mineralogía

MÁSTER UNIVERSITARIO EN PROFESORADO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA Y BACHILLERATO, FORMACIÓN PROFESIONAL Y ENSEÑANZA DE IDIOMAS

ESPECIALIDAD BIOLOGÍA/GEOLOGÍAESPECIALIDAD BIOLOGÍA/GEOLOGÍA2010/2011

Complementos de Formación de la Biología GeologíaComplementos de Formación de la Biología y Geología (Itinerario en Biología)

Bloque Temático 2. El Sistema TierraT3.- La materia cristalina. Las propiedades de los minerales.T3. La materia cristalina. Las propiedades de los minerales. Mineralogía sistemática. Mineralogénesis. Mineralogía determinativa.

NICOLÁS VELILLADpto. Mineralogía y PetrologíaUniv. Granada

Página de la asignatura: http://www.ugr.es/~agcasco/msecgeol/

[email protected]@ g

LA MATERIA CRISTALINA

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

● Minerales: “bloques” que constituyen las rocas

● La composicion mineralógica define las propiedades de las rocas

I t é● Interés - científico: punto de partida en la investigación

geológica- económico: yacimientos mineralesy- técnico: aplicaciones tecnológicas de minerales- ambiental, etc.


ESPECIE MINERAL

Elemento o compuesto químico → (Au, CaCO3)

Límites composicionales definidos → cuarzo=SiO2, olivino=(Mg,Fe) 2SiO4

Estructura cristalina (estructura ordenada)Estructura cristalina (estructura ordenada)

Formado mediante procesos geológicos/geoquímicos (procesos biológicos)


COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CORTEZA TERRESTREELEMENTOS MAYORITARIOS

(>1%)

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CORTEZA TERRESTRE

O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg(suponen cerca del 99%)

Ti H P MnTi, H, P, Mn (0.1-1%)

Elementos traza < 0.1%S, C, F, Rb, Cl, Sr, Ba, Zr, Cr, etc

(Indiana Univ.)

Composición global de la tierra Composición de la corteza terrestre(Indiana Univ.)

(Indiana Univ.)


Í

IIIA IVA

COMPORTAMIENTO GEOQUÍMICO DE LOS ELEMENTOS

H

Li

He1

IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA1

3 4 5 6 7 8 9 10

2Atmophile

Lithophile

Siderophile

ArtificialAtmófilo

Litófilo

Calcófilo

Siderófilo

Li

Na

Be

Mg

B

Al

C

Si

N

P

O

S

F

Cl

Ne

Ar

2

3 IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB11

19

12

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

13

31

14

32

15

33

16

34

17

35

18

36

ChalcophileArtificial

K

Rb

Ca

Sr

Sc

Y

Ti

Zr

V

Nb

Cr

Mo

Mn

Tc

Fe

Ru

Co

Rh

Ni

Pd

Cu

Ag

Zn

Cd

Ga

In

Ge

Sn

As

Sb

Se

Te

Br

I

Kr

Xe

4

5

19

37

55

20

38

56

21

39

22

40

72

23

41

73

24

42

74

25

43

75

26

44

76

27

45

77

28

46

78

29

47

79

30

48

80

31

49

81

32

50

82

33

51

83

34

52

84

35

53

85

36

54

86Cs

Fr

Ba

Ra

Hf

Rf

Ta

Db

W

Sg

Re

Bh

Os

Hs

Ir

Mt

Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn6

7

55

87

56

88

72

104

73

105

74

106

75

107

76

108

77

109

78 79 80 81 82 83 84 85 86

La

Ac

Ce

Th

Pr

Pa

Nd

U

Pm

Np

Sm

Pu

Eu

Am

Gd

Cm

Tb

Bk

Dy

Cf

Ho

Es

Er

Fm

Tm

Md

Yb

No

Lu

Lr

Lanthanides

Actinides

57

89

58

90

59

91

60

92

61

93

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99

68

100

69

101

70

102

71

103Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No LrActinides


NaClCaMgSi2O6

CRISTAL : material sólido, cuyos átomos, iones o moléculas constituyentesestán ordenados según un modelo de repetición en las tres direcciones delestán ordenados según un modelo de repetición en las tres direcciones del espacio


Cedilla unidadunidad básica que mediante traslación genera la totalidad del cristal

LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA

RED BIDIMENSIONAL

RED TRIDIMENSIONAL

t1, t2 y t3 , traslaciones elementales


REDES PLANAS BIDIMENSIONALES

Oblicuaa ≠ bγ ≠ 90º

Rectangular Pa ≠ bγ = 90º

Cuadradaa1 = a2γ = 90º

Hexagonala1 = a2γ = 60º

Diamantea1 = a2

γ ≠ 60º, 90º, 120º

Rectangular Ca ≠ bγ = 90º

γ

Sólo 5 tipos de redes planas


REDES DE BRAVAISREDES DE BRAVAIS(A. Bravais, 1850)cúbica

P I F● Sólo son posibles 14 configuraciones tridimensionales diferentes de redes puntualestetragonal

P I

puntuales

● Cada punto representa un átomo o grupo de átomos

tetragonal

P IC F rómbica

P: primitivaI: centrada en el interior

P P C: centrada en una caraF: centrada en todas las caras

hexagonalromboédrica

P PCmonoclínica triclínica

LA MATERIA CRISTALINA: ELEMENTOS DE SIMETRÍA

EJES DE SIMETRÍAEJES DE SIMETRÍA

Binarioγ=180º Compatibilidad con las redes

E2

E4TernarioE3

E4Ternarioγ=120º

E5

Cuaternarioγ=90º

E6E5

Senarioγ=60º

LA MATERIA CRISTALINA. ELEMENTOS DE SIMETRÍA

REFLEXIÓNROTO-INVERSIÓN

Ejes de inversión_Plano desimetría

(m) 11

3_2

2

1

2

INVERSIÓN4_ 6

_

Centro desimetría

1

21(i) 1

2

(Whitman Coll.)

LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍAC

COMBINACIONES DE ELEMENTOS DE SIMETRÍA

Hay 10 elementos de simetría independientes:

Además, son posibles 22 diferentes

1 2 3 4 6 i (=1) m (=2) 3 4 6___ __

, pcombinaciones compatibles de estos elementos

Otras combinaciones son incompatibles o son redundantesredundantes

En total existen 32 posibilidades

Grupos puntuales de simetría

(Klein, 2002)

Grupos puntuales de simetríao clases cristalinas

Ejemplos de combinaciones

LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍAC

LOS 32 GRUPOS PUNTUALESDE SIMETRÍA

(o clases cristalinas)(o clases cristalinas)

(Bloss, 1971)


SISTEMAS CRISTALINOSSISTEMAS CRISTALINOSSistema Ejes ÁngulosTriclínico a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 90ºMonoclínico a ≠ b ≠ c α = γ =90º β ≠ 90ºRómbico a ≠ b ≠ c α = β = γ = 90ºTetragonal a1 = a2 ≠ c α = β = γ = 90ºTrigonal a1 = a2 = a3 α = β = γ ≠ 90º Hexagonal a = a ≠ c α = β = 90 γ = 120ºHexagonal a1 = a2 ≠ c α β 90 γ 120Cúbico a1 = a2 = a3 α = β = γ = 90º +c+c

+a+a

γγ

ββ

αα

+b+b


Ejemplos de formas cristalinas en los sistemas cristalinos

SistemaSistema Sistema

Ejemplos de formas cristalinas en los sistemas cristalinos

Sistemamonoclínico

Sistematriclínico

Sistemarómbico


Sistema trigonalSistema hexagonal Sistema trigonalSistema hexagonal

a1 = a2 = a3α = β = γ ≠ 90º

a1 = a2 ≠ cα = β = 90 γ = 120º

Sistema tetragonal Sistema cúbico

α β γ ≠ 90

LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA ESPACIAL(a) EJES HELICOIDALES: combinan rotación y traslaciónSIMETRIA ESPACIAL C( ) ySIMETRIA ESPACIAL

Ordenamiento atómico

implica nuevos elementos de simetría que incluyen traslación

(b) PLANOS DE DESLIZAMIENTO:combinan reflexión y traslación

LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA ESPACIALC

Combinación de las 32 clases de simetría cristalina con traslaciones (redes de Bravais)

230 Grupos espaciales

Representan los modelos posibles de distribución tridimensional de los átomos iones o moléculas en unatridimensional de los átomos, iones o moléculas en una

estructura cristalina

LA MATERIA CRISTALINA: enlace y estructura

• Entre átomos con diferencias de

ENLACE IÓNICO

• Entre átomos con casi igual

ENLACE COVALENTE

electronegatividad ≥ 2.• No direccional

Entre átomos con casi igualelectronegatividad.

• Direccional

ClClNaNa

ClCl

ClCl

ClClHalitaClCl

Na

diamante

Na NaClCl

Na


ENLACE METÁLICO

Entre átomos de baja pero casi igual electronegatividad

Platanativa

Oro nativo

nube de electrones móviles “deslocalizados”

solapamiento de orbitales


ENLACES DE VAN DER WAALS Y DE HIDRÓGENO

Fuerzas dipolo de atración muy débiles entre partículas electricamente neutras (ej. p ( jmoléculas) con distribucion de carga no homogénea.

Interacción dipolo-dipolo. Entre H que forma un enlace polar (ej. O—H, ó F—H) y un átomo

l t ti O N Felectronegativo como O, N, F

LA MATERIA CRISTALINA: estructura y coordinación

TAMAÑO DE LOS IONES POLIEDROS DE COORDINACIÓNTAMAÑO DE LOS IONES

CATIONES ANIONES

<0.015 2 lineal

Rc/Ra N.C. tipo

POLIEDROS DE COORDINACIÓN

0.015 2 lineal

0.15 3 triangular

0.22 4 tetraedro

0.41 6 octaedro

0.73 8 cúbo

1.0 12 cuboctaedro

LA MATERIA CRISTALINA. Variaciones composicionalesSUSTITUCIONES ISOMÓRFICAS C

● muchos minerales varían en su composición a causa de sustituciones atómicas deun elemento por otro en la estructura cristalina

● requisitos para la sustitución isomórfica:1) la diferencia de tamaño de los iones que se sustituyen debe ser menor del 15%

2) las cargas de los iones que se sustituyen deben ser iguales o no diferir en más de 12) las cargas de los iones que se sustituyen deben ser iguales o no diferir en más de 1.ej. Na+1 por K+1, Na+1 por Ca+2

Al+3 por Si+4

● la sustitución puede dar lugar a la formación de series de solución sólida total (ej. plagioclasas) o parcial (ej. calcita-dolomita)

aniones cationes

(Perkins, 2002)

LA MATERIA CRISTALINA: ESTRUCTURA

POLIMORFOS

● Minerales con diferente estructura pero con la misma composición química.● Minerales con diferente estructura pero con la misma composición química.● Es un hecho común. Normalmente obedece a diferentes condiciones de

formación (presión, temperatura,...)● Ej: C: grafito-diamante

SiO t idi it i t b lit it ti h itSiO2: cuarzo-tridimita-cristobalita-coesita-stishovita

LA MATERIA CRISTALINA: MORFOLOGÍA DE LOS CRISTALES

CARAS CRISTALINAS

Planos que limitan un cristal● Se definen por su orientación y notación cristalográfica

CARAS CRISTALINAS

Dependen de:● Estructura cristalina del mineral● Temperatura y presión de formación● Características del medio de crecimiento● Características del medio de crecimiento

La probabilidad de desarrollar Crecimiento

pcaras está relacionada con la densidad de nudos de la red

velocidad de crecimiento

LA MATERIA CRISTALINA: MORFOLOGÍA DE LOS CRISTALES

HÁBITOHÁBITO

Término usado para describir la forma externa de un mineral

algunos términos descriptivos:

Grado de desarrollo de caras● euhédrico ~ idiomorfo (buen desarrollo)● subhédrico ~ hipidiomorfo● anhédrico ~ xenomorfo (sin caras cristalinas)

acicularcúbico prismático

columnar

laminartabular listón

120o

120o

120o 120o 120o

120o

120o

Ley de Steno 1669Ley de Steno, 1669(constancia de los ángulos diédricos)

MINERAL DENSIDAD

LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES

DENSIDAD (peso específico)MINERAL DENSIDADhielo 0.92

silvita 1.99 Depende de:á

Determinación

m / V

yeso 2.33

ortoclasa 2.56

cuarzo 2 65

● átomos constituyentes● tipo de estructura

cuarzo 2.65

calcita 2.71

moscovita 2.80

granate 3.1-4.2

olivino 3.2-4.4

barita 4.50 picnómetroFrec

uenc

ia

zircón 4.68

pirita 5.02

mnagnetita 5.25

galena 7.58

cobre 8.95

Densidad (g/cm3)

webmineral.com

oro 19.30 balanza de Penfield


DUREZA

ESCALA DE MOHS

DUREZA

Resistencia al rayado

Mineral Nº escalaTalco 1Yeso 2

Fuertemente dependiente del tipo de enlace

Yeso 2Calcita 3Fluorita 4 Algunas referencias útiles:

•uña: 2

Apatito 5Ortoclasa 6

u a•moneda de cobre 3-4•navaja y vidrio 5-6

Cuarzo 7Topacio 8Corindón 9Corindón 9Diamante 10 Dureza Vickers: resistencia a la indentación

de una punta de diamante sometida a una determinada carga(1824)

Ó


EXFOLIACIÓN

Tendencia de un mineral a romperse según planos cristalográficamente determinados.

Los planos de exfoliación representan zonas de menor cohesión atómica.

Se caracteriza por el número y orientación de los planos, y por la calidad de la superficie.

yeso

moscovitacalcita


FRACTURA

▪ En minerales con exfoliación pobre a ausente▪ Superficies irregulares, curvadas, irregularmente orientadas

silex

fractura concoidal en obsidiana fractura astillosa en serpentina

TENACIDAD


● Resistencia y reacción del mineral a la trituración, flexión, corte o presión

TENACIDAD

● Relacionada con el tipo de enlace químico

Algunos términos usados:▪ maleable (láminas)▪ maleable (láminas)▪ dúctil (hilos)▪ sectil (corte)▪ frágil▪ plástico▪ plástico▪ flexible▪ elástico▪ friable (desmenuzable)

COLOR


● Causado por absorción de determinadas longitudes de onda de la luz incidente y reflexión de lasrestantes.

● Los elementos de la serie de transición son los principales responsables del color, bien comot i l d l i l ( l ió idi áti ) tid d tcomponentes esenciales del mineral (coloración idiocromática) o en cantidades trazas

(coloración alocromática)● Principales iones cromóforos: Ti2+, V3+, V4+, Cr3+, Cr4+, Mn2+, Mn3+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+

● Otras causas del color:defectos estr ct rales (centros de color)- defectos estructurales (centros de color)

- transferencias electrónicas (implican a oxígeno, iones metálicos)- dispersión, interferencia o difracción de la luz a causa de inclusiones, maclas, texturas o estructuraUn mismo elemento puede causar colores muy diferentes● Un mismo elemento puede causar colores muy diferentes.

turmalina

1 berilo amarillo, 2 heliodoro. 3 esmeralda, 4 aguamarina, 5 morganita


RAYA

● Color del mineral pulverizado● Se observa sobre placas de rayado (porcelana)● Es una característica más inherente a un mineral que el color

N ti i idi l l d l i l● No tiene que coincidir con el color del mineral● Los minerales translúcidos suelen tener raya blanca

cinabrio

hematites

piritahematites

hematites

A. Alden

BRILLO


BRILLO● Carácter de la luz reflejada por la superficie del mineral● Relacionado con la transparencia, índice de refracción,

características de la superfice y hábito del mineral

TIPOS COMUNES DE BRILLOTIPO CARACTERÍSTICAS

p y

Metálico reflectancia muy fuerte, minerales opacos

Submetálico menor reflectancia que elSubmetálico menor reflectancia que el metálico

Vítreo brillante, como el vidrio

Ad ti b ill tAdamantino muy brillante, como el diamante y similares

Resinoso similar a la resina

Sedoso similar a la seda

Graso poco brillante, similar a materiales grasossimilar a materiales grasos

Perlado iridiscencia blanquecina similar a la perla

LOS MINERALES: PROPIEDADES FÍSICAS

PROPIEDADES ELÉCTRICASC

PROPIEDADES ELÉCTRICASPIEZOELECTRICIDAD● Generación de un campo eléctrico en respuesta a una

deformación mecánica (variaciones de presión)deformación mecánica (variaciones de presión) ● La polarización eléctrica requiere como condición

necesaria la ausencia de centro de simetría● Es un fenómeno reversible: la aplicación de un potencial

eléctrico provoca una deformacióneléctrico provoca una deformación● Aplicaciones en electrónica, óptica, instrumental

científico, etc.● ejemplo típico: cuarzo

amazon.com

PIROELECTRICIDAD● Generación de un campo eléctrico en respuesta a

variaciones de temperatura● Solo en cristales con un único eje polar. Tambiénj p

requiere la ausencia de centro de simetría.● Todos los cristales piroeléctricos son piezoeléctricos.

Son dos propiedades estrechamente relacionadas.● ejemplo típico: turmalinaj p p

PROPIEDADES MAGNÉTICASComportamiento magnético:● ferromagnetismo (magnetita, ilmenita, pirrotita)(atracción por un imán)

MINERALOGÍA SISTEMÁTICA

LA CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALESLA CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES

● Se conocen más de 4300 especies mineralesp● 200 son comunes

Criterios de clasificación● Propiedades físicas (muy antiguo)● Cristalográfico● QuímicoQ● Estructural● Genético

● Más de 20 clasificaciones a lo largo de la historia

Las clasificaciones modernas son de tipo mixto:Las clasificaciones modernas son de tipo mixto:

● Dana (1850-1997)

● Strunz (1941-2002), Nickel-Strunz (10 ed)


NOMENCLATURA MINERAL

( )I.M.A. (International Mineralogical Association) Comisión de nuevos minerales, nomenclatura y clasificación

CNMNC

Ejemplos de nombres:

● PROPIEDADES: albita, barita, hematites

● COMPOSICIÓN QUÍMICA: cuprita, zincita, magnesita

● LOCALIDAD: andalucita aragonito vesubianita● LOCALIDAD: andalucita, aragonito, vesubianita

● PERSONAS: biotita, wollastonita, goethita

● ACRÓNIMOS: palarstanide (Pd,As,Sn)


●CLASES Según el grupo aniónico o anión

●(SUBCLASES)● FAMILIA

criterio estructural (silicatos, boratos)

● FAMILIA● SUPERGRUPO● GRUPO

criterios estructurales y químicos

● GRUPO● SUBGRUPO● especie mineral

(variedades)(variedades)


CLASE

I. ELEMENTOS MetalesSemimetales y no metales

II SULFUROS y SULFOSALES SulfurosII. SULFUROS y SULFOSALES Sulfosales

III. HALOGENUROS

IV ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS ÓxidosIV. ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS Hidróxidos

V. NITRATOS, CARBONATOSY BORATOS

NitratosCarbonatosBoratosBoratos

VI. SULFATOS, CROMATOS,MOLIBDATOS Y WOLFRAMATOS

SulfatosCromatosMolibdatos y wolframatos

VII. FOSFATOS, ARSENATOS YVANADATOS

Nesosilicatos

VIII. SILICATOSSorosilicatosCiclosilicatosInosilicatosFilosilicatosTectosilicatos

IX. COMPUESTOS ORGÁNICOS


LOS SILICATOSAbundancia en la corteza terrestre

rSi=0.34 ÅrO=1.40Å

Si4+

rAl=0.47Å

Unidad [SiO4]4- enlace híbrido sp3t d íUnidad [SiO4] puentes de oxígeno


LOS SILICATOSLOS SILICATOS

● Polimerización● Estructuras básicas

Nesosilicates

● Estructuras básicas

Subclases● Nesosilicatos

Sorosilicates● Nesosilicatos● Sorosilicatos● Ciclosilicatos

Cyclosilicates

Inosilicates

● Inosilicatos● Filosilicatos● Tectosilicatos● Tectosilicatos

Phyllosilicates

Inosilicatesaniones cationes InosilicatesOH- Li+,B3+, Be2+

xx

(Klein & Hurlbut,1977)

Tectosilicates


NESOSILICATOSNESOSILICATOS

t t d l testructura del olivino

● Tetraedros aislados: (SiO4)4-

estructura del granate

Tetraedros aislados: (SiO4)● Empaquetamientos densos● Alta densidad y dureza● Poca sustitución Si-Al en los tetraedros

MINERALOGÍA SISTEMÁTICAC

NESOSILICATOS

Olivino (Mg,Fe)2SiO4 Rom Rocas ígneas básicas y Rocas ígneas básicas y ultrabásicasultrabásicasOlivino (Mg,Fe)2SiO4 ultrabásicas.ultrabásicas.

Granates (Mg,Fe,Mn,Ca)3

(Fe3+,Cr,Al)2Si3O12Cub Metamorfismo. Skarn. Metamorfismo. Skarn.

EclogitasEclogitas

Andalucita Al2SiO5 Rom Metamorfismo regional y Metamorfismo regional y de contactode contacto

Sillimanita Al2SiO5 Rom Metamorfismo grado Metamorfismo grado altoalto

Cianita Al2SiO5 Tric Metamorfismo alta Metamorfismo alta presiónpresión

Estaurolita Fe2Al9O6(SiO4)4 Mon Metamorfismo regional Metamorfismo regional Estaurolita (O,OH)2Mon de grado mediode grado medio--altoalto


SOROSILICATOS CSOROSILICATOS● Dobles tetraedros: (Si2O7)6-

● Comunmente también contienen tetraedros aislados (SiO4)(SiO4)

● Los más comunes son del grupo de la epidota

Epidota Ca(Fe,Al)Al2O(SiO4)(Si2O7)(OH) Mon Metamorfismo regional y Metamorfismo regional y

de contacto. de contacto.

Metamorfismo de lataMetamorfismo de lataLawsonitaLawsonita CaAl2(Si2O7)(OH)2·H2O Róm Metamorfismo de lata Metamorfismo de lata presiónpresión

Vesubianita Ca10(Mg,Fe)2Al4(SiO4)5(Si2O7)2(OH)4

Tet Metamorfismo de calizas. Metamorfismo de calizas. Skarn.Skarn.( 2 7)2( )4


CICLOSILICATOSC

CICLOSILICATOS● Anillos de 3, 4 o 6 tetraedros (SiO3).

Comunmente 6.● Moderada densidad (2.6-3.2) y

elevada dureza (7-8)elevada dureza (7-8).● Pobre exfoliación. n=3

n=4

n=6

n(SiO3)4-

n=6

Accesorio en granitos yAccesorio en granitos yBerilo Be3Al2(Si6O18) Hex Accesorio en granitos y Accesorio en granitos y pegmatitas. Gemapegmatitas. Gema

CordieritaCordierita (Mg,Fe)2Al4Si5O18·nH20 Róm Metamorfismo térmico y Metamorfismo térmico y regionalregionalgg

Turmalina (Na,Ca)(Li,Mg,Al)3(Al,Fe,Mn)6(BO3)3(Si6O18)(OH)4

Trig Accesorio en granitos, Accesorio en granitos, pegmatitas, esquistospegmatitas, esquistos


INOSILICATOS ► Piroxenos

● Estructura con cadenas unicas de tetraedros: (SiO3)● Estructura con cadenas unicas de tetraedros: (SiO3)● Enlace entre cadenas mediantes cadenas octaédricas de

cationes (Mg, Fe, Ca, Na) ● Simetría rómbica o monoclínica● Generalmente poca sustitución Si-Al en los tetraedros● Amplio desarrollo de soluciones sólidas y variación

composicional● Característica exfoliación a aprox 90º● Característica exfoliación a aprox. 90º

cadena tetraédrica

desarrollo de 2 sistemas de exfoliación a ~ 90ºcadenas octaédricas


INOSILICATOS ► Piroxenosdiópsido

R í bá iR í bá iEnstatita (Mg,Fe) SiO3 Róm Rocas ígneas básicas y Rocas ígneas básicas y ultrbásicas.ultrbásicas.

Diópsido CaMgSi2O6 Mon Metamorfismo. Skarn. Metamorfismo. Skarn.

Augita (Ca,Mg,Fe)2(Si,Al)2O6 Mon Metamorfismo regional y Metamorfismo regional y de contactode contacto

Egirina NaFeSi2O6 Mon Metamorfismo grado altoMetamorfismo grado alto

augita

egirina

Jadeita NaAlSi2O6 Mon Metamorfismo alta Metamorfismo alta presiónpresión

Espodumena LiAlSi2O6 Mon PegmatitasPegmatitas


INOSILICATOS ► AnfíbolesC

INOSILICATOS ► Anfíboles

● Estructura con cadenas dobles de tetraedros: (Si4O11)Estructura con cadenas dobles de tetraedros: (Si4O11)● Enlace entre cadenas mediantes cadenas octaédricas de cationes

(Mg, Fe) y cationes grandes (Na, Ca) ● Simetría rómbica o monoclínica● Generalmente poca sustitución Si-Al en los tetraedros● Generalmente poca sustitución Si-Al en los tetraedros● Gran complejidad química y variaciones composicionales con

soluciones sólidas muy amplias● Característica exfopliación a aprox. 120º

doble cadena tetraédrica

desarrollo de 2 sistemas de exfoliación a ~ 120º

estructura


INOSILICATOS ► Anfíboles CINOSILICATOS ► Anfíboles

C i t it Metamorfismo regionalMetamorfismo regionalCummingtonita (Mg,Fe)7Si8O22(OH)2 Rom Metamorfismo regional Metamorfismo regional grado mediogrado medio

Tremolita Ca2Mg5Si8O22(OH)2 Mon Metamorfismo regional Metamorfismo regional y de contactoy de contacto

Actinolita Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 MonMetamorfismo regional Metamorfismo regional y de contacto grado y de contacto grado bajobajo

“H bl d ” Ca2(Fe4(Al,Fe))(Si,Al)8O22 Rocas ígneas yRocas ígneas y“Hornblenda” Ca2( e4( , e))(S , )8O22

(OH,F)2Mon Rocas ígneas y Rocas ígneas y

metamórficasmetamórficas

Glaucofana Na2(Mg3Al2)Si8O22(OH)2 Mon Metamorfismo alta Metamorfismo alta presiónpresión

Riebeckita Na2Fe3Fe2)Si8O22(OH)2 Mon Granitos alcalinos y Granitos alcalinos y sienitassienitas


FILOSILICATOSC

FILOSILICATOS

c. octaédrica

c. tetraédrica

tipo 1:1interlámina

tipo 2:1

● Estructura laminar● Capa tetraédrica: (Si4O10).

Sustitución Si-Al.● Capa octaédrica: normalmente Al y Mg● Interlámina: cationes grandes K, Na, Ca● Exfoliación perfecta Dureza baja● Exfoliación perfecta. Dureza baja


TOS

OSI

LIC

ATFI

LO


TECTOSILICATOSC

TECTOSILICATOS

● máximo grado de polimerización● presencia de cationes grandes K, Na, Ca● densidad baja (2-2 7) dureza media-alta

FAMILIAS MÁS IMPORTANTES● grupo de la sílice● feldespatos● feldespatoides● densidad baja (2-2.7), dureza media-alta

● brillo vítreo ● feldespatoides● zeolitas


TECTOSILICATOS : Grupo de SiO2CTECTOSILICATOS : Grupo de SiO2

Cuarzo

www.quartzpage.de

silexcalcedoniaópalo


TECTOSILICATOS: FELDESPATOS

FELDESPATOS ALCALINOSAlbita OrtoclasaNaAlSi3O8 CaAl2Si2O8

eol.u

csb.

edu

PLAGIOCLASASAlbita Anortita

ww

w.g

e

Granito

NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8


TECTOSILICATOS: Feldespatos alcalinosTECTOSILICATOS: Feldespatos alcalinos

T tTemperatura

Sanidina

KAlSi3O8 MonSanidina

FELDESPATOS POTÁSICOS

KAlSi3O8

KAlSi3O8

Tric

Mon

Microclina

Ortoclasa Ortoclasa

Microclina


TECTOSILICATOS: FELDESPATOS ► PlagioclasasTECTOSILICATOS: FELDESPATOS ► Plagioclasas

zonación composicional (microscopio)

Albita AnortitaNaAlSi3O8 CaAl2Si2O8

serie composicional contínua

maclas multiples (microscopio)macla de la albita

MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ► NO SILICATOS

CLASE MINERAL FÓRMULA SIST. INTERÉS

ELEMENTOS

Oro Au Cúb mena de AuPlata Ag Cúb mena de AgCobre Cu Cúb aleaciones

Elementos Platino Pt Cúb catalizadorAzufre S Róm indust. químicaG fit C H l b i t f t iGrafito C Hex lubricante, refractarioDiamante C Cúb gema, abrasivo

Grafito

Oro Cobre

Azufre

Diamante

Plata


Galena PbS Cúb mena de Pb

SULFUROS

Sulfuros

Esfalerita ZnS Cúb mena de ZnCinabrio HgS Trig mena de HgPentlandita (Ni,Fe)9S8 Cúb mena de Ni( , )9 8

Pirita FeS2 Cúb prod. sulfúricoMolibdenita MoS2 Hex mena de MoC l i it C F S T t d CCalcopirita CuFeS2 Tet mena de Cu

Pirita

Esfalerita

CalcopiritaGalena Cinabrio


ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS

CLASE MINERAL FÓRMULA SIST. INTERÉSHematites Fe2O3 Trig mena de Fe, pigmento

ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS

Óxidos

2 3 g , p gIlmenita FeTiO3 Trig mena de TiCorindón Al2O3 Trig gema, abrasivoM tit F O Cúb d FMagnetita Fe3O4 Cúb mena de FeCromita Cr2FeO4 Cúb mena de CrPirolusita MnO2 Tet mena de Mn

HidróxidosGoethita FeO.OH Róm mena de FeGibbsita Al(OH)3 Mon mena de Al

Hematites Magnetita Corindón Goethita


OTRAS CLASES MINERALES ( 1)

CLASE MINERAL FÓRMULA SIST. INTERÉS

Halita NaCl Cúb sal indust química

OTRAS CLASES MINERALES (parte 1)

HalogenurosHalita NaCl Cúb sal, indust. química

Silvita KCl Cúb fertilizante

Fluorita CaF2 Cúb indust. química y acero

CarbonatosCalcita ♦ CaCO3 Trig calizas

Dolomita ♦ CaMg(CO3)2 Trig dolomías

Magnesita MgCO3 Trig refractarioMagnesita MgCO3 Trig refractario

Halita Fluorita Calcita DolomitaHalita Fluorita Calcita


Barita BaSO4 Róm en sondeos

OTRAS CLASES MINERALES (parte 2)

SulfatosAnhidrita CaSO4 Róm cemento

Yeso CaSO4.2H2O Mon escayola, cemento

Celestina SrSO Róm fuente de SrCelestina SrSO4 Róm fuente de Sr

Wolframatos Scheelita CaWO4 Tet mena de W

Fosfatos Apatito Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) Hex fertilizante, min. acces.

Scheelita Apatito

Barita Yeso

Celestina

MINERALOGÉNESIS

MAGMA

MAGMA• Material fundido silicatado • Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, H, O• Rango de temperatura:

650-800 ºC (magmas ácidos) a 1000-1200 ºC (magmas básicos)

● Solidificación en el interior de la corteza (plutones) o en el exterior (volcanes)

MINERALOGÉNESIS

MAGMAMAGMA

Cristalización

● En el magma existen grupos aniónicos (en forma de poliedros de coordinación):

ej. (Si,Al)O4, n(SiO3), (MgO6)4 3 6● se agrupan en “clusters” (“racimos”)● representan núcleos de cristalización

y “bloques” para la cristalización de silicatos objective earth unil chsilicatos

Minerales ígneos más comunes

objective-earth.unil.ch

Minerales ígneos más comunes SilicatosSilicatos● plagioclasa, feldespatos K, cuarzo● olivino

roca plutónica

● augita, ortopiroxeno, hornblenda● biotita● nefelina, leucita “clusters”

(Lee,1964) roca volcánica

MINERALOGÉNESIS

SO C O S C OS SSOLUCIONES ACUOSAS

ORIGEN DE LAS SOLUCIONES● magmático● metamórfico● metamórfico● aguas “fósiles”● aguas superficiales o meteóricas● es común la mezcla de soluciones

SOLUCIONES HIDROTERMALES

(Hoef, 1987)

● Rango de temperatura: ≈ 50-600ºC● Composición: soluciones salinas de composición y

concentración variable (3-50%): Cl, Na, K, Ca, Mg, CO2...t t d t l i l j l bl● transporte de metales como iones complejos solubles(CuCl2-, AuCl2-, Cu(HS)2-)

MINERALOGÉNESIS

PRECIPITACIÓN A PARTIR DE SOLUCIONES ACUOSASPRECIPITACIÓN A PARTIR DE SOLUCIONES ACUOSAS

minerales hidrotermales comunes:- silicatos: cuarzo, calcitaSOLUCIONES HIDROTERMALES

Precipitación● descenso de temperatura● descenso de presión (ebullición)● reacciones químicas solución roca

,- halogenuros: fluorita,- sulfuros: pirita, calcopirita,

esfalerita, galenaóxidos: hematites magnetita● reacciones químicas solución-roca

(pH, Eh, adición de componentes)● mezcla de aguas

- óxidos: hematites, magnetita, casiterita

- elem. nativos: oro, plata

SOLUCIONES ACUOSAS FRÍAS

minerales comunes : - sulfatos: anhidrita, yeso,- halogenuros: halita, silvita, - carbonatos: calcita, magnesita,carbonatos: calcita, magnesita,

dolomita- silicatos: minerales arcillosos

Britannica.com

MINERALOGÉNESIS

GASES

Ejemplosazufre nativo

Sublimación de gases volcánicos

- azufre nativo- sulfuros: cinabrio (Hg), galena (Pb),

rejalgar As, oropimente (As)- halogenuros: halita (Na), silvita (K)

MINERALOGÉNESIS

REACCIONES EN ESTADO SÓLIDO incremento de P-T / deformaciónREACCIONES EN ESTADO SÓLIDO

PROCESOS METAMORFICOS

● Intervalo de temperatura: desde unos 200ºChasta el inicio de la fusión (>650ºC)

● Intervalo de presión muy variable● La presencia de H2O tiene efecto catalítico y

de medio de transporte● Proceso esencialmente isoquímico

Cambios mineralógicos y/o texturales

www.indiana.edu

MINERALOGÉNESIS

REACCIONES EN ESTADO SÓLIDO

Cianita

REACCIONES EN ESTADO SÓLIDO

Sillimanita

A+B CAndalucita

Minerales metamórficos más comunes

campos de estabilidad

Minerales metamórficos más comunes Silicatos● granate, estaurolita, cloritoide,

andalucita, sillimanita, cianita objective-earth.unil.ch

● moscovita, biotita, clorita ● hornblenda, actinolita, glaucofana

clinopiroxeno Na● epidota● epidota

MINERALOGÍA DETERMINATIVA

PRINCIPALES TÉCNICAS DE ESTUDIOPRINCIPALES TÉCNICAS DE ESTUDIO

• Microscopía Óptica- Luz Transmitida

Luz Reflejada- Luz Reflejada

• Difractometría de Rayos X

• Microscopía electrónica- Microanálisis mediante microsonda de electrones

I á l ó i- Imágenes electrónicas

MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica

MICROSCOPIO DE LUZ TRANSMITIDA (POLARIZACIÓN)MICROSCOPIO DE LUZ TRANSMITIDA (POLARIZACIÓN)

• Ocular: aumentos 8x a 12x• Objetivos: 2,5/4x, 10x, 40/50x

/ /

Polarización de la luz

• Aumentos totales: 20/40 → 100 → 400/500


CRISTALES ANISÓTROPOSCRISTALES ANISÓTROPOSMATERIALES ISÓTROPOS

Sistemas:• Rómbico • Monoclínico • Triclínico

Sistemas:• Tetragonal • Trigonal• Hexagonal

Sistema cúbico y materiales amorfos

V3

g

V1V1

V2

V1 V2

V1

V1 V1

V=velocidad de propagación de la luz

MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía ópticaC

R li Relieve R li lt

Índice de refracción. Relieve n=Vaire/Vmineral

Relievebajo

Relievemoderado

Relieve muy alto

sillimanita

Poltitanita


Color y pleocroísmoC

Color y pleocroísmo

Pol

biotitacalcita

Color de interferenciaAnaliz.

Pol

cuarzo

moscovitacalcita


Ángulo de extinción

Pol

Analiz.

Pol

yeso

augita


Figura de interferencia y signo óptico

Minerales niá icos

Analiz.

L. Bertrand

Minerales uniáxicos:Sistemas Tetragonal, Trigonal y Hexagonal

Minerales biáxicos:

Pol

Minerales biáxicos:Sistemas rómbico, monoclínico y triclínico

IsogirasUniáxico Biáxico

ejeóptico Isocromáticas


MICROSCOPÍA ÓPTICA CON LUZ REFLEJADAMICROSCOPÍA ÓPTICA CON LUZ REFLEJADA

Minerales opacos en LTMinerales opacos en LT

calcopirita

trayectoria de la luz

pirita

Microscopio de luz reflejada(polarización)(polarización)

molibdenita

MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Difracción de Rayos X

Difractómetro de rayos X● Longitud onda rayos (λ) de 0,01 a 10 nanómetros● Rango utilizado ~ 0,07 a 0,19 nanómetros

rayos X incidentes

Preparación de una muestra pulverizada

rayos X incidentes

MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Difracción de Rayos X

Piritacúbico

DIFRACTOGRAMA

Fayalitarómbicorómbico

MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Difracción de rayos X

CRISTAL ÚNICO

Diagrama de Laue

H d l t

MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía electrónica

SEM TEMHaz de electrones

Muestra

emisión radiaciones analizables

EMP

Microscopio electrónico de barrido Microscopio electrónico de transmisión

Microsonda electrónica

No se puede mostrar la imagen. Puede que su equipo no tenga suficiente memoria para abrir la imagen o que ésta esté dañada. Reinicie el equipo y, a continuación, abra el archivo de nuevo. Si sigue apareciendo la x roja, puede que tenga que borrar la imagen e insertarla de nuevo.

serpentina

MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía electrónica de barridop

ópalo y cristobalitaclorita-cuarzo

Dickita

IMÁGENES DE ELECTRONES SECUNDARIOS (SEI)

MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía electrónica de transmisionC

Imágenes deImágenes de alta resolución

Difracción de electrones

Putnis, 1992

MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microsonda electrónica

Microanálisis químicoMicroanálisis químico

•Análisis puntual

•Perfil Mapa composicional

50 μm

RodoniteO

Mapa de distribución de elementos

RECURSOS WEB

● Cursos de Cristalografía y Mineralogía. Universidad Nacional de Educación a Distancia.http://www.uned.es/cristamine/inicio.htmp

● Mineralogy 4 Kids. Mineralogical Society of America.http://www.minsocam.org/MSA/K12/K_12.html

● IMA Database of Mineral Properties. RRUFF Project in partnership with the IMA.http://rruff.info/ima/

● The mineral and locality database.yhttp://www.mindat.org/index.php

● Mineralogy Database.http://www.webmineral.com/p

● Atlas minéralogique. BRGM Francehttp://webmineral.brgm.fr:8003/mineraux/Main.html

● Óptica mineral. Univ. de Jaén y de Granada.http://geologia.ujaen.es/opticamineral/

● Common minerals in igneous, metamorphic, and sedimentary rocks under the microscope. John Longshore, HSU Geology Dept.http://sorrel.humboldt.edu/~jdl1/minerals.list.html

mineralogía

Education