MINERALOGÍA SISTEMÁTICA: SILICATOS

Importancia de los silicatos El 92% de los minerales de la corteza terrestre son silicatos 3% 8%

Estructura fundamental de los silicatos 2- Polimerización

Clasificación de los Silicatos Distribución de los tetraedros de SiO4 Clase Distribución de los tetraedros de SiO4 Composición Unitaria Ejemplo mineral Nesosilicatos (tetraedros aislados SiO4) (SiO4)4- Olivino Sorosilicatos (2 tetraedros unidos por un oxigeno, relación 7:2) (Si2O7)6- Epidoto Ciclosilicatos (+ de 2 tetraedros unidos por oxígenos, relación 1:3) (Si6O18)12- Berilo

Clasificación de los Silicatos Distribución de los tetraedros de SiO4 Clase Distribución de los tetraedros de SiO4 Composición Unitaria Ejemplo mineral Inosilicatos (tetraedros unidos por oxígenos formando cadenas, relación 2:6 y relación 4:11) (SiO3)2- (Si4O11)6- Piroxenos Anfíboles Filosilicatos (tetraedros unidos por tres oxígenos, formando láminas, relación 2:5 ) (Si2O5)2- Micas Tectosilicatos (tetraedros unidos por cuatro oxígenos, relación 1:2) (SiO2)0 Cuarzo, Feldespatos

Silicatos 4 6 8 12 Coordinación de los elementos comunes en los silicatos Las relaciones de radio entre los elementos comunes y el oxigeno en los silicatos determina su número de coordinación y su posición en la estructura de los silicatos Si4+, Al3+ Mn2+, Fe3+, Fe2+, Mg2+, Ti4+, Al3+ Na+, Ca2+, K+ K+

Cualquier silicato corriente puede ser expresado por esta fórmula Silicatos Cualquier silicato corriente puede ser expresado por esta fórmula Cationes medianos coord. 6: Mg+, Fe3+o 2+, Mn2+, Al3+, Ti4+ Oxígeno Xm Yn (ZpOq)Wr Grupos aniónicos adicionales: F-, Cl-, (OH)- etc. Cationes grandes con carga débil coor. 8: Ca, Na+, K+, Rb, Ba, Li, Cationes chicos con fuerte carga coord 4: Si4+, Al+3

Clasificación de los Silicatos Distribución de los tetraedros de SiO4 Clase Distribución de los tetraedros de SiO4 Composición Unitaria Ejemplo mineral Nesosilicatos (tetraedros aislados SiO4) (SiO4)4- Olivino Sorosilicatos (2 tetraedros unidos por un oxigeno, relación 7:2) (Si2O7)6- Epidoto Ciclosilicatos (+ de 2 tetraedros unidos por oxígenos, relación 1:3) (Si6O18)12- Berilo

Silicatos Nesosilicatos: Tetraedros independientes SiO4 Enlaces iónicos Posiciones catiónicas M1 y M2 = Mg y Fe Cationes intersticiales coordinados octaédricamente projection Empaquetamiento atómico denso Alto peso específico y dureza No tienen direcciones pronunciadas de exfoliación Olivino(100)

Grupo del Zircón Grupo de la Fenaquita Grupo del Al Grupo del Granate CLASIFICACIÓN Grupo del Zircón Zircón ZrSiO4 Grupo del Al Andalucita Al2 SiO5 Silimanita Al2 SiO5 Cianita Al2 SiO5 Topacio Al2(SiO4)(F, OH)2 Estaurolita Fe2Al9O6 (SiO4)4(O, OH)2 Grupo de la Humita Condrodita-Mg5(SiO4)2(F, OH)2 Datolita-CaB(SiO4)(OH) Esfena-CaTiO(SiO4) Cloritoide (Fe,Mg),Al4O2(SiO4)(HO)4 Grupo de la Fenaquita Fenaquita Be2(SiO4) Willemita Zn2(SiO4) Grupo del Olivino Fosterita-Fayalita -(Fe, Mg)2(SiO4) Grupo del Granate Piropo Mg3Al2(SiO4)3 Almandino Fe3Al2(SiO4)3 Espesartina Mn3Al2(SiO4)3 Uvarovita Ca3Cr2(SiO4)3 Grosularia Ca3Al2(SiO4)3 Andradita Ca3Fe2(SiO4)3

Nesosilicatos Grupo del Olivino Ortorrómbico Son comunes en las rocas ígneas máficas y ultramáficas (gabro peridotita, basaltos). La dunita está casi enteramente formada por olivino de alta temperatura. Fayalita en rocas metamórficas ricas en hierro y granitos alcalinos Fosterita en mármoles dolomíticos H= 6,5-7; G= 3,27-4,37; color verde amarillo a verde castaño al aumentar el Fe. Transparente a traslúcido Usos: Gema, y como arena refractaria para la fundición Fayalita Forsterita

Nesosilicatos Grupo del Granate Sistema cúbico. Almandino Uvarovita Sistema cúbico. Generalmente son euhedrales cristalizan en la clase hexaquisoctaédrica En rocas metamórficas (esquistos micáceos y gneis), en las peridotitas del manto, en skarns Rocas ígneas de altas presiones ricas en aluminio H=6,5-7,5; G=3,5-4,3; Brillo vítreo a resinoso; Color rojo-verde, negro; raya blanca; transparente a translúcido Usos: Gemas, abrasivos Subespecies isoestructurales: Piropo Mg3Al2(SiO4)3 Almandino Fe3Al2(SiO4)3 Espesartina Mn3Al2(SiO4)3 Uvarovita Ca3Cr2(SiO4)3 Grosularia Ca3Al2(SiO4)3 Andradita Ca3Fe2(SiO4)3 Grosularia Piropo

Nesosilicatos Polimorfos de Al Grupo del Aluminio Silimanita Cianita Polimorfos de Al Se encuentran en rocas alumínicas metamórficas como esquistos, hornfels. Cianita H=5 G=3,55-3,66/ Sillimanita H=6-7; G=3,23 y Andalucita H=7 =G3,16 Usos: Gemas, bujías de motores, abrasivos Andalucita Al2 SiO5 (Ortorrómbico) Silimanita Al2 SiO5 (Ortorrómbico) Cianita Al2 SiO5 (Triclínico) Topacio Al2(SiO4)(F, OH)2 Estaurolita Fe2Al9O6 (SiO4)4(O, OH)2 Andalucita La presencia de uno u otro polimorfo aportan una idea sobre las condiciones de temperatura y presión, indicadores de grados de metamorfismo

Clasificación de los Silicatos Distribución de los tetraedros de SiO4 Clase Distribución de los tetraedros de SiO4 Composición Unitaria Ejemplo mineral Nesosilicatos (tetraedros aislados SiO4) (SiO4)4- Olivino Sorosilicatos (2 tetraedros unidos por un oxigeno, relación 7:2) (Si2O7)6- Epidoto Ciclosilicatos (+ de 2 tetraedros unidos por oxígenos, relación 1:3) (Si6O18)12- Berilo

Sorosilicatos Estructura (Ej. Epidota) Grupos de Si2O7 Tetraedros unidos por sus vértices + tetraedros independientes y cadenas de octaedros formados por AlO6 y AlO4 Celda unidad Posición octaédrica adicional fuera de las cadenas

Sorosilicatos Clasificación Isoestructurales

Sorosilicatos Allanita (Ca,Ce,Fe) Grupo de la Epidota Clinozoisita-Epidoto (Ca,Al,Fe) Monoclínicos alargados según su eje b Peculiar color verde pistacho, exfoliación perfecta, H=6,7; G= 3,25; Brillo=vítreo Metamorfismo regional, de contacto, retrógrado Epidotización: metasomatismo de baja temperatura (en venas) Uso: Gema Allanita (Ca,Ce,Fe) Monoclínico H=5,5-6; G=3, 5-4,2; Brillo submetálico, Color castaño a negro Radiactivo Como mineral accesorio de rocas ígneas Epidoto Clinozoisita Alanita

Clasificación de los Silicatos Distribución de los tetraedros de SiO4 Clase Distribución de los tetraedros de SiO4 Composición Unitaria Ejemplo mineral Nesosilicatos (tetraedros aislados SiO4) (SiO4)4- Olivino Sorosilicatos (2 tetraedros unidos por un oxigeno, relación 7:2) (Si2O7)6- Epidoto Ciclosilicatos (+ de 2 tetraedros unidos por oxígenos, relación 1:3) (Si6O18)12- Berilo

Ciclosilicatos Estructura (Ej. Turmalina) Anillos Si6O18 alrededor de cuyo centro alternan Na+ y OH-. Intercalados con los anillos están las láminas de grupos BO3 triangulares. Los grupos octaédricos (Li, Mg, Al)O4(OH)2 enlazan conjuntamente los anillos de Si6O18 y los grupos BO3

De tres T De cuatro T De seis T Ciclosilicatos Clasificación BENITOITA BaTi(Si3O9) De cuatro T PAGODITA Ca2Cu2Al2Si4O12 De seis T CORDIERITA (Mg,Fe)2Al4Si5O18.H2O BERILO Be3Al2(Si6O18) TURMALINA (Na,Ca)(Li,Mg,Al)(Al,Fe,Mn)6(BO3)(Si6O18)(HO)

Ciclosilicatos Propiedades Físicas BERILO (BeAl) CORDIERITA (Mg, Fe, Al) TURMALINA (Na, Mg-Li-Fe, Al)(BO3) Sistema hexagonal frecuentemente estriado Prismático Parting perpendicular al alargamiento eje c H= 7,5-8; G=2,65-2,8; Color variable, Rocas graníticas, en pegmatitas, esquistos micáceos Se usa como gema, es la principal fuente de Be, que se usa en la fabricación de un metal ligero (aeronáutica) Sist. Ortorrómbico. Maclas pseudohexagonales prismáticas H =7-7,5; G= 2,6-2,66; Diferentes tonalidades de azul transparente a translúcido; Brillo vítreo Se distingue en corte delgados Rocas metamórficas de contacto y de metamorfismo regional (con granate y sillimanita). Se usa como gema = Zafiro de agua o dicroita. Sistema hexagonal, cristales prismáticos, estriados verticalmente, con parting H=7-7,5; G=3-3,25; Brillo vítreo a resinoso. Pegmatitas graníticas Usos: gemas, es piezoeléctrica y se emplea en calibradores de presión

Variedades de Berilo morganita esmeralda aguamarina heliodoro

Rica en Fe se denomina Chorlo (negra); Mg, (dravita); Li (elbaita), colores suaves con tonos verdes (verdelita), rojos (rubelita), azul (indicolita).

Ciclosilicatos CORDIERITA

Clasificación de los Silicatos Distribución de los tetraedros de SiO4 Clase Distribución de los tetraedros de SiO4 Composición Unitaria Ejemplo mineral Inosilicatos (tetraedros unidos por oxígenos formando cadenas, relación 2:6 y relación 4:11) (SiO3)2- (Si4O11)6- Piroxenos Anfíboles Filosilicatos (tetraedros unidos por tres oxígenos, formando láminas, relación 2:5 ) (Si2O7)6- Micas Tectosilicatos (tetraedros unidos por cuatro oxígenos, relación 1:2) (Si6O18)12- Cuarzo, Feldespatos

PIROXENOS Inosilicatos de cadenas simples: SiO3 Fórmula general : W1-P (X,Y)1+P Z2O6 Donde W = Ca2+ Na+ X = Mg2+ Fe2+ Mn2+ Ni Li+ Y = Al3+ Fe3+ Cr3+ Ti4+ Z = Si4+ Al3+ Son anhidros y de alta temperatura

T O T Inosilicatos Estructura Cadenas simples de SiO3 que corren paralelamente al eje c y doble cadena octaédrica a la cual están ligadas. Las cadenas se unen por enlaces iónicos. Bandas T-O-T. T Posiciones catiónicas M1 y M2 M1 = octaedro regular M2 = poliedro irregular O T

Color blanco a verde claro. La augita Inosilicatos Monoclínico y Ortorrómbico H=5,5-6 G=3,2-3,6 Clivaje bueno en 2 direcciones Rocas ígneas básicas : peridotitas, gabros, noritas, basaltos (Hipersteno). Comúnmente se los encuentra asociados a olivino y plagioclasa Metamórficas (Diópsido) Wollastonita Diopsido Color blanco a verde claro. La augita es negra Augita Monoclínicos Enstatita Color gris, amarillo, verde y castaño Ortorrómbicos Hiperstena

Clasificación de los Silicatos Distribución de los tetraedros de SiO4 Clase Distribución de los tetraedros de SiO4 Composición Unitaria Ejemplo mineral Inosilicatos (tetraedros unidos por oxígenos formando cadenas, relación 2:6 y relación 4:11) (SiO3)2- (Si4O11)6- Piroxenos Anfíboles Filosilicatos (tetraedros unidos por tres oxígenos, formando láminas, relación 2:5 ) (Si2O7)6- Micas Tectosilicatos (tetraedros unidos por cuatro oxígenos, relación 1:2) (Si6O18)12- Cuarzo, Feldespatos

ANFÍBOLES Inosilicatos de cadenas dobles: Si4O11 Fórmula general W0-1 X2 Y5 [Z8O22] (OH, F, Cl)2 W = Na+ K+ X = Ca2+ Na+ Mg2+ Fe2+ (Mn Li) Y = Mg2+ Fe2+ Mn2+ Fe3+ Al3+ Ti4+ Z = Si4+ Al3+ Son hidratados, menos estabilidad térmica con respecto a los piroxenos que son más refractarios

OH- T O T Inosilicatos Libro 22.22a Estructura Doble cadena Si4O11 dirigida paralelamente al eje c y banda octaédrica ligada a ella. (Banda T-O-T: doble de anchas en relación con la de los piroxenos). OH- T Ej. Hormblenda : (Ca, Na)2-3 (Mg, Fe, Al)5 [(Si,Al)8O22] (OH)2 O azul = anillos de tetraedros Si, Al morado= M1 rosa = M2 Celeste = M3: estas posiciones albergan cationes con cordinación 6: octaedros T Libro 22.22a

Inosilicatos Clasificación Ca-Mg-Fe Anfíbol “cuadrilátero” Libro 22.23a Tremolita Ferroactinolita Ca2Mg5Si8O22(OH)2 Actinolita Ca2Fe5Si8O22(OH)2 Monoclínico Clinoanfíboles Antofilita Cummingtonita-grunerita Grunerita Mg7Si8O22(OH)2 Fe7Si8O22(OH)2 Ortorrómbico Orthoanfíboles

Inosilicatos Propiedades Físicas Usos: Asbestos, piedras preciosas Antofilita Tremolita-Actinolita Hornblenda Ortorrómbico Monoclínico Clivaje perfecto en 2 direcciones H: 5,5 – 6 G: 2,85-3,2 H:5-6 G: 3-3,4 Brillo: vítreo Brillo: vítreo-sedoso Color: gris, varias tonalidades de verde y pardo Color: de blanco a verde Color: verdoso oscuro a negro Rocas metamórficas (metamorfismo de rocas ígneas ultrabásicas Actinolita: característica de facies de esquistos verdes Mineral petrográfico importante. Constituyente de rocas ígneas y metamórficas (anfibolitas) Antofilita Tremolita Hornblenda Usos: Asbestos, piedras preciosas

Ocurrencias de los anfíboles Inosilicatos Ocurrencias de los anfíboles Tremolita (Ca-Mg) en mármol, skarns Actinolita (Ca-Fe-Mg) ocurre en rocas con bajo grado metamórfico y rocas ígneas básicas Ortoanfíboles y cummingtonite-grunerite (todos Ca-free, ricos en Mg-Fe) son metamórficos (de rocas ultrabásicas y sedimentarias) La hormblenda ocurre en un amplia variedad de rocas ígneas y metamórficas Los anfíboles sódicos son metamórficos de zonas de subducción Alta P/T, de rocas denominadas esquistos azules Riebeckite es común en granitoides sódicos

Similitudes y diferencias de los anfíboles y piroxenos Inosilicatos Similitudes y diferencias de los anfíboles y piroxenos Los piroxenos y anfíboles son similares en: Ambos están formados por cadenas de tetraedros SiO4 La dimensión c de la celda unidad, vale aproximadamente 5,2 Å Las cadenas están conectadas por los cationes octaédricos Los mismos cationes se presentan en ambos grupos Las formas ricas en Ca son monoclínicas Las formas pobres en Ca son ortorrómbicas Color, brillo y dureza similares Los piroxenos y anfíboles son similares en: Presencia de (OH)- en los anfíboles Peso específico e índice de refracción más bajos en los anfíboles Cristales con diferentes hábitos: piroxeno: prismas gruesos, anfíboles: cristales alargados, aciculares Los piroxenos cristalizan a T° más elevadas que los anfíboles Sus clivajes son diferentes y se relacionan directamente con la estructura de la cadena subyacente

Inosilicatos Piroxeno Anfíbol b a Los ángulos de clivaje basal son de aprox. 90° en piroxenos y de 120° en anfíboles. Libro 22.24

Clasificación de los Silicatos Distribución de los tetraedros de SiO4 Clase Distribución de los tetraedros de SiO4 Composición Unitaria Ejemplo mineral Inosilicatos (tetraedros unidos por oxígenos formando cadenas, relación 2:6 y relación 4:11) (SiO3)2- (Si4O11)6- Piroxenos Anfíboles Filosilicatos (tetraedros unidos por tres oxígenos, formando láminas, relación 2:5 ) (Si2O7)6- Micas Tectosilicatos (tetraedros unidos por cuatro oxígenos, relación 1:2) (Si6O18)12- Cuarzo, Feldespatos

Estructura (Ej. Muscovita) Filosilicatos Estructura (Ej. Muscovita) - Tetrahedros SiO4 polimerizados en hojas: [Si2O5] - La mayor parte son hidratados. Los tetraedros se unen formando hexágonos y en los centros de los mismos, a la altura del oxígeno apical, se ubican los oxidrilos - Enlazados a esta red regular de oxígenos apicales y grupos OH de composición (Si2O5OH)3- se ubica una lámina de octaedros regulares.

Filosilicatos Mg6(OH)12 6 OH -6 y su carga neta es cero 6 Mg +12 LA HOJA OCTAEDRICA Mg6(OH)12 y su carga neta es cero Hoja tipo “Brucita” 6 OH -6 6 Mg +12 Hoja Trioctaédrica

Filosilicatos Al4(OH)12 y su carga neta es cero Hoja tipo “Gibbsita” LA HOJA OCTAEDRICA Al4(OH)12 y su carga neta es cero Hoja tipo “Gibbsita” 6 OH -6 4 Al +12 Hoja Dioctaédrica

Filosilicatos Trioct. Dioc. Clasificación Capas T-O o T-O-T son eléctricamente neutras y están enlazadas por fuerzas débiles de Van der Waals

Serpentina: Mg3 [Si2O5] (OH)4 Filosilicatos Serpentina: Mg3 [Si2O5] (OH)4 Hojas T y Hojas trioctaédricas (Mg2+) = Capas apiladadas T-O (OH) en el centro de los anillos Monoclínico Rocas ígneas y metamórficas Yellow = (OH) T O - T O - T O vdw vdw

Serpentina Octahedros son un poco más grande que el tetradro y por eso se pliegan T-O layers (after Klein and Hurlbut, 1999). Antigorita se mantiene como una hoja dado que alternan los segmentos de curvatura opuesta Crisotila (variedad fibrosa) no lo hace y tiende a enrrollarse en tubos

Kaolinita: Al2 [Si2O5] (OH)4 Filosilicatos Kaolinita: Al2 [Si2O5] (OH)4 Hojas T y Hojas O dioctaédricas de (Al3+) = Capas T-O (OH) en el centro de los anillos T Triclínico Arcilla: meteorización o alteración hidrotermal de feldespatos T O - T O - T O vdw vdw Yellow = (OH)

Talco: Mg3 [Si4O10] (OH)2 Filosilicatos T O T - T O T - T O T Hojas T – Hojas trioctaédricas (Mg2+) – Hojas T = Capas apiladas T-O-T Monoclínico Rocas metamórficas de bajo grado T O T - T O T - T O T vdw vdw Yellow = (OH)

Pirofilita: Al2 [Si4O10] (OH)2 Filosilicatos Pirofilita: Al2 [Si4O10] (OH)2 HojasT – Hojas dioctaédricas (Al3+) – Hojas T = capas T-O-T Monoclínico Rocas metamórficas (con cianita) T O T - T O T - T O T vdw vdw

Muscovita: K Al2 [Si3AlO10] (OH)2 Filosilicatos Muscovita: K Al2 [Si3AlO10] (OH)2 Hoja T – Hoja dioctaédrica (Al3+) – Hoja T - K Monoclínico Granitos y pegmatitas graníticas, esquistos micáceos T O T K

Sustitución de Mg por Al Filosilicatos CLORITA: (Mg, Fe)3 [(Si, Al)4O10] (OH)2 (Mg, Fe)3 (OH)6 T - O - T - (brucita) - T - O - T - (brucita) - T - O - T – Muy hidratada (OH)8, Estable a muy bajas temperaturas (bajo grado metamórfico: indicadora de facies de esquistos verdes, constituyente de rocas ígneas: alteración de minerales máficos) Mg Hojas octaédricas: di/di tri/tri mixtas: di/tri, or tri/di (tri) Al - Mg 14 Å Mg Sustitución de Mg por Al (en hoja de hidróxido) = 1 carga +

Filosilicatos Propiedades Físicas Hábito hojoso-escamoso, Una dirección de clivaje dominante. Son blandos H=2, G= 2,5-2,8; Láminas flexibles de extensión indefinida; Son hidratados En rocas ígneas (micas), sedimentarias (caolinita) y metamórficas (flogopita, serpentina) Usos Serpentinas: antiguamente como amianto. En joyería y marmolería. Grupo de los minerales arcillosos: se utilizan en la fabricación de cerámicos, ladrillos, en barreras de impermeabilización de RSU y peligrosos; lodos de inyección de petróleo; en represas; la caolinita en la carga del papel. Perfumería (talco).