COMPONENTES DE LAS ROCAS

Presentación del tema: "COMPONENTES DE LAS ROCAS"— Transcripción de la presentación:

1 COMPONENTES DE LAS ROCAS
LOS MINERALES, COMPONENTES DE LAS ROCAS

2 natural sólido cristalino MINERAL inorgánico homogéneo propiedades
constantes composición fija

3 MINERALES: Son sustancias puras. Su composición química se expresa mediante una fórmula. Son homogéneos en sus propiedades. ROCAS: Son agregados de uno o más minerales (mezclas). Su composición no se puede expresar mediante una fórmula. No son homogéneas en sus propiedades.

4 Casi todos los sólidos tienen una estructura interna cristalina.

5 La materia cristalina se caracteriza por la disposición
ordenada de las partículas en el espacio. Algunos sólidos no tienen una disposición ordenada de sus partículas (sólidos amorfos).

6 PROPIEDADES DE LA MATERIA
CRISTALINA Periodicidad: Repetición de una serie de partículas o motivos según una dirección. Simetría: Repetición de un motivo mediante un centro, reflexión o giro. Anisotropía: El valor de sus propiedades vectoriales varía según la dirección.

7 FORMACIÓN DE CRISTALES EN LA NATURALEZA
Por evaporación de una disolución acuosa: halita, yeso. Por enfriamiento de un fundido (magma): cuarzo, feldespatos. Por sublimación de vapores: azufre. Por transformaciones en estado sólido: minerales metamórficos. La forma externa ideal de un sólido cristalino es un cristal, que es un sólido geométrico regular con caras y aristas. El crecimiento de un cristal dependerá del espacio disponible, el tiempo y el reposo.

8 CRISTALOGRAFÍA 1. Elementos de simetría CENTRO EJES PLANOS

9 CENTRO DE SIMETRÍA de un cristal (C) es un punto imaginario, situado en el centro del cristal (en rojo), tal que, cualquier línea imaginaria que pase por él, determina en su intersección con la superficie del cristal dos puntos equivalentes (situados a la misma distancia del centro) (en verde). Se denomina EJE DE SIMETRÍA a una línea imaginaria, que pasa por el centro del cristal, tal que, al girar el cristal sobre esa línea 360º, se repite (el cristal) un cierto nº de veces. Se define PLANO DE SIMETRÍA como una superficie que divide al cristal en dos partes simétricas (son, con respecto a ese plano, imágenes especulares).

10 2. Celdilla unidad Se define como celdilla unidad, la porción más simple de la estructura cristalina que, al repetirse mediante traslación, reproduce todo el cristal.

11 Celdilla genérica Celdilla cúbica Las longitudes de las aristas de la celdilla se designan, habitualmente, por las letras a, b y c, y se denominan longitudes axiales. Los ángulos que forman las caras entre sí se designan por a, b y g, y se denominan ángulos interaxiales. Estos 6 valores (3 longitudes y 3 ángulos) son conocidos globalmente como parámetros reticulares o cristalinos.

12 3. Sistemas cristalinos Los cristalógrafos han demostrado que sólo existen 7 tipos de poliedros capaces de rellenar, por repetición, todo el espacio: los denominados sistemas cristalinos.

13 CRISTALOQUÍMICA En la realidad cada nudo de la red lo
ocupa un átomo, ion, grupo iónico o molécula que se mantienen unidos mediante enlaces químicos.

14 1. Edificios cristalinos iónicos
Enlace iónico: fuerza eléctrica entre iones de distinto signo. Número de coordinación: número de aniones que rodean a un catión. En general, la tendencia es a formar estructuras lo más densas posibles.

15 3 4 rc/ra = 0,15 – 0,22 rc/ra = 0,22 – 0,41 6 8 rc/ra = 0,73 – 1 rc/ra = 0,41 – 0,73

16 Fluorita Ca F2 Halita Na Cl Yeso Ca SO4 Blenda Zn S Calcita Ca CO3

17 PROPIEDADES DE LOS MINERALES IÓNICOS:
Tienen un elevado punto de fusión. Son rígidos y frágiles. Fundidos o disueltos son buenos conductores de la electricidad. Muchos son solubles en agua.

18 2. Edificios cristalinos covalentes
La estructura cristalina está formada por una red continua de enlaces covalentes. Enlace covalente: dos átomos comparten uno o más pares de electrones para completar el último nivel electrónico.

19 El cuarzo (Si O2) tiene una estructura similar a la del diamante en la que cada
átomo de silicio está unido a cuatro átomos de oxígeno. Propiedades de los sólidos de red covalente: muy duros y frágiles, elevada temperatura de fusión, insolubles en disolventes comunes y malos conductores de la electricidad.

20 3. Edificios cristalinos metálicos
Enlace metálico: unión entre átomos metálicos y los electrones de valencia que se mueven libremente alrededor de ellos. Es característico de los elementos metálicos. Propiedades: - Buenos conductores de la electricidad y el calor. - Dúctiles y maleables. - En general, tienen elevada densidad a causa del alto grado de empaquetamiento de la red cristalina (número de coordinación alto). Ejemplos: oro, plata, cobre, pirita (Fe S2)

21 3. Edificios cristalinos mixtos
En un mismo edificio cristalino los átomos, iones o moléculas están unidos mediante distintos tipos de enlace. En muchos minerales hay más de un tipo de enlace manteniendo el edificio cristalino. El tipo de enlace que prevalece en un edificio cristalino determina, en gran medida, algunas propiedades de los minerales: dureza, conductividad eléctrica, punto de fusión, solubilidad, etc. Fuerzas de van der Waals Red cristalina del grafito Enlace covalente C-C

22 El diamante y el grafito
son dos minerales distintos que tienen la misma composición química (polimorfos). ¿Qué determina sus distintas propiedades? Explica su distinta dureza, densidad y conductividad eléctrica.

23 LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES
Dependen de la composición química y de la estructura cristalina. FÍSICAS Forma o hábito Densidad Conductividad eléctrica Magnetismo ÓPTICAS Brillo Transparencia Color Raya Luminiscencia Doble refracción MECÁNICAS Dureza Fractura Exfoliación Tenacidad o cohesión

24 Describe el aspecto macroscópico que presentan los cristales
HÁBITO CRISTALINO Describe el aspecto macroscópico que presentan los cristales individuales de un mineral y también la manera en la que los cristales de un mineral se presentan en agregados. Pirita. 2. Yeso. 3. Yeso. 4. Mica. 5. Calcita. 6. Cuarzo. 7. Hematites. 8. Pirolusita.

25 HÁBITO CRISTALINO Pirita Yeso Yeso Mica Calcita Cuarzo Pirolusita
Hematites Cúbico. 2. Acicular. 3. Fibroso. 4. Hojoso. 5. Romboédrico. 6. Prismático. 7. Botrioidal. 8. Dendrítico.

26 Maclas: son agrupaciones
simétricas de cristales idénticos. Aragonito (prisma pseudohexagonal). Yeso (punta de flecha)

27 DENSIDAD Es la masa por unidad de volumen de un mineral. Se expresa en g/cc. Es un dato de gran fiabilidad para la determinación de minerales. Cuanto mayor es el número atómico de los elementos que forman el mineral y más compacto es su ordenamiento interno mayor es la densidad. Identifica un mineral midiendo su densidad.

28 CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
Es la facilidad de un mineral para transmitir la corriente eléctrica. Los metales nativos, los sulfuros y los óxidos metálicos son buenos conductores. La mayoría de los minerales son malos conductores (aislantes). El grafito es un mineral conductor de la electricidad. ¿Sabrías decir por qué? Investiga qué minerales son buenos conductores de la electricidad.

29 MAGNETISMO La magnetita (Fe3 O4) o piedra imán tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el nombre de magnetismo. La magnetita es un imán natural permanente. Paleomagnetismo: bajo la influencia del campo magnético terrestre ciertas rocas que contienen magnetita se magnetizan de forma permanente. Este es el caso de los basaltos del fondo oceánico. Investiga qué minerales y rocas son capaces de desviar la aguja de una brújula.

30 BRILLO Es una propiedad que describe el aspecto que presenta la superficie de un mineral cuando refleja la luz. Puede ser metálico y no metálico. Los minerales con brillo metálico son totalmente opacos a la luz. galena pirita yeso fibroso malaquita grafito cuarzo

31 TRANSPARENCIA Es la propiedad de los minerales de dejar pasar la luz a su través. Los minerales pueden ser transparentes, traslúcidos u opacos. Transparentes: calcita, yeso, cuarzo, diamante. Traslúcido: yeso, blenda. Opaco: galena, pirita

32 La refracción de la luz. Cuando la luz incide sobre un mineral no opaco, parte de la luz se refleja y parte atraviesa el mineral. Esta última sufre, en general, refracción debido a que la velocidad de la luz disminuye al pasar del aire al mineral. El índice de refracción es la relación entre la velocidad de la luz en el aire y la velocidad de la luz en el mineral. O1: ángulo de incidencia. O2: ángulo de refracción. n1: índice de refracción en el medio 1 (aire). n2: índice de refracción en el medio 2 (mineral).

33 DOBLE REFRACCIÓN En los sólidos amorfos y en los minerales del sistema cúbico la refracción de la luz es igual en todas las direcciones (son isótropos). En los minerales anisótropos la velocidad de la luz varía según la dirección y se forman dos rayos refractados (doble refracción). En la calcita (Espato de Islandia) la doble refracción de la luz es tan fuerte que puede observarse con gran facilidad.

34 COLOR Se distinguen dos grupos de minerales: Idiocromáticos Alocromáticos Los minerales idiocromáticos tienen colores característicos relacionados con su composición. En este caso el color es útil como medio de identificación. MINERAL COLOR Magnetita Negro Hematites Rojo Malaquita Verde Calcopirita Amarillo latón Azurita Azul

35 Los minerales que presentan una variedad de colores dependiendo de la presencia de impurezas o de inclusiones se llaman alocromáticos. El cuarzo puro es incoloro (cristal de roca). El cuarzo presenta variedades de diferentes colores como la amatista (contiene Fe3+), el jacinto de Compostela (contiene inclusiones de hematites o limonita), el citrino, el cuarzo lechoso o el cuarzo ahumado. El distinto color del diamante y el grafito, de igual composición, se debe más al tipo de enlaces entre los átomos de carbono que a la composición. La exposición prolongada al aire puede modificar el color de algunos minerales, por lo que conviene examinarlo en una superficie fresca.

36 RAYA Es el color del polvo de un mineral al frotarlo sobre un trozo de porcelana. Es útil para la identificación de minerales que presentan una variedad de colores ya que la raya es una propiedad normalmente constante.

37 LUMINISCENCIA Cualquier emisión de luz por un mineral que no sea por incandescencia.

38 DUREZA Es la resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayada. Es una propiedad vectorial, y un mismo cristal puede presentar distinta dureza dependiendo de la dirección según la cual se les raya. La escala de Mohs es una escala relativa. La escala de Rosiwal es una escala absoluta que expresa la resistencia a la abrasión en pruebas de laboratorio tomando como base el corindón (1000).

39 EXFOLIACIÓN Es la rotura de un mineral dejando dos superficies planas cuando se le aplica la fuerza necesaria. Está muy relacionada con la estructura del cristal y resulta del hecho de que los enlaces son más débiles en ciertas direcciones que en otras. Comprueba la exfoliación del yeso laminar, de la calcita y de la mica.

40 FRACTURA La rotura de un mineral cuando no se producen superficies planas se denomina fractura. Puede ser: Concoidea Fibrosa o astillosa Ganchuda Desigual o irregular Comprueba la fractura del yeso fibroso.

41 TENACIDAD También se llama cohesión y describe el comportamiento del mineral sometido a fuerzas. Se utilizan distintos términos para describir las diversas clases de tenacidad: Frágil: se rompe o pulveriza fácilmente. Cuarzo, azufre. Maleable: se deforma fácilmente en láminas. Oro, cobre. Dúctil: se deforma a hilos. Oro, cobre. Flexible: se dobla, pero no recupera su forma al cesar la fuerza. Elástico: recobra su forma original a cesar la fuerza. Micas.

42 PROPIEDADES QUÍMICAS Sabor. Halita. Silvina. Olor. Azufre. Solubilidad en agua. Yeso, halita, silvina. Reacción con ácidos. La calcita reacciona con el ácido clorhídrico: Ca CO3 + 2 H Cl Ca Cl2 + CO2 + H2O

43 CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES
Los más de 3000 minerales conocidos se agrupan en 8 clases atendiendo a la composición química, en concreto a la naturaleza del grupo aniónico. Las subdivisiones dentro de las clases se realizan atendiendo a criterios estructurales. Las ocho clases de minerales: ELEMENTOS NATIVOS SULFUROS Y SULFOSALES ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS HALUROS CARBONATOS, NITRATOS Y BORATOS SULFATOS, CROMATOS, MOLIBDATOS Y WOLFRAMATOS FOSFATOS, ARSENIATOS Y VANADATOS SILICATOS

44 ELEMENTOS NATIVOS Constituidos por un único elemento químico. Se dividen en: Metales: Au, Ag, Cu, Pt, Fe. Semimetales: As, Bi. No metales: S, C (diamante), C (grafito).

45 Combinaciones no oxigenadas de metales y metaloides con el azufre.
SULFUROS Combinaciones no oxigenadas de metales y metaloides con el azufre. La mayoría de estos minerales son opacos, tiene una elevada densidad y presentan un brillo metálico característico. En general, son buenos conductores del calor y de la electricidad. Muchos sulfuros tienen interés económico por tratarse de menas metálicas. Pirita Calcopirita Galena Cinabrio Blenda ¿De qué metales son mena los siguientes minerales? Busca su fórmula.

46 Algunos minerales de este grupo son importantes menas metálicas.
ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS Minerales en los que el oxígeno y el grupo hidroxilo (OH-), respectivamente, aparecen combinados con uno o más metales. Algunos minerales de este grupo son importantes menas metálicas. Hematites Casiterita Pirolusita Magnetita ¿De qué metales son menas los siguientes minerales? Busca su fómula. ¿Qué características debe cumplir un mineral para ser una gema? Zafiro Rubí Corindón

47 Investiga sobre las minas de sal de la provincia de Cuenca.
HALUROS Son minerales compuestos por iones halógenos electronegativos (especialmente F y Cl) con cationes metálicos, principalmente alcalinos y alcalino-térreos (Na, K, Ca, Mg). Muchos son solubles en agua. En general, son malos conductores del calor y de la electricidad en estado sólido, llegando a una excelente conductividad en estado fundido. Halita Silvina Carnalita Fluorita Investiga sobre las minas de sal de la provincia de Cuenca.

48 La calcita y el aragonito son minerales polimorfos del Ca CO3.
CARBONATOS Minerales constituidos por la unión del grupo aniónico (CO3)2- con cationes metálicos. Los enlaces C-O son covalentes mientras que las uniones entre el carbonato y los cationes metálicos son iónicas. Los carbonatos se disuelven en ácidos desprendiendo CO2 y produciendo efervescencia. Calcita Aragonito Dolomita Siderita Malaquita La calcita y el aragonito son minerales polimorfos del Ca CO3. ¿En qué se diferencian y por qué? Busca la fórmula de los demás minerales.

49 Investiga sobre la actividad minera romana del “lapis specularis”.
SULFATOS Minerales formados por la unión del grupo aniónico (SO4)2- con cationes metálicos. Yeso espejuelo Anhidrita Baritina Investiga sobre la actividad minera romana del “lapis specularis”.

50 FOSFATOS Formados por la unión de un grupo aniónico tetraédrico (PO4)3- con cationes metálicos. Componente mineral de huesos y dientes. Presente en rocas sedimentarias fosfatadas.

51 Abundancia de Minerales en la corteza terrestre
SILICATOS La clase de los silicatos agrupa a más de la tercera parte de los minerales y compone más del 95 % de la corteza terrestre y la totalidad del manto. Son los principales minerales petrogenéticos. Abundancia de Minerales en la corteza terrestre Compuesto % Tipo Rocas SiO2 - Cuarzo 12,0 Tectosilicato y amorfo Ígneas: Granito Riolita Aplita Pegmatita Metamórficas: Gneis Cuarcita Sedimetarias: Areniscas Conglomerados Feldespatos 55,0 Tectosilicato Ígneas: La mayoría lo contienen Metamórficas: Gneis Micacitas Sedimetarias: Areniscas Conglomerados Micas 3,0 Filosilicato Ígneas: Granito. Sienita Metamórficas: Gneis Esquistos Arcillas 1,5 Sedimentarias: Arcillas Margas Meta y Ortosilicatos 15,0 Nesosilicatos Inosilicatos ... Ígneas: Peridotitas . Gabro : basalto Metamórficas: Otros minerales 4,5 Ígneas: Pegmatitas Metamórficas: Sedimentaras: Calizas, evaporitas, Agua 9,0 libre y en cristales

52

53 La unidad estructural básica de los silicatos consta de cuatro átomos de oxígeno dispuestos en los vértices de un tetraedro regular unidos a un átomo de silicio.

54 Los silicatos se clasifican según su estructura:
Nesosilicatos: tetraedros aislados. Sorosilicatos: tetraedros emparejados. Ciclosilicatos: tetraedros formando anillos. Inosilicatos: tetraedros en cadenas. Filosilicatos: tetraedros en láminas. Tectosilicatos: tetraedros en redes tridimensionales.

55

56 Nesosilicatos: Olivino, granate, topacio, circón. Ciclosilicatos: Berilo, turmalina. Inosilicatos de cadena simple: Piroxenos (augita) Inosilicatos de cadena doble: Anfíboles (hornblenda) Filosilicatos: Micas (biotita, moscovita), talco, caolinita (minerales de la arcilla). Tectosilicatos: Feldespatos (ortosa), Plagioclasas (albita) Cuarzo

57 FORMACIÓN, EVOLUCIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE LOS MINERALES
Los minerales se pueden formar en la Naturaleza por: Cristalización a partir de fluidos: Enfriamiento de un magma. Evaporación de una disolución acuosa. Sublimación de un gas. Transformación en estado sólido, propia de los procesos metamórficos. Los minerales son sistemas estables en las condiciones termodinámicas de su formación (presión y temperatura). Cuando éstas cambian los minerales pueden pasar a ser inestables y transformarse en otros distintos.

58 DIAGRAMAS DE FASES Y ESTABILIDAD MINERAL
Los diagramas de fases son gráficas que expresan el comportamiento de sólidos, líquidos y gases ante la variación de características externas, como la presión y la temperatura. Son muy útiles en mineralogía, ya que indican qué mineral es estable para unas condiciones dadas de presión y temperatura.

59 EJEMPLO 1: DIAGRAMA DE FASES DEL AGUA
Componente: H2O Fases: sólido, líquido, vapor. Campo: sólo una fase es estable. Línea: dos fases son estables a la vez. Punto: tres fases son estables a la vez.

60 EJEMPLO 2: DIAGRAMA DE FASES DEL CARBONO
Componente: carbono. Fases: tres fases sólidas, líquido y vapor. Fíjate en los campos de estabilidad del grafito y el diamante y saca tus conclusiones. ¿Se podría transformar grafito en diamante? ¿Por qué es el diamante un 36% más denso que el grafito? ¿Por qué el diamante no se transforma espontáneamente en grafito a la presión de la superficie terrestre (1 atm)?

61 El grafito y el diamante son estables en un amplio rango de temperaturas,
pero a bajas presiones el grafito es la fase estable del carbono, mientras que a altas presiones la fase estable es el diamante. Podemos transformar grafito en diamante elevando la presión a temperatura constante. Al aumentar la presión, la red cristalina del grafito se reordena en una red más compacta, la del diamante, un 36 % más compacta. A presiones elevadas, las redes cristalinas más estables son más compactas. ¿Por qué, entonces, a la presión atmosférica el diamante no se transforma en grafito?

62 La energía de activación es la energía necesaria para cambiar de fase mineral.
En este caso para pasar de diamante a grafito habría que romper enlaces y reorganizar una nueva red cristalina (la energía necesaria para desplazar el libro de la estantería).

63 EJEMPLO 3: DIAGRAMA DE FASES DE LA SÍLICE (SiO2).
Qué polimorfo se espera que tenga mayor densidad, ¿el cuarzo beta o la tridimita? ¿Qué polimorfo de la sílice esperarías encontrar en la corteza profunda o en los cráteres de impacto de meteoritos? Razona tu respuesta.

64 EJEMPLO 4: DIAGRAMA DE FASES DEL Al2 SiO5.
Estos tres polimorfos son frecuentes en las rocas metamórficas. Una roca metamórfica estuvo sometida a altas temperaturas y bajas presiones. ¿Qué polimorfo se espera que contenga? Una roca metamórfica contiene distena. ¿A qué condiciones estuvo sometida?

65 ISOMORFISMO Es un fenómeno por el cual en un mineral un elemento químico es sustituido por otro de similar radio iónico y carga similar (valencia). Caso 1: siderita (Fe CO3) y magnesita (Mg CO3) son minerales isomorfos. El Fe2+ y el Mg2+ tienen un radio iónico bastante parecido (78 y 72 picómetros res- pectivamente). Como el Fe 2+ y el Mg 2+ tienen la misma valencia, se puede dar la sustitución completa del Mg 2+ de la magnesita por Fe 2+ y, al contrario, la sustitución completa del Fe 2+ de la siderita por Mg 2+. Entre ambos extremos (magnesita y siderita) se pueden dar todos los casos intermedios, habiendo lo que se denomina una serie isomorfa completa. Caso 2: calcita (Ca CO3) y dolomita (Ca Mg CO3). El Ca 2+ tiene un radio bastante mayor (100 picómetros) que el Mg 2+, por lo que no puede darse una sustitución total de los calcios por magnesios ni de los magnesios por calcios en la red cristalina de la dolomita. De hecho, la dolomita es un mineral que se origina por sustitución parcial de iones calcio de la calcita por iones magnesio.

66 Los olivinos y las plagioclasas son dos ejemplos de series isomorfas.

67 La serie isomorfa de los olivinos. Las composiciones intermedias son
mezclas sólidas en las que el Fe y el Mg se encuentran en diferentes proporciones.

68 PROCESOS GEOLÓGICOS FORMADORES DE MINERALES Y ROCAS
El origen de los yacimientos minerales igual que el de las rocas puede ser tan variado como los procesos geológicos. Procesos internos: Magmáticos. Hidrotermales. Metamórficos. Procesos externos: Sedimentarios. Supergénicos.

69 Procesos internos formadores de minerales
Magmáticos Hidrotermales Metamórficos

70 PROCESOS MAGMÁTICOS Límites divergentes (dorsales oceánicas) FUSION CRISTALIZACION

71 PROCESOS MAGMÁTICOS Límites convergentes (zonas de subducción) CRISTALIZACION FUSION

72 Fluidos acuosos y gaseosos
depositan minerales en las rocas de caja. A medida que el magma se enfría cristalizan minerales y caen al fondo de la cámara magmática.

73 METAMÓRFICOS El metamorfismo es un proceso que no suele producir yacimientos de interés minero. Algunas excepciones son la transformación de las calizas en mármoles, más compactos y vistosos, y la transformación de peridotita en serpentinitas. Algunos minerales de origen metamórfico son: granate, grafito, asbesto.

74 SEDIMENTARIOS Los procesos sedimentarios son: Meteorización. Erosión. Transporte. Sedimentación. Conducen a la formación de rocas sedimentarias pudiéndose producir concentraciones de minerales de interés económico. Algunos ejemplos: Meteorización química de los feldespatos originando caolín. Formación de horizontes ricos en óxidos e hidróxidos de aluminio (bauxitas) en suelos de clima tropical. Sedimentación de arenas silíceas. Concentración de minerales de alta densidad en puntos concretos de los cursos fluviales (placeres). Formación de rocas fosfatadas por concentración de fósforo de origen orgánico. Formación de rocas y yacimientos de origen evaporítico. Formación de yacimientos de carbón e hidrocarburos por acumulación de Restos orgánicos.

75 granito Meteorización química

76 Yacimientos tipo placer

77 Minería offshore de diamantes en Namibia.

78

79 Cuando un depósito mineral profundo por acción de la denudación queda
SUPERGÉNICOS Cuando un depósito mineral profundo por acción de la denudación queda expuesto a la meteorización se pueden producir concentraciones secundarias de minerales. 1: sulfuros primarios. 2: sulfuros secundarios bajo el nivel freático. 3: minerales oxidados 3 2 1