MINERALOGIA

MINERALOGÍA

M.C. Muñoz Cervera Universidad de Alicante

Descriptores del BOE para Geología. 2º Bachillerato Contenidos

Criterios evaluación

Estándares de aprendizaje evaluables

Bloque 2. Minerales, los componentes de las rocas Materia mineral y concepto de mineral.

1. Describir las propiedades que caracterizan 1.1. Identifica las características que a la materia mineral. Comprender su determinan la materia mineral, por medio de Relación entre estructura cristalina, variación como una función de la estructura actividades prácticas con ejemplos de composición química y propiedades de los y la composición química de los minerales. minerales con propiedades contrastadas, minerales.

Reconocer la utilidad de los minerales por relacionando la utilización de algunos sus propiedades. minerales con sus propiedades.

Clasificación químico-estructural de los minerales.

2. Conocer los grupos de minerales más 2.1. Reconoce los diferentes grupos Formación, evolución y transformación de los minerales.

Estabilidad e inestabilidad mineral.

Procesos geológicos formadores de minerales y rocas: procesos magmáticos, metamórficos, hidrotermales, supergénicos y sedimentarios

importantes según una clasificación químico minerales, identificándolos por sus estructural. Nombrar y distinguir de visu, características físico-químicas. Reconoce por diferentes especies minerales. medio de una práctica de visu algunos de los minerales más comunes.

3. Analizar las distintas condiciones físicoquímicas en la formación de los 3.1. Compara las situaciones en las que se minerales. Comprender las causas de la originan los minerales, elaborando tablas evolución, inestabilidad y transformación según sus condiciones físicoquímicas de mineral utilizando diagramas de fases estabilidad. Conoce algunos ejemplos de sencillos. evolución y transformación mineral por medio de diagramas de fases.

4. Conocer los principales ambientes y procesos geológicos formadores de 4.1. Compara los diferentes ambientes y minerales y rocas. Identificar algunos procesos geológicos en los que se forman los minerales con su origen más común: minerales y las rocas. Identifica algunos magmático, metamórfico, hidrotermal, minerales como característicos de cada uno supergénico y sedimentario. de los procesos geológicos de formación.

Objetivos 1- Comprender el concepto de mineral 2- Comprender la relación de la estructura y la composición de los minerales con las propiedades.

3-Conocer la clasificación de minerales 4- Conocer los principales grupos de minerales y algunos minerales representativos de cada grupo en especial los formadores de rocas 5- Identificar de visu los minerales más representativos por sus características.

¿Qué es un mineral?

Sólido homogéneo por naturaleza con una composición química definida (pero generalmente no fija) y una disposición atómica ordenada.

¿Qué es un mineral?  Sólido  Natural (inorgánico, bioinducido)  Composición química  Estructura interna ordenada

¿Qué es un mineral?  Sólido  Natural  Composición química  Estructura interna ordenada

PROPIEDADES IDENTIFICACIÓN

USOS

Composición química  Expresada mediante una fórmula química definida pero no fija. Matizar el carácter no fijo en la mayoría de los minerales.(Elementos traza, inclusiones, sol. solidas)  Relacionarlo con conceptos básicos de química:  Abundancia  Elementos químicos, átomos, isótopos…  Radio iónico, valencia…(Tabla periódica)  Tipos de enlace (iónico, covalente, metálico, f. de V.)  Poliedros de coordinación (Tetragonal, octaédrico, cúbico,etc.)

Radio iónico  Es el radio de un átomo cuando ha ganado o perdido electrones adquiriendo la estructura electrónica del gas noble más cercano.

Numero de coordinación y poliedros de coordinación N.C. es el número de iones o átomos más próximos a uno central

NC FORMA GEOMÉTRICA 2

Lineal

Rx:Ry = < 0,155

3

Triangular

= 0,155-0,225

4

Tetraédrica

= 0,225-0,441

6

Octaédrica

8 12

Cúbica ECC y EHC

= 0,414-0,732 = 0,732-1,000 =>1

La relación de radios indica la coordinación mas estable

Enlaces Recordatorio Fuerzas eléctricas (o enlace químico)  IONICO atracción electrostática entre iones de carga opuesta  COVALENTE átomos diferentes comparten los mismos electrones  METALICO los átomos están unidos entre si por una nube de electrones  VAN DER WAALS moléculas neutras unidas mediante débiles fuerzas residuales

Enlaces PROPIEDADES

IÓNICO

COVALENTE

METÁLICO

Intensidad

Fuerte

Muy fuerte

Moderado

Mecánica

Dureza moderada

Dureza grande

Dureza pequeña

Eléctrica

Malos conductores

Aislantes

Buenos conductores

Térmica

P.f. moderado

P.f. alto

P.f. variable

Solubilidad

Alta

Muy baja

Insolubles

Estructura

No direccional Coordinación alta

Direccional Coordinación baja

No direccional Simetría baja

Ejemplos

Halita - Calcita

Diamante - Esfalerita

Cobre – Oro

Abundancia de los elementos quĂ­micos Si 14.4%

S Al Ca 3.0%1.4%1.0% O 50.7%

Fe 15.2% Mg 15.3% Abundancias Tierra

Abundancias Corteza

Estructura interna ordenada  Formada por átomos o moléculas ordenados espacialmente. (sistema cristalino)  De forma homogénea (celdilla unidad, red, periodicidad, simetría)  Algunos presentan anisotropía (variaciones en las propiedades físicas dependiendo de la dirección)  Polimorfismo (Aragonito-Calcita) e isomorfismo (Calcita-Dolomita)

ÂżQuĂŠ propiedades tienen los minerales

Forma y hábito  Forma como reflejo del orden interno  conjunto de caras, aristas y vértices, p.e. cubo, tetraedro..

 Hábito aspecto individual o en agregados de cristales cómo reflejo de medio de formación  Individual: Isométricos, no isométricos (aplanados, alargados)  Agregados: Muy variados, ver materiales.

Brillo Aspecto general de la superficie de un mineral cuando se refleja la luz.

METÁLICO

NO METÁLICO

Brillo Aspecto general de la superficie de un mineral cuando se refleja la luz.

METÁLICO

• opacos, reflejan totalmente la luz • huella negra o muy oscura

NO METÁLICO  colores claros  Transparentes o translúcidos  huella incolora o color muy débil.

• Vítreo: brilla como el vidrio: cuarzo o turmalina

• Resinoso: Tiene el brillo de la resina: azufre o blenda

• Graso: Parece como cubierto por una película de grasa: nefelina, cuarzo masivo

• Nacarado: si se parece al brillo de las perlas, ligeramente irisado: el talco.

•

Adamantino: si posee un brillo muy intenso como el diamante: la cerusita y la anglesita.

• Sedoso: sí brilla como la seda; típico de los materiales fibrosos: yeso fibroso, malaquita y serpentina

Color El color es la respuesta del ojo al intervalo de luz visible del espectro electromagnĂŠtico

Color  Minerales Idiocromáticos: colores característicos relacionados con su composición, útil como medio de identificación.  Minerales Alocromáticos: rango de colores dependiendo de la presencia de impurezas, inclusiones o elementos traza cromóforos.

Minerales idiocromรกticos

Hematites: rojo

Magnetita: negro

Clorita: verde

Turquesa: azul claro

Epidota: verde

Lapislรกzuli: azul oscuro

Malaquita: verde brillante

Cobre nativo: rojo cobrizo

Minerales alocromáticos  BERILO: Ciclosilicato. Be3Al2(SiO3)6 .

Aguamarina. Berilo azul. Fe2+

Morganita. Berilo rosa.

Mn 2+

Heliodoro. Berilo amarillo. Fe y U

Esmeralda. Berilo verde. Cr

Berilo rojo

Goshenita. Berilo incoloro

Minerales alocromĂĄticos ď&#x201A;´ CUARZO SiO2

Cristal de roca

Cuarzo lechoso

Cuarzo ahumado

Cuarzo Citrino

Jacinto de Compostela

Amatist a

Minerales alocromáticos  CORINDÓN: Al2O3

Rubí.

Al2O3:Cr

Zafiro. Al2O3:Cr3+, Ti3+

Densidad y Peso específico

DENSIDAD La densidad de una sustancia se define como masa (m) por unidad de volumen (v).



PESO

ESPECÍFICO (ó densidad

relativa) Es la relación entre el peso de una sustancia en el aire y el peso del volumen igual de agua a 4ºC*.

G

Usualmente se mide en g/cm3

Al ser una relación de densidades, no tiene unidades. *4ªC es la Tº de máxima densidad del agua

¿Por qué es importante saber el peso específico de un mineral?  Porque está directamente relacionado con la naturaleza de los átomos y la densidad del retículo cristalino.

Empaquetamientos más compactos

Mayor peso específico Composición atómica con elementos mas pesados

POLIMORFOS: Minerales con la misma fórmula química, como por ejemplo la calcita y el aragonito, tienen idéntica composición química (CaCO 3) y sin embargo diferente peso específico.

ARAGONITO • Peso específico: 2,95 • Nº de coordinación : 9 Sistema cristalográfico: Rómbico • Color: Incoloro, blanco, rojizo, amarillento, pardo claro, normalmente traslúcido • Dureza: 3,5 a 4 en la escala de Mohs Exfoliación: prismática

CALCITA  Peso específico: 2,70 - 2,72  Nº de coordinación : 6 Sistema cristalográfico: Trigonal  Color: Incoloro, blanco, amarillento, verde, pardo o coloreado en tonos claros  Dureza: 3 en la escala de Mohs Exfoliación: romboédrica.

MINERALES ISOESTRUCTURALES: Minerales con la misma fórmula química, como por ejemplo la calcita y la dolomita, tienen idéntica estructura pero distinta composición química.

• DOLOMITA CaMg(CO3)2 • Peso específico: 2,8 – 3,10 • Nº de coordinación : 6 • Sistema cristalográfico: Trigonal • Color: Blanco a gris • Dureza: 3,5 a 4 en la escala de Mohs Exfoliación: prismática

CALCITA Ca(CO3)2  Peso específico: 2,70 - 2,72  Nº de coordinación : 6  Sistema cristalográfico: Trigonal  Color: Incoloro, blanco, amarillento, verde, pardo o coloreado en tonos claros  Dureza: 3 en la escala de Mohs Exfoliación: romboédrica.

Pesos específicos Hematites

5,20 - 5,26

Circón

4,67 - 4,73 4,15 - 4,21

Almandino

3,93 - 4,17

Esfalerita

3,90 - 4,10

Corindón

4,02

Malaquita

3,90 - 4,03

Andradita

3,81 - 3,87

Piropo

3,65 - 3,80

Crisoberilo

3,50 - 3,80

Espinela

3,60

Topacio

3,40 - 3,60

Diamante

3,52

Esfena

3,50 - 3,54

Epidota

3,30 - 3,45

Forsterita Jadeíta Zoisita

3,30 3,30 - 3,50 3,36

Diópsido

3,20 - 3,30

Enstatita

3,20 - 3,50

Fluorita

3,18

Apatito

3,15 - 3,20

Andalucita

3,16 - 3,20

Turmalina

3,00 - 3,20

Turquesa

2,60 - 2,80

Lazurita

2,40 - 2,75

Berilo

2,67 - 2,82

Labradorita

2,70 - 2,74

Calcita

2,70 - 2,72

Escapolita

2,55 - 2,74

Cuarzo

2,65 - 2,66

Albita

2,62 - 2,65

Calcedonia

2,58 - 2,62

Serpentina

2,60 - 2,80

Ortoclasa Ópalo

2,56 2,00 - 2,15

Minerales pesados < 2,9

4,40

Espesartina

Minerales ligeros

Fayalita

El peso específico es muy importante en la identificación de las piedras preciosas, ya que sus muestras pueden dañarse con otro tipo de métodos.

Por ejemplo, una piedra que parece un diamante pesa 9,75 quilates* (ct. carats) en el aire y 6,07 quilates cuando se sumerge en agua. El peso específico de la muestra será: 9,75 / 9,75-6,07 = 2,65 = G

El peso específico del diamante es 3,52

*un quilate equivale a 0,200 g; es decir, 1 g son 5 quilates.

Dureza Dureza (H) es la resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayada.

Lápices de dureza

• Pueden fluir plásticamente, el rayado da lugar a una ranura o surco.

• Pueden reaccionar con una microfractura (rotura a escala muy fina).

Escala de dureza de Mohs Escala basada en 10 minerales corrientes de manera que con estos valores se puede, por comparaciรณn, definir la dureza relativa de cualquier mineral.



Se debe tener en cuenta un mineralque: más blando que otro deja partículas (huella) sobre el segundo, confusión huella-raya.

 algunos minerales se alteran frecuentemente en superficie.  otros que son pulverulentos, granulares o astillosos pueden romperse y quedar aparentemente rayados.  existen otras escalas que son más cuantitativas y que se basan en la aplicar una presión fija con un punzón sobre la superficie del mineral o material. Knoop.

Huella Es el color del polvo fino que deja un mineral cuando se raya sobre una placa de porcelana porosa (placa de huella, dureza 7.

Cuando arrastramos la muestra para producir una raya, se divide en cristales microscĂłpicos orientados al azar, y las pequeĂąas impurezas no afectan en gran medida a la absorciĂłn de luz.

La huella es un diagnรณstico importante para los materiales opacos y coloreados con dureza menor de 7 en la escala de Mohs.

Exfoliación

Es la tendencia que poseen ciertos minerales a romperse paralelamente a los planos atómicos de menor resistencia de la estructura cristalina.

En la mayoría de los minerales los enlaces entre átomos no son igualmente fuertes en todas las direcciones de su estructura.

Al describir una exfoliación deben darse: Calidad: perfecta, buena, regular, etc.

Dirección: índices cristalográficos de la forma a la que es paralela la exfoliación •

pinacoidal (basal) (001),

•

prismática (110),

•

cúbica (001), etc.

Perfecta: dos direcciones, generando una superficie lisa y regular (ej: micas)

Buena: Dos direcciones perpendiculares entre sĂ­ (ej: Ortosa)

Ninguna: (ej: olivino)

La fractura se produce cuando no hay planos de debilidad preferentes, la ruptura del mismo no sigue generalmente una dirección cristalográfica determinada.

Hay cinco clases diferentes de fracturas: • Concoidal.

• Fibrosa o astillosa.

• Ganchuda.

• Desigual o irregular.

• Terrosa.

â&#x20AC;˘ Fractura concoidal Presenta superficies suaves y lisas (ej. Cuarzo)

• Fractura fibrosa o astillosa Rotura “desordenada” con entrantes y salientes puntiagudos, como lo haría la madera (ej. Rosasita)

â&#x20AC;˘ Fractura ganchuda Rotura segĂşn una superficie irregular, dentada o con filos puntiagudos (ej. Plata)

â&#x20AC;˘ Fractura desigual o irregular Rotura en superficies bastas e irregulares, sin pauta concreta (ej. Pirita)

â&#x20AC;˘ Fractura terrosa Presenta una superficie con aspecto granuloso o pulverulento (Ej. Aluminita)

Particiรณn

La partici贸n se produce cuando un cristal rompe por una superficie demasiado regular para poder denominarla fractura pero no lo suficientemente planar y repetitiva para ser una exfoliaci贸n.

Puede producirse por: - presi贸n - una macla - o un proceso de desmezcla

No todos los ejemplares de un determinado mineral exhiben partici贸n.

Olor, tacto, sabor

OLOR ¿CÓMO SE PERCIBE EL OLOR EN LOS MINERALES? Los minerales en seco no desprenden olor, no obstante, lo podemos percibir por:  Fricción  Golpe  Humedeciendo con agua  Por liberación de algún ingrediente volátil:  A través del calor  Por reacción con ácidos

Tipos de olores

Tipos de olores RAFANÁCEO

ALIÁCEO

SULFUROSO

Olor a rábano en descomposición.

Es bastante fuerte y picante, y se produce cuando se calientan minerales que contienen selenio, como la aguilarita o la francisita, un sulfuro y un óxido respectivamente.

Olor característico a ajo, se obtiene por fricción de la arsenopirita, y por calor de otros compuestos también arsenicales.

Propio del azufre nativo. Se obtiene por fricción y calentamiento. También la pirita y otros sulfuros desprenden ese olor cuando se los calienta.

Francisita

Aresenopirita

Azufre nativo

Tipos de olores BITUMINOSO

FÉTIDO

ARCILLOSO

Olor propio de los betunes, es debido a hidrocarburos.

Olor del ácido sulfhídrico, semejante al de huevos podridos. Se emite por la fricción de algunas variedades de cuarzo y calcita, y por reacción química de la galena con el ácido clorhídrico.

Olor del barro húmedo. Se obtiene de la serpentinita y las arcillas entre otros minerales, cuando se los humedece con agua o hasta con el simple aliento.

Hidrocarburos

Galena

Serpentinita

TACTO Es la sensaciรณn que se produce cuando los minerales son explorados con las manos en distintas direcciones.

Tipos de tacto UNTUOSO

SUAVE

ASTILLOSO

Mineral que responde como si tuviera una película aceitosa por encima. Se conoce también como graso u oleoso, y es característico del talco, el grafito y la molibdenita.

Semejante a la sensación de acariciar la porcelana o el vidrio liso. Es común en la mayoría de los cristales cuando se los toca en la dirección de sus caras enteras. Cuando éstas están rotas, el tacto cambia a astilloso.

Forma más agresiva del tacto mineral, ya que puede llegar a producir corte en la piel. Es característico de las direcciones opuestas a las de exfoliación en las micas.

Talco

Arcilla margosa

Mica

Tipos de tacto LISO

ÁSPERO

FRÍO

Sensación comparable al tacto de una madera bien lijada. La mayoría de los minerales muestran este tacto, cuando no presentan caras cristalinas.

Las caras de ruptura de los feldespatos tienen este tipo de tacto.

Abrupto, rugoso, desigual... Es más frecuente en rocas que en minerales, pero puede mencionarse para algunas presentaciones de la limonita, la hematita u otros óxidos.

En general, todos los minerales son fríos, algunos lo son de manera más notable, como por ejemplo los pertenecientes al grupo de los metálicos y las piedras preciosas de mayor valor.

Feldespato

Limonita

Aluminio

SABOR  ¿QUÉ MINERALES PUEDEN RECONOCERSE POR EL SABOR? Se reconocerán por su sabor solo aquellos que son solubles en agua.  ¿CÓMO SE PRUEBA EL SABOR DE UN MINERAL? Se prueba humedeciendo con la puntita de la lengua su dedo meñique y frotando con él el mineral.

Luego llevará ese dedo a un su lengua y probará el sabor.

Tipos de sabores ÁCIDO

ALCALINO

ASTRINGENTE

Sabor agrio del ácido sulfúrico.

Propio del azufre y sus compuestos.

Parecido al gusto del bicarbonato de sodio, pero algo dulzón. Lo podemos encontrar en el bórax.

Sensación de sequedad y propio de compuestos de aluminio.

Azufre

Borax

Aluminio

Tipos de sabores AMARGO

FRESCO

METÁLICO

Sabor desagradable como la carnalita. Si se combina con un cierto toque salado, lo encontramos también en la epsomita y la silvina.

Sabor propio de las arcillas que son también astringentes en mayores cantidades.

Sabor a clavo.

Común en la calcantita.

Carnalita

Arcilla

Calcantita

Tipos de sabores

PICANTE Sabor a pimienta, sigue perdurando tras probarlo.

Se atribuye a la melanterita.

Melanterita

SALINO Sabor a sal.

Como ejemplo tenemos la halita, aunque lo ostentan otros minerales, como la nitratina.

Nitratina

Magnetismo . Resultado de propiedades atómicas específicas de cierto número de elementos químicos. (susceptibilidad magnética, comportamiento frente a campo magnético) Se puede identificar algunos minerales que son atraídos por un imán (magnetita)

Solubilidad . Efervescencia o no frente al HCl diluido en frio y/o en caliente. Por ejemplo para diferenciar calcita, dolomita, aragonito.

Fluorescencia . Minerales fluorescentes son los que se hacen luminiscentes cuando se exponen a la acción de los rayos ultravioleta, rayos X o rayos catódicos.

Minerales fosforescentes son los que no pierden la luminiscencia después de cortar la excitación.

Minerales fluorescentes: Fluorita, Calcita, Escapolita, Diamante, ...

ÂżCĂłmo se clasifican los minerales?

Clasificaciones actuales La clasificación de minerales de J. D. Dana surge mitad del siglo XIX, cuando todos los minerales fueron divididos en clases, en función de sus aniones o grupos de aniones predominantes.

El desarrollo de las técnicas de difracción de rayos X permitió conocer las estructuras cristalinas y emplearlas para las clasificaciones mineralógicas. Permitió precisar y crear subdivisiones basadas en criterios cristalográficos dentro de las clases definidas según criterios químicos (silicatos) Actualmente en muchos países se utiliza la clasificación de Strunz basada en la clásica de J. D. Dana, atendiendo a criterios estructurales, químicos y geoquímicos o genéticos: Los términos existentes en cada grupo o en cada serie se corresponden con la especie mineral.

Clasificaciones actuales  En la actualidad, las clasificaciones consideran criterios:  químicos en función de sus aniones o grupos de aniones predominantes.  estructurales son imprescindibles, aunque no resuelven todos los problemas (Grupo de la sílice SiO 2 el cuarzo es un óxido clasificado como silicato por su estructura).  Clasificación de Strunz http://webmineral.com/strunz.shtml#.WcgpAshJbIU  Clasificación de Dana http://webmineral.com/danaclass.shtml#.WcgpgMhJbIU

Los trabajos de la I.M.A (Asociación mineralógica internacional) y la C.N.M.M.N. (Comisión de Nombres de Minerales y Minerales Nuevos) realizan las clasificaciones atendiendo a criterios: Estructurales -para establecer en las clases, los tipos estructurales (tipos de fórmula) -la subdivisión de los silicatos en subclases.

Químicos y geoquímicos o genéticos -para establecer los grupos y series (problemas por la continua revisión de estructuras, composiciones y procesos de formación de materiales).

En base a esto, los minerales se dividen en clases según el anión o grupo aniónico predominante.

Estas clases son: Elemento nativos, sulfuros, sulfosales, óxidos, haluros, carbonatos, nitratos, boratos, fosfatos, sulfatos, volframatos y silicatos.

Estas se subdividen en familias, basándose en los tipos químicos, y la familia a su vez se divide en grupos, que presentan gran similitud cristalográfica y estructural. El grupo está formado por especies, que pueden formar series entre sí. Una especie puede subdividirse en variedades.

Clasificaciones actuales Concepto de variedad : Distintos aspectos que puede presentar una especie debido a: - pequeñas variaciones en la composición química (cambios de color ) - presentarse con diferentes hábitos característicos.

Las formas polimórficas, de una determinada sustancia, no constituyen variedades, siendo cada una de ellas, una especie distinta (polimorfos del cuarzo con leves diferencias estructurales).

La sustitución isomórfica, las diferentes denominaciones que se dan a los términos de una serie isomórfica no suelen estar fijadas de una forma muy estricta. Surgen tanto especies como variedades, conviene estar atentos a la normativa de la IMA en este sentido.

Estructura de los Silicatos

Elementos: Si y O Enlace 50 % covalente – iónico Poliedros de sílice Diferentes formas de unirse: clasificación

Estructura de los Silicatos

Clasificaciรณn de los silicatos NESOSILICATOS - tetraedros aislados Olivino Granate Aluminosilicatos SOROSILICATOS - tetraedros en estructuras dobles Epidota CICLOSILICATOS - Silicatos en anillos Turmalina INOSILICATOS - tetraedros en cadenas Piroxenos Anfiboles

 FILOSILICATOS - tetraedros en capas

 TECTOSILICATOS – tetraedros en armazón tridimensional

Micas

Cuarzo

Arcillas

Feldespatos Feldespatoides

Enlaces: https://www.mindat.org/ http://webmineral.com/ http://nrmima.nrm.se/ http:// www.igme.es/ZonaInfantil/guiasDida.htm#Prof - http:// www.foro-minerales.com/forum/foro-minerales.php - http://www2.uned.es/cristamine/inicio.htm -