu una relació final, a modus de taula, entre cadascun dels minerals i roques estudiats, les seves propietats principals i els usos que se’n fa a la societat:
Mineral/roca Propietats Usos Observacions
7.3.4. Recull i tractament de dades.
Us fem avinents que aquesta part de minerals i roques no ha de constar en l’informe corresponent a les altres activitats realitzades al llarg de la setmana. Això no obstant:
- Cada grup, en acabar la pràctica, ha de mostrar al professor el dossier en què es reflecteixen els treballs efectuats, especialment pel que fa a les taules.
- El dossier treballat s’ha d’entregar, via moodle , com a recull de pràctiques. No es pot entregar fet a mà. Cal emetre les respostes i omplir les taules amb Word i entregar-ho en format Pdf.
