mineralogia

SEMANA 3:

MINERALOGÍA

Ing. Juan Esteban Gonzales García

[email protected]

¿Qué son los minerales?

¿De donde provienen los minerales?

¿Cómo se clasifican los minerales y que

propiedades presentan?

3.1

ORIGEN Y NATURALEZA DE

LOS MINERALES

Un mineral es un cuerpo producido por procesos de naturaleza

inorgánica, con una composición química característica y una

estructura cristalina, que generalmente suele presentarse en formas

o contornos geométricos.

Se encuentran en formas muy diversas en la naturaleza ya que

pueden ser de un sólo elemento, como el azufre nativo, oro, plata,

cobre, o una combinación de varios, tal es el caso de algunos

compuestos químicos como el cuarzo, que está formado por silicio y

oxígeno. otro ejemplo de estos últimos es la carnotita, mineral del

que se obtiene el elemento uranio, ya que contiene cinco elementos

básicos: potasio, uranio, oxígeno, vanadio e hidrógeno.

ORIGEN Y NATURALEZA DE LOS MINERALES


Cuarzo (SiO2) Pepitas de oro Rubí

Perlas (Producción

por la acción de la

vida orgánica)

Mercurio (Metal

Líquido)

Es importante explicar que las sustancias minerales que fueron

producidas por acción de la vida orgánica, como la perla del ostión,

no se incluyen entre los minerales. Además, las especies minerales

están, por regla general, limitadas a sustancias sólidas, en este

sentido, los únicos líquidos que se incluyen es el mercurio metálico y

el agua, ya que ambos carecen de un orden interno y se clasifican

como mineraloides.

El petróleo no es propiamente una sustancia homogénea porque

consiste de muchos compuestos de hidrocarburos y, aunque se

forma por procesos naturales, no tiene una composición química

definida ni distribución atómica ordenada, por lo tanto, no es

considerado una especie mineral.


3.2

CRISTALOGRAFÍA Y SISTEMAS

CRISTALINOS

La Cristalografía es la ciencia que se

ocupa de la forma y propiedades de

las sustancias cristalinas. Estudia las

propiedades de los sólidos cristalinos

para poder describir su estructura

interna o atómica, sus diversas

formas y su división en clases y

sistemas. Incluye diversos métodos

de estudio como la determinación de

las relaciones matemáticas de sus

caras, la medida de los ángulos que

forman entre ellas; también abarca la

descripción de cristales compuestos

o maclas, las irregularidades de los

cristales, de los agregados cristalinos

y de los cristales seudomorfos.

LA CRISTALOGRAFÍA

Un cristal es la forma poliédrica regular, limitada por caras lisas, que

adquiere un compuesto químico bajo la influencia de sus fuerzas

interatómicas. Este proceso ocurre cuando el compuesto químico

pasa, en condiciones apropiadas, del estado líquido o gaseoso al

sólido. Una sustancia cristalina puede presentarse en diferentes

estados:

• Cristal euédrico: si se desarrolla con todas sus superficies

planas correctas.

• Cristal subédrico: si las circunstancias sólo han permitido la

formación de una parte del cristal.

• Cristal anédrico: si no presenta caras.

LA CRISTALOGRAFÍA

Algunas substancias cristalinas se presentan en fragmentos tan finos

que solamente se pueden determinar con la ayuda del microscopio

por lo que se les denomina microcristalinas, y aquellos agregados

cristalinos que están tan finamente divididos que los componentes no

pueden determinarse con el microscopio, pero que dan un patrón de

difracción de rayos X, se denominan criptocristalinos.

Además, existen substancias, tanto naturales como sintéticas, que

son cristalinas y carecen de estructura interna ordenada, a éstas se

les conoce como amorfas. Las substancias amorfas naturales se

designan con el nombre de mineraloides.

LA CRISTALOGRAFÍA

Un cristal, bajo condiciones favorables de crecimiento, desarrollará

superficies externas planas y uniformes (caras) que pueden asumir

formas geométricas regulares, lo cual es expresión de su distribución

interna regular atómica.

En cristales con caras bien desarrolladas se pueden reconocer los

elementos de simetría como ejes de rotación, planos de simetría, etc.

Un estudio sistemático de las formas externas de los cristales

conduce a 32 simetrías o combinaciones de simetría. Algunas de

estas 32 clases de cristales tienen características de simetría en

común con otras, lo que permite agruparlas en uno de los seis

sistemas cristalinos.

SISTEMAS CRISTALINOS

SISTEMAS CRISTALINOS

3.3

PROPIEDADES FÍSICAS Y

QUÍMICAS DE LOS MINERALES

Las propiedades físicas de los minerales son el resultado directo de

sus características químicas y estructurales, ejemplo de ellos son el

color, el brillo o la dureza, entre otros. Para el caso del color tenemos

que los minerales pueden ser de diversos tonos aunque un mismo

tipo puede encontrarse en diferentes sitios y en colores distintos.

El cuarzo, por ejemplo, puede ser blanco, rosa o de otros colores.

Otra característica que diferencia a los minerales es que se rompen y

se dividen de manera distinta; unos se separan en láminas planas,

como la mica; otros se rajan en cristales compactos, como la calcita; o

bien se quiebran en superficies onduladas como el pedernal y muchos

otros.

Entre estas propiedades físicas tenemos las siguientes:

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

COLOR

Es una de las principales propiedades ya que es la más fácilmente

observable. Sirve como un criterio distintivo ya que muchos minerales

poseen un color característico; a los que tienen color constante se les

llaman idiocromáticos, y a los que tienen colores que varían mucho se

les llaman alocromáticos, en el caso de esos últimos las variaciones

se deben a la presencia de pigmentos, inclusiones y otras impurezas


Idiocromático

Malaquita (Verde)

Alocromático

Variedades de cuarzo

DUREZA

Se llama dureza a la resistencia ofrecida por un mineral a la abrasión

o al raspado. Es de gran importancia en el reconocimiento rápido de

los minerales, pues la dureza aproximada de una muestra se puede

determinar fácilmente. La dureza se indica de manera relativa por la

escala de Mohs que comprende los diez minerales dispuestos en

orden, de menor a mayor, según su dureza.

Para determinar la dureza de un mineral el rasguño hecho deberá ser

lo más corto posible, no mayor de 6 mm. La determinación de la

dureza aproximada se simplifica y ejemplifica a continuación usando

una uña, una moneda de cobre, la hoja de una navaja, un trozo de

cristal de ventana y una lámina de acero.


DUREZA


BRILLO

Es la apariencia de la superficie de un mineral cuando se refleja la luz

en él. El brillo está en función de la transparencia, refractividad y

estructura de un mineral y existen dos tipos principales: el metálico y

el no metálico, pero cuando el brillo no es de estos dos tipos se

llama metaloide o submetálico.

• Brillo metálico: Lo tienen los minerales de apariencia metálica. Las

sustancias que tienen brillo metálico son opacas o casi opacas,

bastante pesadas y reflejan completamente la luz.

• Brillo no metálico: Los minerales con este tipo de brillo son, en

general, de colores claros y transmiten la luz, Entre los principales

tenemos:


BRILLO


Galena mineral con brillo metálico Cuarzo mineral con brillo no metálico (vítreo)

RAYA

Es el color del polvo fino de un mineral que, aunque varíe, suele ser

constante. Se determina por corte, limado o rasguño; sin embargo, el

método corriente y más satisfactorio es frotar el mineral sobre una

pieza de porcelana blanca sin brillo, llamada biscuit.

Para determinar su color una raya de una longitud de ¼ de pulgadas

es suficiente, y la facilidad o dificultad con que se puede obtener ésta,

con la lámina, es índice de la dureza del mineral; por eso la lámina de

biscuit no puede ser empleada con minerales de una dureza de siete

o más, pues estos minerales son más duros que la lámina.


RAYA

El color de la raya puede coincidir con el color del mineral, por

ejemplo:

• El cinabrio: elcolor del mineral y el de la raya son rojos.

• La magnetita: el color del mineral y el de la raya son negros.

• La lazulita: el color del mineral y el de la raya son azules.

Otros minerales tienen una diferencia muy grande entre el color del

mineral y el color de su raya, por ejemplo:

• Hematita: el color del mineral es gris acero o negro y el de la raya es rojo.

• Pirita: el color del mineral es amarillo latón y el de la raya es negra.


FRACTURA

La fractura de un mineral se refiere a las características de la superficie

obtenida cuando sustancias cristalinas se rompen, en direcciones

distintas de una exfoliación o una partición. En este caso los minerales

que tienen una exfoliación muy débil, o no la tienen, proporcionan

superficies de fractura muy fáciles. Otro caso son las sustancias

amorfas, las cuales, al estar extensas de exfoliación, siempre

presentan superficies de fractura cuando se les golpea con un martillo.

Los tipos de fracturas son los siguientes:

• Conciodea: las superficies se curvan y toman una forma de concha.

• Lisa: la superficie de fractura son lisas o casi lisas, es decir, que son

aproximadamente planas.

• Irregulares: las superficies son más desiguales (Rodonita).

• A tajo: las superficies de fractura tiene muchos puntos agudos y son bastas e

irregulares (Cobre).

• Astillosa: el mineral se rompe en astillas y/o fibras (Pectolita).

• Terrosa: fractura irregular característica de las sustancias terrosas, como tiza, caolín y

bauxita.


OTRAS PROPIEDADES

Otras propiedades físicas complementarias son las siguientes:

- Hábito

- Contraste

- Asterismo

- Transparencia o diafanidad

- Exfoliación

- Tenacidad

- Gusto

- Olor

- Tacto

- Peso específico

- Magnetismo

- Luminiscencia

- Radiactividad


PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS MINERALES

SOLUBILIDAD

Para probar el grado de

solubilidad se emplea

comúnmente el ácido

clorhídrico, aunque en el caso

de muchos minerales

metálicos, como los sulfuros,

los compuestos del plomo y

plata, se requiere el ácido

nítrico; también se utilizan el

ácido sulfúrico y el agua regia

(ácido nitroclorhídrico) aunque

esta última con menos

frecuencia.

Prueba de efervescencia


Solubilidad sin efervescencia

Muchos minerales son

solubles sin efervescencia,

entre ellos están algunos

óxidos como la hematita,

limonita, goetita, algunos

sulfatos, muchos fosfatos y

arseniatos, entre otros. A

diferencia de los anteriores, el

oro y el platino son solubles

solamente en agua regia o

ácido nitroclorhídrico. Se

pueden obtener las siguientes

soluciones:

- Solución amarilla: si hay

mucho fierro presente.

- Solución azul o azul

verdosa: que cambia de azul

profundo al agregársele un

exceso de hidróxido de

amonio. De los compuestos

de cobre.

- Solución rosa a rosa

pálido: del cobalto.


Solubilidad con efervescencia

Tiene lugar cuando el mineral

pierde un ingrediente gaseoso

o cuando se genera uno por la

reacción mutua del ácido y el

mineral. Entre los más

notables se encuentran los

carbonatos, ya que todos ellos

se disuelven con

efervescencia, desprendiendo

el bióxido de carbono (CO2)

como gas inodoro. Al realizar

esta prueba se emplea el

ácido clorhídrico diluido.

Minerales insolubles

A un gran número de minerales

no los ataca sensiblemente

ninguno de los ácidos. Entre

éstos se pueden mencionar los

siguientes óxidos: corundo,

espinela, cromita, diápsoro, rutilo,

casiterita, cuarzo; también la

cerargirita; muchos silicatos,

titanatos, tantalatos, y noiobatos;

alguno de los sulfatos, como la

barita, y la celestina, y muchos

fosfatos como la xenotima,

lazurita, childrenita, ambligonita,

el borato y la boracita.

34

ESTUDIO, RECONOCIMIENTO Y

CLASIFICACIÓN DE LOS

PRINCIPALES MINERALES

PETROGRÁFICOS

La clasificación mineral se basa en la composición química y en la

estructura interna, las cuales en conjunto representan la esencia de un

mineral y determinan sus propiedades físicas. De acuerdo con la

composición química, los minerales se dividen en clases según el

anión o grupo aniónico dominante, por ejemplo, los óxidos, los haluros,

los sulfuros y los silicatos, entre otros.

Los minerales poseen el mismo anión o grupo aniónico dominante en

su composición, por eso tienen semejanzas familiares y características

más clara y fuertemente marcadas que aquellas que comparten los

minerales que poseen el mismo catión dominante. Ejemplo de ello son

los carbonatos, ya que estos se parecen más entre sí que los

minerales de cobre.

Estos principios estructurales, en combinación con la composición

química, proporcionan una clasificación lógica, siendo:

CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES

• Elementos nativos

• Sulfuros

• Sulfosales

• Óxidos e hidróxidos

• Haluros

• Carbonatos, nitratos y boratos

• Sulfatos y cromatos

• Volframatos y molibdatos

• Fosfatos, arseniatos y vanadatos

• Silicatos


ELEMENTOS

Son los que se encuentran en

la naturaleza en estado puro,

se dividen en metálicos y no

metálicos, y están conectados

por la clase de transición de los

semimetales.

Metálicos: Forman tres grupos:

1) Grupo del oro: Au, Ag, Cu y Pb

2) Grupo del platino: Pl, Pd, Ir y Os

3) Grupo del hierro: Fe y FeNi


Plata

Cobre

Hierro

ELEMENTOS

Semimetales: Son los que se

encuentran en estado nativo,

aunque raramente cristalizan

en un mismo sistema y forman

estructuras de un mismo tipo.

En este grupo se clasifica el

arsénico, el antimonio y el

bismuto.


Arsénico

Antimonio

Bismuto

ELEMENTOS

No metálicos: Este tipo de

minerales son de gran valor en

el comercio y la industria. En

este grupo, por ejemplo, se

encuentra el carbón en forma

de grafito o diamante y el

azufre.


Azufre

Carbón y Diamante

SULFUROS

Los sulfuros son muy

importantes ya que

comprenden la mayoría de las

menas minerales. En esta

clase se incluyen los

sulfoarseniuros, los arseniuros

y los telururos, los cuales son

similares a los sulfuros pero

más raros.

La mayoría de estos minerales

son reconocibles porque su

brillo es metálico, son opacos,

tienen colores distintivos y raya

de colores característicos.


Estibinita

Cinabrio

SULFOSALES

En este grupo de minerales el

azufre toma el lugar del

oxígeno en los ácidos

oxigenados más comunes y

más conocidos, como el ácido

carbónico, ácido sulfúrico o el

ácido fosfórico.

Las sulfosales son importantes

porque nos pueden indicar

cierto número de minerales de

azufre diferentes a los sulfuros.


Pirargitita

Livingstonita

ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS

En esta clase se encuentran

aquellos compuestos naturales

en los que el oxígeno aparece

combinado con uno o más

metales, cuyo aspecto y

características son diversos.

Los óxidos, por ejemplo, son

un grupo de minerales

relativamente duros, densos y

refractarios; generalmente se

presentan en forma accesoria

en las rocas ígneas y

metamórficas, y en forma de

granos dendríticos resistentes

en los sedimentos.


Pirolusita

HALUROS

Este grupo de minerales está

constituido por combinaciones

químicas de metales con los

halógenos como el flúor, cloro,

bromo y yodo. Generalmente

tienen poca dureza, un peso

específico bajo y brillo vítreo;

su color puede variar bastante,

como en el caso de la fluorita y

algunos pueden considerarse

de gran importancia

económica. Los haluros son los

ejemplos más perfectos del

mecanismo de enlace iónico

puro.


Atacamita

Fluorita

CARBONATOS, NITRATOS Y

BORATOS

Los carbonatos son aquellos

minerales que están constituidos

por la combinación química de

un metal con el grupo aniónico

carbonato, por lo que éstos son

los más difundidos.

Los nitratos que se presentan

escasamente en la naturaleza

son fácilmente solubles en agua.

El nitro sosa o nitrato de Chile

es conocido por su importancia

comercial. Entre los más

importantes tenemos el nitro y la

nitratina (nitrato de Chile).


Calcita variedad

diente de perro

Magnesita

SULFATOS Y CROMATOS

Los minerales de este grupo

tienen una dureza inferior a 3.5,

por ejemplo las especies

minerales ricas en agua, cuya

dureza baja hasta 2.

Sus propiedades ópticas

resaltan los valores más

pequeños de los índices de

doble refracción.


Celestina

Yeso

VOLFRAMATOS Y

MOLIBDATOS

Se trata de un pequeño grupo

de minerales de mena que son

coloridos e interesantes. Cada

uno de ellos puede sustituir

fácilmente al otro como catión

coordinador.

Pero en la naturaleza es raro

encontrar volframios primarios

casi por completo exentos de

molibdeno y viceversa.


Scheelita

Wulfenita

FOSFATOS, ARSENATOS Y

VANADATOS

Esta clase comprende un gran

número de minerales de vivos

colores que son poco conocidos.

Se caracterizan por la

presencia, en el grupo aniónico,

de fósforo (fosfatos), arsénico

(arseniatos) y vanadio

(vanadatos).

Como ejemplos se pueden

mencionar los siguientes:

litiofilita, trifilita, monacita,

apatito, piromorfita, vanadinita,

eritrita, ambligonita, lazurita,

escorzalita, wavelita, turquesa,

autunita, carnotita


Turquesa

Monacita

SILICATOS

En la clasificación de los

silicatos se encuentran

alrededor de una tercera parte

de los minerales conocidos. Son

importantes porque muchos son

preciosos como las gemas y

otros se explotan

industrialmente. Los silicatos

son los materiales cerámicos

más importantes y contribuyen

de diversa manera en nuestra

civilización y el nivel de vida, por

ejemplo los ladrillos, las piedras,

el cemento y el vidrio empleados

en la construcción de los

edificios que se derivan de gran

parte de estos minerales.


Granate

(Nesosilicato)

Hemimorfita

(Sorocilicato)

¿Cómo se clasifican los minerales y

que propiedades presentan?

“LA OROGÉNESIS DEL

PLANETA Y SU CONSTANTE

DINÁMICA INTERNA Y

EXTERNA, CONLLEVAN A UN

PERMANENTE CAMBIO DEL

MISMO EN GRANDES

PERIODOS Y ERAS

GEOLÓGICAS”.

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