GEOL 3025: Cap. 3 Prof. Lizzette Rodríguez Materia y Minerales GEOL 3025: Cap. 3 Prof. Lizzette Rodríguez

Minerales: Componentes basicos de las rocas Por definicion un mineral: Aparece de forma natural Debe ser inorganico Debe ser un solido Debe poseer una estructura interna ordenada (atomos dispuestos segun un modelo definido) Debe tener composicion quimica definida Roca Masa solida de material mineral, o parecida a mineral, que aparece de forma natural como parte de nuestro planeta Agregado de varias clases de minerales

Composicion de los minerales Elementos Componentes basicos de los minerales Se conocen 112 elementos (92 aparecen de forma natural) Atomos Particulas mas pequenas de la materia Conserva todavia las caracteristicas de un elemento

Cont. Composicion de los minerales Estructura atomica Region central llamada el nucleo Consiste de protones (cargas +) y neutrones (cargas neutrales) Electrones Particulas de cargas (–) que rodean el nucleo Crean zonas esfericas de carga (–) denominadas niveles de energia o capas. Numero atomico - #p+ en el nucleo

Estructura atomica

Cont. Composicion de los minerales Enlaces quimicos Fuerza de atraccion que une los atomos Forma un compuesto combinando 2 o mas elementos Enlaces ionicos Se transfieren uno o mas e- de valencia (e- mas externos, que intervienen en enlaces quimicos) desde un atomo a otro, para formas iones Anion – atomo que capta un e- extra y adquiere una carga (-) Cation – atomo que pierde un e- y adquiere una carga (+) Compuestos ionicos consiten de un arreglo ordenado de iones con cargas opuestas

Halita – NaCl (sal de mesa)

Cont. Composicion de los minerales Enlace covalente Los atomos comparten e- para alcanzar neutralidad electrica Generalmente son mas fuertes que los ionicos H2O – compuesto de los elementos gaseosos H y O Otros enlaces Puede haber compuestos ionicos y covalentes dentro del mismo compuesto Enlaces metalicos – los e- de valencia son libres para migrar de un ion a otro Ej. en Au, Cu, Al, Ag

Enlace covalente

Enlaces metalicos e- se mueven alrededor de los núcleos sin restricciones e- compartidos entre muchos núcleos Alta conductividad eléctrica y de calor

Cont. Composicion de los minerales Isotopos y radioactividad Numero de masa = #p+ + #no en un atomo Isotopo = atomo que exhibe variacion en su numero de masa (#no varia) Ej. C tiene 3 isotopos: C-12, C-13, C-14 Algunos atomos tienen nucleos inestables (ej. C-14) y emiten particulas y energia en un proceso llamado desintegracion radioactiva

Estructura de los minerales Disposicion ordenada de atomos quimicamente unidos para formar una estructura cristalina concreta En compuestos formados por iones, el arreglo atomico interno esta determinado principalmente por el tamano de los iones

Empaquetamiento geometrico ideal para iones (+) y (-) de varios tamanos

Cont. Estructura de los minerales Polimorfos 2 o mas minerales con la misma composicion quimica, pero diferentes estructuras cristalinas Ej. diamente y grafito: minerales de C, calcita y aragonito: minerales de CaCO3 Cambio de fase = transformacion de un polimorfo por otro

Propiedades fisicas de los minerales Principales propiedades diagnosticas Determinadas por la observacion o realizando una prueba sencilla Las principales propiedades fisicas usadas para identificar muestras de minerales son: forma cristalina, brillo, color, dureza, exfoliacion o fractura, peso especifico

Cont. Propiedades fisicas de los minerales Forma cristalina Expresion externa de un mineral que refleja la disposicion interna ordenada de los atomos El crecimiento de cristales es a veces interrumpido por la competicion por el espacio Cristales cubicos de pirita

Cont. Propiedades fisicas de los minerales Brillo (“luster”) Aspecto o la calidad de la luz reflejada de la superficie de unn mineral 2 categorias Metalica – aspecto de metales No metales – se describen con adjetivos como: vitreo, perlado, sedoso, resinoso, terroso (mate)

Galena (PbS) tiene brillo metalico

Cont. Propiedades fisicas de los minerales Color Propiedad diagnostica poco fiable Es muy variable, por cambios en la quimica del mineral – ligeras impurezas Ej. cuarzo – rosa, purpura (amatista), blanco, negro (ahumado) Coloracion exotica produce gemas – causada por la inclusion de impurezas, como iones extranos, en la estructura cristalina Coloracion inherente – ej. azufre - amarillo y malaquita - verde

Cuarzo (SiO2)

Cont. Propiedades fisicas de los minerales Raya (“streak”) Color de un mineral en polvo Se optiene frotando a traves del mineral con una pieza de porcelana, llamada placa de raya Ayuda a distinguir el brillo metalico Esta propiedad no cambia, asi que es mas fiable que el color Dureza (“hardness”) Medida de la resistencia de un mineral a la abrasion o al rayado Escala de Mohs de dureza – escala estandar Escala relativa

Placa de raya

Escala Mohs de dureza

Cont. Propiedades fisicas de los minerales Exfoliacion – “Cleavage” Tendencia de un mineral a romperse a lo largo de planos de enlaces debiles Produce superficies planas y brillosas Se describe por las formas geometricas resultantes Numero de planos Angulos a los cuales se producen los planos

Direcciones de exfoliacion comunes

Micas – 1 plano de exfoliacion

Fluorita, halita y calcita – exfoliacion perfecta

Cont. Propiedades fisicas de los minerales Fractura Ausencia de exfoliacion cuando un mineral se rompe Ej. cuarzo Fractura irregular y fractura concoide (se rompen en superficies curvas lisas) Peso especifico (“specific gravity”) Cociente entre el peso de un mineral y el peso de un volumen igual de agua Valor promedio = 2.7 Ej. galena = 7.5, oro de 24 quilates ~ 20

Fractura concoidal

Cont. Propiedades fisicas de los minerales Otras propiedades Magnetismo (ej. magnetita) Sabor (ej. halita – sal) Tacto (ej. talco y grafito) Elasticidad (ej. micas) Maleabilidad (ej. oro) Birrefraccion (ej. calcita) Reaccion quimica con acido clorhidrico (efervescencia en calcita) Olor

Grupos minerales Se conocen cerca de 4000 minerales Minerales formadores de rocas Minerales comunes que forman la mayor parte de las rocas en la corteza terrestre Compuestos principalmente de 8 elementos, los cuales forman mas del 98% de la corteza continental

Abundancia relativa de los 8 elementos mas comunes en la corteza continental

Cont. Grupos minerales Silicatos Grupo mineral mas comun Cubre la mayoria de los minerales formadores de rocas Muy abundante (>90% de corteza terrestre), debido al gran % de Si y O en la corteza Contiene tetraedros Si-O Componente basico fundamental 4 iones de O que rodean a un ion de Si mucho menor Ion complejo con carga de -4: SiO4-4

Tetraedro Si-O

Cont. Grupos minerales Otras estructuras de silicatos Tetraedros sencillos se unen para formar varias estructuras: Tetraedro aislado Cadenas sencillas Cadenas dobles Estructuras laminares

Minerales mas comunes de corteza terrestre

Silicatos comunes Silicatos claros (no ferromagnesianos) Color claro y peso especifico ~2.7 Grupo de los feldespatos Grupo mineral mas comun 2 planos de exfoliacion que se cortan a 90o, relativamente duros (6) y brillo entre vitreo y perlado Compuesto por una red tridimensional formada cuando atomos de Si adyacentes comparten atomos de O Miembros mas comunes: ortosa (feldespato potasico) y plagioclasa (feldespato de Na y Ca) Se distinguen por sus estriaciones

Silicatos comunes

Feldespato potasico – Ortosa (orthoclase)

Plagioclasa

Cont. Silicatos claros Cuarzo Unico mineral comun de los silicatos formado completamente de Si y O: SiO2 Duro, resistente a la meteorizacion y no muestra exfoliacion Muestra fractura concoide Forma a menudo cristales hexagonales Impurezas (diversos iones) causan que se encuentre en diferentes colores

Cont. Silicatos claros Moscovita Minerales de la arcilla Miembro comun de la familia de las micas Color claro y brillo perlado Exfoliacion perfecta en una direccion En laminas finas, es transparente Minerales de la arcilla Arcilla – termino que describe una variedad de minerales complejos, que tiene estructura laminar Grano muy fino, originados como productos de meteorizacion quimica de otros silicatos Constituyen gran % del suelo y son casi la mitad del volumen de las rocas sedimentarias Ej. caolinita – se usa para fabricar porcelana y papel satinado

Cont. Silicatos oscuros (ferromagnesianos) Grupo de olivino Silicatos de T elevada Color entre negro y verde oliva, con brillo vitreo y fractura concoidal Compuesto por tetraedros individuales unidos por iones de Fe y Mg

Cont. Silicatos oscuros Grupo de los piroxenos Componentes importantes del manto 2 direcciones de exfoliacion que se cortan en un angulo de casi 90o Estructuras de cadena simple con iones de Fe y Mg Augita es el miembro mas comun

Cont. Silicatos oscuros Grupo de los anfiboles Estructuras de cadenas dobles con una variedad de iones 2 angulos de exfoliacion: 60o y 120o Hornblenda es el miembro mas comun

Angulos de exfoliacion de augita y hornblenda

Cont. Silicatos oscuros Biotita Familia de las micas – color negro Excelente exfoliacion en una direccion Granate Brillo vitreo y fractura concoidal Forma a menudo cristales equidimensionales en las rocas metamorficas

Minerales no silicatados Suelen subdividirse en clases segun el anion o el anion complejo que los minerales tienen en comun, ej. oxidos – O-2 8% de la corteza terrestre Constituyentes de rocas sedimentarias en cantidades significativas

Cont. Minerales no silicatados Carbonatos Compuestos por el ion carbonato (CO3-2) y uno o varios iones positivos Mas comunes: calcita (CaCO3) y dolomita (CaMg(CO3)2) Constituyentes principales de las calizas y dolomias

Cont. Minerales no silicatados Muchos tienen valor economico Ejemplos: Hematita y magnetita (oxidos - menas importante de Fe) Halita (sal comun) Esfalerita (sulfuro – mena de zinc) Cobre nativo (elemento nativo – mena de Cu)

Magnetita Cobre nativo