Unidad 2: Minerales: los componentes de las rocas

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1 Unidad 2: Minerales: los componentes de las rocas

2 1 Minerales y cristales

3 Materia mineral: es un término que se utiliza como algo opuesto a materia viva, similar a materia inerte, aunque materia mineral e inerte no son términos incompatibles, hay rocas que están formadas por restos de seres vivos. Materia amorfa: es todo cuerpo sólido en el que las partículas que lo componen están dispuestas al azar y sin ninguna ordenación interna de las mismas. Materia cristalina: es todo cuerpo sólido en el que las partículas que lo componen se sitúan ordenadamente ocupando puntos fijos del espacio de forma que representen

4 Materia cristalina y Materia amorfa

5 Mineral Mineral: es un sólido formado naturalmente en procesos inorgánicos, de composición química definida y con una estructura interna ordenada y constante.

6 Mineral Sólido: mercurio que es líquido a temperatura ambiente es un mineraloide. Natural: sin la intervención del hombre. Composición química definida: se puede representar mediante una fórmula química. Calcita: CO3Ca Halita: NaCl Cuarzo: SiO2 Si cambia la composición química, varía el mineral: Magnesita: CO3Mg / Dolomita: (CO3)2CaMg La serie de las plagioclasas son minerales distintos: Plagioclasa cálcica (anortita) Plagioclasa 90% Ca - 10% Na Plagioclasa 50% Ca - 50% Na Plagioclasa 10% Ca % Na Plagioclasa sódica (albita)

7 Serie de las plagioclasas
Mineral Serie de las plagioclasas

8 Mineral Estructura interna ordenada y constante: las partículas químicas que componen el mineral, se sitúan en puntos fijos del espacio para que puedan formar una figura geométrica. CO3Ca: Romboedros: calcita Prismas rómbicos: aragonito C: Prismas hexagonales: grafito Cubos: diamante

9 Mineral Estructura interna ordenada y constante CO3Ca: C:
Romboedros: calcita Prismas hexagonales: grafito Prismas rómbicos: aragonito Cubos: diamante

10 Roca Roca: es un agregado natural de minerales formado naturalmente y en un único proceso geológico. Agregado: conjunto de minerales. Granito: cuarzo, ortosa y mica. Caliza: roca monominerálica, formada por un solo mineral, la calcita. Natural: sin la intervención del hombre. Proceso geológico único. Granito: enfriamiento del magma. Mármol: metamorfismo de temperatura. Caliza: proceso de diagénesis.

11 Cristal Cristal: es un sólido natural, de superficies planas que representan una figura geométrica y que constituyen un reflejo de su estructura interna ordenada. - Materia cristalina: estructura interna ordenada. - Cristal: estructura externa ordenada, que es un reflejo de su estructura interna

12 Cristal La forma de un cristal es el conjunto de caras que presenta, con idénticas propiedades físicas y químicas. Está relacionada con algún tipo de simetría. Es el término específico que se emplea para describir cómo es exactamente un cristal, lo cual es un reflejo de la organización interna de sus átomos. El hábito cristalino describe el aspecto macroscópico que presentan los minerales. Depende de factores externos al mineral, como las condiciones ambientales en las que se formó, así como de la apariencia de los cristales cuando crecen en agregados.

13 Proceso de cristalización
2 Proceso de cristalización

14 Proceso de cristalización
Para que la materia cristalina forme un cristal es necesario: Suficiente espacio para que el cristal pueda crecer. El tiempo necesario para que ese crecimiento sea el adecuado. El reposo que necesite y que ningún otro proceso intervenga.

15 Proceso de cristalización
Nucleación: es la unión de un suficiente número de partículas de forma que la energía del medio sea incapaz de romper los enlaces que se formen entre ellas, es decir que se forme el núcleo o germen de cristalización. Crecimiento: que se produce por yuxtaposición en las tres direcciones del espacio de millones de unidades estructurales básicas.

16 Proceso de cristalización

17 Proceso de cristalización
En la naturaleza los cristales se forman en general por: Precipitación: en disoluciones saturadas, como en una salinera.

18 Proceso de cristalización
En la naturaleza los cristales se forman en general por: Sublimación regresiva: los cristales se forman a partir del enfriamiento brusco de gases, se produce generalmente en los volcanes, como en las fumarolas. Ejemplo: el azufre.

19 Proceso de cristalización
En la naturaleza los cristales se forman en general por: Solidificación: de materiales fundidos, como el magma.

20 Proceso de cristalización
En la naturaleza los cristales se forman en general por: Reacciones químicas: entre sustancias solubles que dan lugar a un producto no soluble que precipita. Ejemplo: la formación de calcita en el paisaje cárstico. (CO3H) CO2 + H2O + CO3Ca Soluble Insoluble

21 Proceso de cristalización
La recristalización, es la transformación en estado sólido de unos minerales en otros sin que varíe su estructura química. Es un proceso de metamorfismo, que somete a los minerales a presiones y temperaturas intensas, que reconstruyen sus estructuras en otras más estables y originan otros minerales diferentes.

22 Sólido cristalográfico y Sólido geométrico
3 Sólido cristalográfico y Sólido geométrico

23 Sólido cristalográfico y sólido geométrico
En la formación de cristales, cuando se dan todas las condiciones de cristalización, la posibilidad de que existan fallos es muy probable: presencia de impurezas falta de caras, etc. De forma que las imperfecciones son una de las características de los cristales. Las imperfecciones son una de las características de los cristales Para estudiar los cristales y debido a las imperfecciones y a la escasez de ellos, en geología se utilizan los sólidos cristalográficos, que se definen como todas aquellas figuras poliédricas que representan a un cristal natural. De esta forma, de todos los sólidos geométricos que existen, sólo se consideran cristalográficos, a aquellos que representan a un cristal.

24 Sólido cristalográfico y sólido geométrico
Para estudiar los cristales y debido a las imperfecciones y a la escasez de ellos, en geología se utilizan los sólidos cristalográficos, Sólido cristalográfico: se define como toda aquella figura poliédrica que representan a un cristal natural. De esta forma, de todos los sólidos geométricos que existen, sólo se consideran cristalográficos, a aquellos que representan a un cristal.

25 4 Teoría reticular

26 Teoría reticular Las partículas que componen un cristal, se sitúan en unos puntos fijos del espacio que se llama nudo reticular. La distancia entre dos nudos consecutivos es constante para cada mineral y varía con la composición química, el tipo de enlace y la estructura cristalina. A esta distancia entre dos nudos se le llama distancia de traslación.

27 Teoría reticular 3. Dos nudos consecutivos separados por la correspondiente distancia de traslación recibe el nombre de fila reticular, suele coincidir con las aristas o con las diagonales de la figura geométrica. 4. Dos filas reticulares que tengan un nudo en común y que definan un ángulo entre ellas, forman junto con sus paralelas una superficie plana que recibe el nombre de red plana y que coincide con las caras de un cristal.

28 Teoría reticular 5. El apilamiento en las tres direcciones del espacio de redes planas, da lugar a la formación de la denominada red espacial, que sería la unidad cristalina básica.

29 Teoría reticular Según la teoría reticular, la materia cristalina se caracteriza por ser: Discontinua, ya que entre nudo y nudo existe una determinada distancia de traslación. Periódica,ya que las distancias se mantienen constantes para un mismo mineral. Homogénea, ya que todos los nudos tienen la misma categoría, no hay unos nudos que dominen sobre el resto Simétrica, debido a lo cual se pueden establecer una serie de relaciones de simetría tanto a nivel cristalino como a nivel del cristal que es su reflejo externo. Anisótropa, que las distancias varían según la dirección de medida.

30 Concepto de simetría, ejes, planos, centro, y redes
5 Concepto de simetría, ejes, planos, centro, y redes

31 Elementos de simetría Eje de simetría: es una línea imaginaría que atraviesa el cristal y que repite un motivo n veces en 360⁰. Plano de simetría, es una superficie imaginaria que divide al cristal en dos partes iguales, se representa como P cuando coinciden con los ejes cristalográficos y se representan como p cuando no coinciden. Centro de simetría, es un punto imaginario situado en el centro del cristal, que permite que al trazar líneas sobre él, dichas líneas corten al cristal en motivos iguales. Sólo aparecen en cristales que tengan caras paralelas dos a dos. Se representa como C.

32 Elementos de simetría Red plana, es el plano delimitado por dos filas reticulares con un nudo en común y sus paralelas. Se distinguen dos distancias de traslación a y b. Red espacial, está formada por el apilamiento en las tres direcciones del espacio de redes planas, el resultado es una figura poliédrica. En una red espacial se distinguen tres distancias de traslación y tres ángulos.

33 Redes espaciales Bravais demostró que sólo eran posibles 14 redes espaciales que se han denominado Redes de Bravais, que se diferencian por las relaciones de igualdad o desigualdad entre las distancias de traslación y por los valores de los ángulos que se formen entre ellos.

34 Redes espaciales Las redes espaciales se pueden clasificar también por la situación de los nudos dentro de cada red, se distinguen las siguientes redes espaciales: Redes principales, tienen los nudos en los vértices de la figura y se representan como P. Redes centradas en las bases, tienen partículas en los centros de las bases además de en los vértices, se representan como C. Redes centradas en las caras, tienen partículas en todos los vértices y en los centros de todas las caras, se representan como F. Redes centradas en el interior, aparte de las partículas de los vértices, hay una en el centro geométrico de la figura, se representa como I.

35 6 Concepto de cruz axial

36 Cruz axial Cualquier figura cristalina se puede representar geométricamente sobre un sistema de tres ejes denominados filas fundamentales o ejes cristalográficos: Uno de los nudos tiene que coincidir con el origen de los ejes. Las aristas se tienen que situar sobre dichos ejes o ser paralelas a ellos. El cristal se tiene que situar según las zonas de máxima densidad, es decir, que la distancia entre dos nudos sea lo más pequeña posible.

37 Cruz axial Se pueden definir tres distancias o parámetros, que se miden en angstroms: a: mediría la distancia entre dos nudos en el eje x, coincide con el espesor o grosor de la figura. b: mediría la distancia de traslación entre dos nudos sobre el eje y, coincide con la longitud de la figura. c: mediría la distancia entre dos nudos sobre el eje z, coincide con la altura del cristal.

38 Cruz axial Se pueden definir tres ángulos:
α: es el ángulo que forma el eje z con respecto al y, la altura del cristal con su longitud. β: es el ángulo que forma el eje z con respecto al x, la altura con respecto al grosor. γ: es el ángulo que forma el eje y con respecto al x, la longitud con respecto al grosor.

39 Cruz axial A las relaciones de igualdad y desigualdad que aparecen en los parámetros o distancias se le denomina razón áxica. a = b = c a= b ≠ c a ≠ b ≠ c A los ángulos α, β y γ se les llama ángulos interaxiales, la relación entre estos ángulos puede ser: α = β = γ α = β ≠ γ α ≠ β ≠ γ

40 Cruz axial A la figura representada y que constituye la parte más pequeña de un mineral que conserva todas sus propiedades y que por repetición en las tres direcciones va a dar lugar a un cristal, se le denomina celda unidad. Esta celda unidad viene definida por unos valores determinados de la razón áxica y de los ángulos interaxiales. Para cada mineral, estos valores son constantes y a esta relación se le llama constante cristalográfica.

41 7 Sistemas cristalinos

42 ELEMENTOS CARACTERÍSTICOS
Sistemas cristalinos SISTEMA CRISTALINO FORMAS TÍPICAS EJEMPLOS PARÁMETROS ELEMENTOS CARACTERÍSTICOS ESQUEMA DE CRUZ AXIAL CÚBICO Cubo Octaedro Tetraedro Fluorita, Galena, Halita, Magnetita, Pirita a = b = c α = β = γ= 90⁰ 4E3 TETRAGONAL Prismas y Pirámides tetragonales y ditetragonales Calcopirita, Pirolusita a = b ≠ c E4 HEXAGONAL Prismas y Pirámides hexagonales y dihexagonales Grafito, Apatito α = β = 90⁰ γ =120 ⁰ E6 TRIGONAL Romboedro Prismas y Pirámides trigonales y ditrigonales Cuarzo, Calcita, Dolomita, Corindón, Hematites, Magnesita α = β = γ≠ 90⁰ E3 RÓMBICO Prisma Rómbico Pirámide rómbica Baritina, Olivino a ≠ b ≠ c 3E2 o 3P MONOCLÍNICO Prisma monoclínico Yeso, Hornblenda, Malaquita, Moscovita, Ortosa, Talco α = γ = 90⁰≠ β E2 o P TRICLÍNICO Pares de caras paralelas Plagioclasa α ≠ β ≠ γ≠ 90⁰ C o nada

43 Sistemas cristalinos Combinando cada uno de los siete poliedros fundamentales con la distinta posición de los nudos en una red espacial, surgen las catorce Redes de Bravais

44 Tipos de enlaces en los cristales
8 Tipos de enlaces en los cristales

45 Tipos de enlaces en los cristales
En los cristales aparecen cuatro tipos distintos de enlaces. Es muy raro que en un mineral aparezca un solo tipo de enlace, las propiedades van a depender del enlace mayoritario.

46 Tipos de enlaces en los cristales
Enlace iónico: los nudos de la red están ocupados por iones con cargas eléctricas contrarias, el enlace se establece por fuerzas de atracción entre cargas opuestas. El conjunto final debe ser neutro. Produce unas características mineralógicas: alta simetría, alta solubilidad en agua, dureza baja o media poca conductividad eléctrica. Ejemplos: halita, fluorita o calcita

47 Tipos de enlaces en los cristales
El enlace iónico es el más abundante en la naturaleza, aparece en los cloruros, carbonatos, óxidos, silicatos, etc. Los iones se consideren como esferas tangentes unas con otras El número de iones que rodean a un ion determinado se denomina número de coordinación. Los iones se sitúan espacialmente de la forma más densa y simétrica posible dando lugar a una figura geométrica que se llama poliedro de coordinación.

48 Tipos de enlaces en los cristales
Nº de coordinación Poliedro de coordinación Nombre de coordinación 2 Línea Lineal 3 Triángulo Triangular 4 Tetraedro Tetraédrica 6 Octaedro Octaédrica 8 Cubo Cúbica 12 Cubo o prisma Cúbica compacta o hexagonal hexagonal

49 Tipos de enlaces en los cristales

50 Tipos de enlaces en los cristales
Enlace covalente: los nudos de la red están ocupados por átomos que comparten electrones de las capas más externas. Este tipo de enlace es muy fuerte y los minerales que lo presentan son muy duros. Suelen presentar brillo vítreo o adamantino. Ejemplo: diamante. Las partículas se consideran esferas secantes unas con otras. Existen pocos minerales con enlace covalente puro como el diamante

51 Tipos de enlaces en los cristales
Enlace metálico: los nudos están ocupados por núcleos y los electrones son comunes a toda la red, presentan una gran movilidad. Los minerales con este enlace sean buenos conductores tanto térmicos como eléctricos. Presentan un brillo característico, que es el brillo metálico. Los minerales que presentan este enlace como único enlace pertenecen a la clase de los elementos nativos como el oro o la plata. La pirita o la galena, tienen enlace metálico parcial, aunque mantienen el brillo metálico.

52 Tipos de enlaces en los cristales
Enlace molecular: los nudos están ocupados por moléculas que se mantienen unidas entre sí por fuerzas residuales muy débiles o fuerzas de Van der Walls. A este tipo de enlace también se le llama enlace de Van der Walls. Los minerales son en general muy blandos como el talco o el caolín.

53 Propiedades de los minerales
9 Propiedades de los minerales

54 Propiedades de los minerales
Densidad: depende de la composición química y de la estructura cristalina. Es la relación entre la masa y el volumen y se mide en g/cm3. Su utilidad es relativa ya que es similar en muchos minerales y para determinarla se necesita una muestra pura del mineral. Punto de fusión: es la temperatura máxima en la que pueden estar sus moléculas como sólido, antes de cambiar a fase líquida, es decir, si la temperatura aumentara un grado, el mineral se fundiría. Peso específico: es la relación entre el peso de un mineral y el de un volumen igual de agua a 4⁰C. Es constante y se utiliza para identificar gemas y piedras preciosas.

55 Propiedades de los minerales
Dureza: es la resistencia que opone un mineral a ser rayado que depende básicamente del tipo de enlace. Se mide por medio de la Escala de Mohs, que consiste en 10 minerales ordenados desde el más blando (con dureza 1) al más duro (con dureza 10). Es una escala cualitativa pero no cuantitativa, es decir, indica si un mineral es más duro que otro pero no cuantas veces.

56 Propiedades de los minerales
Dureza Mineral Comparación 1 Talco La uña lo raya fácilmente. 2 Yeso Se raya con la uña 3 Calcita Se raya con una moneda de cobre u objeto metálico 4 Fluorita Lo raya la punta de un cuchillo 5 Apatito Lo raya el vidrio 6 Ortosa Lo raya la porcelana y raya al metal 7 Cuarzo Puede rayar al vidrio o porcelana 8 Topacio Se raya con herramientas de carburo o wolframio 9 Corindón Se raya con herramientas de carburo de silicio 10 Diamante De máxima dureza, raya a todos los demás minerales

57 Propiedades de los minerales

58 Propiedades de los minerales
Elasticidad: mide la capacidad que tienen los materiales sólidos de recuperar su forma original cuando deja de actuar la fuerza que los está deformando. Varía con el tipo de material y con la presión y temperatura a la que se encuentre. Se distinguen tres tipos de materiales: Elásticos: recuperan plenamente su forma original. Plásticos: se deforman siendo incapaces de recuperar su forma original, pero in llegar a romperse. Rígidos: se rompen sin deformarse.

59 Propiedades de los minerales
Tenacidad: es la resistencia que opone un mineral a ser roto o molido. Un mineral puede ser: Tenaz: si esta resistencia es elevada. Frágil: si se rompe o reduce a polvo con facilidad. Maleable: cuando es posible sacar de él hojas delgadas. Séctil: si se puede cortar en virutas con un cuchillo. Dúctil: si se estira en forma de hilos. Flexible o plástico: si al doblarlo no recupera la forma original una vez que cesa la forma que lo deformaba. Elástico: cuando recobra su forma primitiva al cesar dicha fuerza.

60 Propiedades de los minerales
Exfoliación: es la tendencia de un mineral a romperse a lo largo de planos de enlaces débiles, dando lugar a superficies planas llamadas planos de exfoliación que recuerdan a posibles caras del cristal. Es una propiedad que no tienen todos los cristales, primero hay que decir si tiene exfoliación y en segundo lugar a qué recuerda. Ejemplo: Galena (cubos), Yeso (láminas), Mica (láminas) o Calcita (romboedros).

61 Propiedades de los minerales
Fractura: estudia la apariencia que presenta la superficie de un mineral al romperse, siempre que no exista exfoliación. Existen varios tipos de fractura: Concoidea: muestra una superficie lisa que recuerda a la cara interior de una concha: Ejemplo: obsidiana, vidrio, cuarzo. Astillosa: el mineral al romperse forma en su superficie estructuras similares a las astillas de madera. Fibrosa: el mineral al romperse recuerda a fibras. Ganchuda: la superficie es irregular, dentada o puntiaguda. Irregular: el mineral se rompe en fragmentos irregulares.

62 Propiedades de los minerales
Color: no es siempre una característica constante para un mineral. Depende básicamente de la composición química. Con respecto al color los minerales pueden ser: Idiocromáticos: su color es constante e invariable para un mineral: Azufre: amarillo. Magnetita: negro. Cinabrio: rojo y negro. Alocromáticos: son minerales que pueden variar de color según la presencia de diferentes impurezas: Cuarzo: transparente, rosa, blanco, gris, violeta. Yeso: transparente, blanco, rojo.

63 Propiedades de los minerales
Color de la raya: es el color del polvo que deja un mineral al frotar con él una superficie de porcelana sin pulir. El color de la raya es constante para cada mineral independientemente del color del mineral.

64 Propiedades de los minerales
Brillo: es el aspecto de la luz reflejada en la superficie del mineral. Existen diferentes tipos de brillo con analogías sobre objetos corrientes: metálico, vítreo, nacarado, sedoso, adamantino, mate. A excepción de casos muy concretos, es difícil asignar un brillo específico a un mineral.

65 Propiedades de los minerales
Birrefringencia o doble refracción: un mineral es birrefringente, cuando al incidir sobre él un rayo de luz, dicho rayo se desdobla en dos, uno que sigue la misma trayectoria de incidencia (rayo ordinario) y otro que aparece y que forma un cierto ángulo con respecto al primero (radio extraordinario)

66 Propiedades de los minerales
Todos los cristales excepto los del sistema cúbico son birrefringentes, es decir son ópticamente anisótropos. Los cristales del sistema cúbico son monorrefringentes, es decir son ópticamente isótropos. Todos los cristales aunque sean birrefringentes, presentan alguna dirección en la cual se comportan como isótropos con respecto a esta propiedad.

67 Clasificación de los minerales
10 Clasificación de los minerales

68 Clasificación de los minerales

69 Clasificación de los minerales
Existen más de 4000 minerales conocidos. El criterio más extendido para clasificarlos es el químico, basado esencialmente en el anión o grupo aniónico del que están constituidos. Este criterio no está exento de polémica, ya que uno de los grupos resultantes, los silicatos, constituyen en torno al 90% del total de minerales conocidos. La clasificación químico-estructural de Strunz diferencia 9 clases de minerales:

70 Clase I: Elementos nativos
Se trata de minerales compuestos por un solo elemento, es un grupo muy variado con elementos metálicos, semimetálicos y no metálicos. Metálicos: están formados por átomos unidos mediante enlaces metálicos y empaquetamiento compacto. Tienen elevada conductividad eléctrica y térmica Tienen plasticidad, ductilidad y brillo metálico. Cristalizan en el sistema hexagonal y cúbico. Son escasos, aunque ocasionalmente se concentran dando lugar a yacimientos explotables. Existen tres grupos.

71 Clase I: Elementos nativos (metálicos)
Grupo del oro, que incluye también plata, cobre y plomo. Grupo del platino, que incluye al paladio. Grupo del hierro, que aparece tanto en minerales terrestres como en meteoritos.

72 Clase I: Elementos nativos
No metálicos: hay dos grupos: Azufre: Cristaliza en el sistema rómbico Tiene color amarillo intenso Raya blanca Es muy blando, se raya con la uña.

73 Clase I: Elementos nativos
No metálicos: Carbono: da lugar a dos especies de minerales muy distintas: Diamante: Posee dureza 10 Elevadísimo punto de fusión Bien cristalizado en el sistema cúbico Es incoloro Brillo adamantino. Grafito: Cristaliza en el sistema hexagonal Temperatura de fusión es de 3000 ⁰C Color negro o gris oscuro Blando Brillo metálico

74 Clase II: Sulfuros y sulfosales
Son combinaciones sin O2 de metales y metaloides con azufre, arsénico, bismuto, etc. En su mayoría cristalizan en el sistema cúbico. Existen unos 250 minerales, algunos de importancia económica por su contenido en hierro, plomo o cinc

75 Clase II: Sulfuros y sulfosales
Galena (PbS) Cristalización: cubos Exfoliación: cúbica Color: gris Raya: gris Brillo: metálico

76 Clase II: Sulfuros y sulfosales
Blenda o Esfalerita (ZnS) Cristalización: tetraedros o romboedros Exfoliación: perfecta Color: amarillo o pardo oscuro Raya: blanca amarillenta Brillo: resinoso a metálico Dureza: 31/2-4

77 Clase II: Sulfuros y sulfosales
Pirita (FeS2) Cristalización: cubos Exfoliación: imperfecta Color: amarillo latón pálido Raya: negro-verdosa a negra Brillo: metálico Dureza: 6-61/2

78 Clase II: Sulfuros y sulfosales
Cinabrio (HgS) Cristalización: romboedros (a veces acabados en prismas) Exfoliación: prismática perfecta Color: rojo escarlata Raya: escarlata Brillo: adamantino a terroso Dureza: 2-21/2

79 Clase III: Haluros Son combinaciones de un elemento halógeno (Cl-, F-, Br-, I-) con un metal. Su composición química es sencilla, casi siempre son solubles en agua. La raya es blanca como corresponde a minerales de brillo no metálico. Algunos minerales como la halita, silvina o carnalita tienen sabores característicos. La carnalita y la silvina tienen un característico sabor salado y amargo La halita tiene sabor salado pero sin amargor, es la sal común.

80 Clase III: Haluros Halita (NaCl) Cristalización: cubos
Exfoliación: cúbica Color: incolora o blanca Raya: blanca Brillo: vítreo Dureza: 2

81 Clase III: Haluros Silvina (KCl)
Cristalización: en agregados granulares Exfoliación: cúbica Color: incolora, a veces coloreada por impurezas Raya: blanca Brillo: vítreo Dureza: 2

82 Clase III: Haluros Fluorita (CaF2) Cristalización: cúbica
Exfoliación: octaédrica Color: colores pálidos Raya: blanca Brillo: vítreo Dureza: 4

83 Clase III: Haluros Carnalita (KMgCl3·6H2O)
Cristalización: cristales pseudohexagonales, agregados granulares Exfoliación: cúbica Color: incolora, blanco lechoso, generalmente rojiza Raya: blanca Brillo: vítreo Dureza: 21/2

84 Clase IV: Óxidos e Hidróxidos
Son unas 200 especies formadas por O y OH, generalmente asociados con metales Si se excluye el grupo de la sílice (SiO2), constituyen el 5% de la litosfera terrestre.

85 Clase IV: Óxidos e Hidróxidos
Magnetita (Fe3O4) Cristalización: octaedros Exfoliación: imperfecta Color: negro Raya: negra Brillo: metálico Dureza: 51/2-61/2

86 Clase IV: Óxidos e Hidróxidos
Corindón (Al2O3) Cristalización: prismas Exfoliación: no tiene Color: incoloro si es puro, azul (zafiro), rojo (rubí), verde (esmeralda) Raya: blanca Brillo: adamantino Dureza: 9

87 Clase IV: Óxidos e Hidróxidos
Hematites (Oligisto) (Fe2O3) Cristalización: cristales prismáticos Exfoliación: no tiene Color: gris acero-negro a rojo Raya: pardo-rojiza Brillo: metálico Dureza: 5 a 61/2

88 Clase IV: Óxidos e Hidróxidos
Espinela (MgAl2O4) Cristalización: octaedros Exfoliación: indistinta Color: incolora Raya: blanca Brillo: vítreo Dureza: 8

89 Clase V: Carbonatos y Nitratos
Hay unos 80 minerales diferentes. Son sales con el anión CO32- o NO32- combinado con: Cobre Cinc Calcio Magnesio Sodio Potasio Lantano

90 Clase V: Carbonatos y Nitratos
Calcita (CaCO3) Cristalización: en romboedros Exfoliación: romboédrica Color: incolora o blanca Raya: blanca Brillo: vítreo Dureza: 3

91 Clase V: Carbonatos y Nitratos
Calcita (CaCO3) Espato de Islandia Es una variedad de calcita transparente Se identifica por la birrefringencia. En la antigüedad, se usó esta característica para localizar la posición del Sol en días nublados.

92 Clase V: Carbonatos y Nitratos
Siderita (FeCO3) Cristalización: romboedros Exfoliación: romboédrica Color: pardo amarillento Raya: blanca Brillo: vítreo Dureza: 31/2-41/2

93 Clase V: Carbonatos y Nitratos
Dolomita (CaMg‎(CO3)2) Cristalización: romboedros Exfoliación: perfecta Color: incoloro o blanco, coloreada si contiene impurezas Raya: blanca Brillo: vítreo Dureza: 31/2-4

94 Clase V: Carbonatos y Nitratos
Aragonito (CaCO3) Cristalización: prismas monoclínicos Exfoliación: difícil Color: incoloro, con impurezas violáceo, marrón, negro, azul o verde Raya: blanca Brillo: vítreo Dureza: 31/2-4

95 Clase V: Carbonatos y Nitratos
Malaquita (Cu2(CO3)(OH)2) Cristalización: granular fibroso Exfoliación: perfecta Color: verde Raya: verde clara Brillo: vítreo Dureza: 31/2-4

96 Clase V: Carbonatos y Nitratos
Azurita (Cu3(CO3)2(OH)2) Cristalización: prismas Exfoliación: perfecta Color: azul Raya: azul claro Brillo: adamantino Dureza: 31/2-4

97 Clase V: Carbonatos y Nitratos
Nitratina (NaNO3) Cristalización: romboedros Color: incoloro o blanco Raya: blanco Brillo: vítreo Dureza: 11/2-2

98 Clase VI: Boratos Son combinaciones del anión BO32- con otros elementos Bórax(Na2B4O7·10H2O) Es el tetraborato de sodio, Se conoce como sal de boro. Cristalización: prismas Exfoliación: no tiene Color: blanco Raya: blanca Brillo: vítreo a resinoso Dureza: 2-21/2

99 Clase VII: Sulfatos, Cromatos, Wolframatos y Molibdatos
Son combinaciones de los aniones SO42-,CrO42-, WO42- MO42- con otros elementos metálicos. Hay más 150 minerales. La mayoría pertenecen a los sistemas monoclínico y rómbico.

100 Clase VII: Sulfatos, Cromatos, Wolframatos y Molibdatos
Baritina(BaSO4) Cristalización: cristales tabulares Exfoliación: perfecta Color: incoloro, blanco, amarillo Raya: blanca Brillo: vítreo Dureza: 3-31/2

101 Clase VII: Sulfatos, Cromatos, Wolframatos y Molibdatos
Yeso(CaSO4·2H2O) Cristalización: cristales de formas lenticulares Exfoliación: perfecta Color: incoloro, blanco, gris, amarillo, rojo Raya: blanca Brillo: vítreo, sedoso Dureza: 11/2-2

102 Clase VII: Sulfatos, Cromatos, Wolframatos y Molibdatos
Anhidrita(CaSO4) Cristalización: agregados granulares Exfoliación: perfecta Color: incoloro, azulado, blanco, rosado Raya: blanca Brillo: vítreo Dureza: 31/2

103 Clase VII: Sulfatos, Cromatos, Wolframatos y Molibdatos
Cromita (Cr2FeO4) Cristalización: en cubos Exfoliación: no presenta Color: entre negro y negro parduzco Raya: parda Brillo: metálico Dureza: 41/2

104 Clase VII: Sulfatos, Cromatos, Wolframatos y Molibdatos
Wolframita (Fe,Mn)WO4) Cristalización: cristales tabulares Exfoliación: no tiene Color: negro grisáceo Raya: marrón rojizo Brillo: submetálico Dureza: 5-51/2

105 Clase VIII: Fosfatos Son poco abundantes
Son combinaciones del anión PO43- Apatito(Ca5(PO4)3(F, Cl, OH)) Cristalización: prismas hexagonales Exfoliación: imperfecta Color: incoloro, pardo o verdoso Raya: blanca a gris amarillenta Brillo: vítreo a graso Dureza: 5

106 Clase IX: Silicatos Es el grupo más abundante,
90% de los minerales de la corteza 40% de los minerales petrogenéticos. Cristalizan en el sistema monoclínico y rómbico. Son combinaciones de O y Si con otros metales. Se acostumbra a estudiarlos como estructuras formadas por la repetición de una unidad, el tetraedro de sílice (SiO4), en los que varía el grado de coordinación entre el Si y el O. Entre los tetraedros de sílice, se sitúan normalmente átomos de Al, Na, K, Ca, Mg y Fe. Son de colores variados. Habitualmente de raya blanca o clara. El brillo en variado pero nunca metálico.

107 Clase IX: Silicatos Estructuralmente se dividen en: Nesosilicatos
Sorosilicatos Ciclosilicatos Inosilicatos Cadena simple Cadena doble Filosilicatos Tectosilicatos

108 Clase IX: Silicatos Nesosilicatos: formados por tetraedros aislados
Olivino (Mg,Fe2)SiO4 Exfoliación: no tiene Color: verde Dureza: 61/2-7

109 Clase IX: Silicatos Nesosilicatos: formados por tetraedros aislados
Granate ((Ca,Fe,Mg,Mn)3(Al, Fe, Mn,Cr,Ti,V)2(SiO4)3) Exfoliación: indistinta Color: todos menos el azul, es conocido el rojo. Dureza: 61/2-71/2

110 Clase IX: Silicatos Sorosilicatos: formando parejas de tetraedros
Epidota(Ca2Fe3+Al2(Si2O7)(SiO4)O(OH)) Exfoliación: prismática Color: amarilla o verde Dureza: 61/2

111 Clase IX: Silicatos Ciclosilicatos: anillos de 3, 4 o 6 tetraedros
Turmalina (Na, Ca)(Al, Fe, Li)(Al, Mg,Mn)6(BO3)3(Si6O1) (OH, F)4) Exfoliación: no tiene Color: variable Dureza: 7-71/2

112 Clase IX: Silicatos Ciclosilicatos: anillos de 3, 4 o 6 tetraedros
Berilo (Be3Al2Si6O18) Exfoliación: imperfecta Color: verde, azul. Dureza: 71/2-8

113 Clase IX: Silicatos Inosilicatos: cadenas sencillas o dobles de tetraedros Piroxenos (augita) ((Ca,Mg,Fe)2(Si,Al)2O6) Cadenas simples Exfoliación: prismática imperfecta Color: verde oscuro a negro Dureza: 5-6

114 Clase IX: Silicatos Inosilicatos: cadenas sencillas o dobles de tetraedros Anfiboles (hornblenda) (Ca2(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2) Cadenas dobles Exfoliación: prismática imperfecta Color: verde oscuro a negro Dureza: 5-6

115 Clase IX: Silicatos Filosilicatos: tetraedros dispuestos en láminas, formando capas paralelas. Micas: Biotita (K(Mg, Fe)3AlSi3O10(OH, F)2) Exfoliación: perfecta en un plano Color: oscuro

116 Clase IX: Silicatos Filosilicatos: tetraedros dispuestos en láminas, formando capas paralelas. Micas: Moscovita (KAl2(AlSi3O10)(OH)2) Exfoliación: perfecta en un plano Color: claro

117 Clase IX: Silicatos Filosilicatos: tetraedros dispuestos en láminas, formando capas paralelas. Talco (Mg3Si4O10(OH)2) Exfoliación: perfecta en un plano Color: principalmente blanco Dureza: 1

118 Clase IX: Silicatos Filosilicatos: tetraedros dispuestos en láminas, formando capas paralelas. Caolinita (Al2 Si2O5(OH)4) Exfoliación: perfecta en un plano Color: blanco Dureza: 1

119 Clase IX: Silicatos Tectosilicatos: redes tridimensionales de tetraedros Feldespatos: Plagioclasas: anortita (CaAl2Si2O8) Exfoliación: pinacoidal Color: blanco o gris Dureza: 6-61/2

120 Clase IX: Silicatos Tectosilicatos: redes tridimensionales de tetraedros Feldespatos: Plagioclasas: albita (NaAlSi3O8) Exfoliación: pinacoidal Color: blanco o gris Dureza: 6-61/2

121 Clase IX: Silicatos Tectosilicatos: redes tridimensionales de tetraedros Feldespatos: Ortosa (KAlSi3O8) Exfoliación: pinacoidal Color: blanco, rosa o gris Dureza: 6-61/2

122 Clase IX: Silicatos Tectosilicatos: redes tridimensionales de tetraedros Cuarzo (SiO2) Exfoliación: no tiene Color: incoloro a varios colores Dureza: 7

123 Formación, evolución y transformación de los minerales
11 Formación, evolución y transformación de los minerales

124 Mecanismos formadores de minerales
Cristalización a partir de fluidos: (procesos ígneos y sedimentarios) El enfriamiento del magma (olivino). La evaporación de una disolución acuosa (yeso o halita). La sublimación de un gas (azufre). Reacciones químicas Transformación en estado sólido (recristalización): (procesos metamórficos) Los cambios de presión y temperatura, junto con la presencia de algunos fluidos son clave para la formación de minerales.

125 Diagramas de fases Tanto en ambiente sólido como a partir de fluidos, las condiciones físico-químicas pueden cambiar. Estos cambios van a condicionar la estabilidad de un determinado mineral. Si se superan los límites del rango de presión y temperatura en el que se ha formado un mineral, puede pasar a ser inestable y a transformarse en otro nuevo.

126 Diagramas de fases Para el estudio del comportamiento de sólidos, líquidos y gases ante las variaciones de presión y temperatura se emplean los diagramas de fases. Son gráficas que indican los diferentes minerales que se pueden formar al cambiar las condiciones de presión y temperatura. Son muy útiles en mineralogía ya que indican cuando un mineral es estable en relación con otros para unas condiciones de presión (p) y temperatura (T).

127 Diagramas de fases: agua
Punto triple (t): es el punto donde se cortan las tres curvas y coexisten las tres fases (agua, hielo y vapor). Curva de congelación: indica el rango de p y T en el que coexisten hielo y agua.

128 Diagramas de fases: agua
Curva de vapor-hielo: a muy bajas temperaturas y a una determinada presión, coexisten hielo y vapor, el vapor se transforma directamente en hielo (sublimación).

129 Diagramas de fases: agua
Curva de vapor: indica las condiciones de coexistencia de agua y vapor. A lo largo de esta curva, la fase de agua se expande por el aumento de la T y el vapor se comprime por el aumento de la p.

130 Diagramas de fases: agua
Al llegar al punto crítico, ambas fases se hacen indistinguibles, por encima y a la derecha de él, no hay propiamente ni agua ni vapor, sino un fluido acuoso con propiedades tanto de líquidos como de gases.

131 Regla de las fases de Gibbs
Una roca no puede contener un número ilimitado de minerales en equilibrio, este número está restringido por la regla de las fases de Gibbs, cuya fórmula es: F + L = C +2 F: número de fases de un sistema (número de minerales) L: número de grados de libertad del sistema (variables necesarias para definir el estado exacto del mismo) C: número de componentes

132 Regla de las fases de Gibbs: agua
En el caso del agua: ¿cuánto valdrá L? Será el número mínimo de variables p y T, para definir una situación particular del sistema.

133 Regla de las fases de Gibbs: agua
En el punto triple Hay tres fases (agua, hielo y vapor), por lo que F = 3. Hay un solo componente, H2O por lo que C= 1. L = C – F + 2 L = 1 – 3 + 2 L = 0 Este punto triple está definido por unos valores concretos de p y T, que no pueden cambiar, tiene cero grados de libertad, es un punto invariable.

134 Regla de las fases de Gibbs: agua
A lo largo de una curva, hay una serie de combinaciones de p y T en la que pueden coexistir dos fases. F = 2 C= 1 L = 1 – 2 + 2 L = 1 Las curvas del diagrama se consideran curvas univariantes y existe un solo grado de libertad. Para localizar un punto en dicha curva, se necesita conocer o bien la presión o bien la temperatura.

135 Regla de las fases de Gibbs: agua
En las regiones del diagrama, sólo hay una fase, que puede existir dentro de un rango de presión y temperatura. F = 1 C = 1 L= 1 – = 2 Las zonas donde hay una sola fase, tienen dos grados de libertad y se llaman regiones bivariantes. En ellas no basta con conocer el valor de un parámetro para conocer el del otro.

136 Regla de las fases de Gibbs
En una roca en equilibrio, si C = 1 El número máximo de minerales (F) que pueden existir es: Dado que el número mínimo de grados de libertad es 0 (L = 0) F + L = C + 2 F + 0 = 1 + 2 F = 3

137 Regla de las fases de Gibbs
En una roca en equilibrio, si C = 1 El número mínimo de minerales (F) que pueden existir es: Dado que el número máximo de grados de libertad es 2 (L = 2) F + L = C + 2 F + 2 = 1 + 2 F = 3 – 1 = 1

138 Sistema diamante-grafito(C)
Ambos minerales están formados por carbono. La forma estable en un amplio rango de temperaturas, pero a bajas presiones es el grafito. A altas presiones, la forma estable es el diamante.

139 Sistema diamante-grafito(C)
Un aumento de la presión, reordena la materia cristalina generando diamantes, cuyo empaquetamiento es más denso. La línea de equilibrio diamante- grafito señala las condiciones a la que ambos minerales pueden coexistir

140 Sistema diamante-grafito(C)

141 Sistema andalucita-sillimanita-distena (Al2SiO5)
Cada mineral tiene un determinado rango de presión y temperatura en los que las fases son estables. Si cambian estas condiciones, los cristales dejan de ser estables y sus partículas se reorganizan en otras estructuras, estables a las nuevas condiciones. Existiría un punto crítico en el que pueden coexistir los tres minerales.

142 Minerales polimorfos Dos minerales son polimorfos cuando tienen la misma composición química pero diferente estructura cristalina y distintas propiedades. El diamante (sistema cúbico) y el grafito (sistema hexagonal), ambos formados por carbono. La calcita (octaedros) y el aragonito (prismas monoclínicos), ambos formados por CO3Ca. La andalucita, sillimanita y distena (Al2SiO5).

143 Minerales isomorfos Dos minerales son isomorfos, cuando tienen la misma estructura cristalina pero diferente composición química. La serie isomórfica de las plagioclasas que todas son del sistema triclínico, los extremos de la serie son la albita o plagioclasa sódica (NaAlSi3O8) y la anortita o plagioclasa cálcica (CaAl2Si2O8). Son todos de composición diferente

144 Minerales isomorfos Dos minerales son isomorfos, cuando tienen la misma estructura cristalina pero diferente composición química. La Halita y la Galena que cristalizan en cubos, aunque su fórmula es diferente