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MINERALOGÍA GENERAL

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Introducción

Concepto y evolución histórica de la Mineralogía.

Es la ciencia más antigua de las ciencias naturales. Con el paso del tiempo sufre un proceso de diferenciación como resultado de los conocimientos que el hombre adquiere de las sustancias inorgánicas. Los primeros documentos corresponden a la antigua Grecia que aparecen en libros de carácter general con Aristóteles que describe algunos minerales y explica el origen de las rocas.En Imperio Romano hay documentos que recogen datos de yacimientos metálicos y sus procesos de explotación. En la Edad Media las obras son poco científicas, hacen referencia a explotaciones pero no a aspectos descriptivos.La civilización árabe aporta (Avicena) quien clasifica por primera vez los minerales conocidos en Metales, Sulfuros, etc. da definición de especie mineral haciendo referencia a sus propiedades físicas tales como el peso específico y dureza.

Ya en la Edad Moderna XVI con el aumento de la actividad minera y la aparición de un gran número de sustancias que identificar y clasificar. Entre los siglos XVI y XVII se publican libro de mineralogía incluyendo rocas y fósiles (Agrícola) que con tres publicaciones es considerado el padre de la Mineralogía Moderna.

En el siglo XVIII destaca 2 hechos que marca su desarrollo.- Intentar hacer clasificaciones.- Se basan los autores en los caracteres externos.- Se basa en la composición química.

Estos métodos no son satisfactorios y se mezclan.- Explicar el origen y su génesis.

Se fueron desarrollando hasta el siglo XIX es cuando sufre un proceso de diferenciación a través de 4 “ciencias” diferentes:

- Cristalografía: Nace del interés por la forma externa de los minerales.- Mineralogía: Surge por dar una explicación del origen.- Cristaloquímica: Nace del interés por conocer su composición química.- Cristalofísica: Nace del interés de conocer su composición física.

Se caracterizan por grandes avances en el campo de la Cristalografía, Cristaloquímica y Cristalofísica.- Descubrimiento del Isomorfismo y Polimorfismo.- Establece la clasificación por su dureza.- Relación entre su forma y sus propiedades ópticas.- Descubre el prisma de polarización y se construye el primer microscopio.

Es a partir de esto cuando queda dividido en varias materias que se dividen como ciencias independientes.- Mineralogía- Cristalografía Morfología Estructural- Cristaloquímica/física.

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Concepto de Mineralogía y mineral

Ciencia que estudia los minerales, elementos o compuestos naturales que forman la parte sólida del universo.Se ocupa de los minerales que constituyen las rocas, menas, agregados sólidos que forman parte de la corteza, meteoritos y muestras del exterior del planeta Tierra.

Mineral: Especie Mineral Sustancia sólida, homogénea, inorgánica formada solo por las fuerzas de la naturaleza, formada por una composición química y una estructura cristalina que trasciende a veces al exterior en forma de caras planas.

Para establecer el concepto de mineral y diferenciarlo de las rocas es que en las rocas no existe homogeneidad desde el punto de vista químico/físico.

Sustancia inorgánica se refiere a que se excluyen materiales de naturaleza inorgánica que resultan de actividades metabólicas producidas por los organismos.

Estructura cristalina condición que no es general para todos los minerales porque hay sustancias inorgánicas amorfas que sí se incluyen dentro de los minerales (Ópalo).

Povarennykh (1954)Mineral es un compuesto cristalino homogéneo, componente de una roca o menor, formado por resultado de un fenómeno físico- químico que está limitado por propiedades cristaloquímicas.

Berry y Mason (1950)Mineral sólido homogéneo natural formado por vía inorgánica con composición química definida y distribución atómica ordenada.

Kostov (1968)Mineral es un constituyente de la corteza terrestre que aparece por fenómenos naturales, que posee una composición química y una estructura definida, estable en unos ciertos límites.

División de la Mineralogía.

La mineralogía se divide en 5 partes en función del aspecto que estudie de los minerales:

- Mineralogía General: Estudia aspectos cristalográficos. También se la conoce por Cristalografía y se subdivide igual en: - Morfología mineral - Estructura mineral - Física mineral - Química mineral.

- Mineralogía Determinativa: Se ocupa de aquellas técnicas físicas y químicas que nos permiten diferenciar un mineral en función de sus propiedades, función y estructura

- Mineralogénesis y Síntesis: Se ocupa de composición formación y transformación de

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los minerales tanto en la naturaleza como en el laboratorio.

- Mineralogénesis Descriptiva: Se ocupa de las descripciones de los minerales agrupándolos para poder estudiar sus propiedades, estructura y su génesis de forma sistemática.

- Mineralogénesis Aplicada: Se ocupa de los yacimientos, génesis, prospección, valoración y explotación así como el conjunto de técnicas que utiliza para la extracción de los minerales.

Otros conceptos Mineralógicos.

- Mena: Término que se utiliza en yacimientos pero con distinto matiz cuando lo explica un mineralogista a un ingeniero:

- Mena es aquel mineral que se usa para la extracción de metales. Designa cualquier mineral útil.- Para los ingenieros mineros designan rocas o mezclas de minerales de los que se extraen metales que tengan un rendimiento económico.

- Ganga: Designan a todos los minerales de un yacimiento que no tienen valor que se separan de las menas en los procesos de separación. Industriales: Su utilizan como materia prima para fabricación de elementos sintéticos. Sintéticos: Productos de laboratorios que tienen la característica parecida a los naturales. Estratégicos: Fabricación de armas.

Relación de la Mineralogía con otras Ciencias.

La mineralogía se puede utilizar su campo de estudio solaparse en algunos aspectos con otras ramas disciplinas, especialmente con otras ramas de la geología.

Enlaza en muchos aspectos con la Petrología porque el estudio de los minerales servirá para establecer la historia de las rocas que estudia la petrología.

Geoquímica se propone conocer la composición química de cada uno de las partes del Universo, especialmente de la corteza terrestre formada por minerales.

Enlaza con los yacimientos minerales pues aportará datos de sus propiedades y de la génesis de los minerales que constituyen dichos yacimientos.

Cristalografía pues la Mineralogía general es sinónimo de la Cristalografía.

Enlaza como otras ciencias como Física al estudiar sus propiedades Físico- Químico y cuando se estudia sus alteraciones que pueden dar lugar a suelos contactando con la Edafología.

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Estructura, Composición química y propiedades físicas de los minerales.

Estructura Cristalina. Coordinación de iones.

Se conoce de los minerales la distribución ordenada de los átomos de un cristal.Su composición química es de vital importancia porque de ella depende en gran medida sus propiedades. No solo depende de sus propiedades sino de la disposición de los átomos o los iones que constituyen el mineral así como de la naturaleza de los enlaces que presentan estos átomos. Las propiedades dependen de la composición y de la distribución de sus enlaces.

Coordinación: Cuando los iones de cargas contrarias se unen para formar minerales en la que predominan fuerzas de enlaces electrostáticas, cada ion tiende a rodearse de tantos iones de signo contrario como permite su tamaño. Cuando los átomos están ligados por simples enlaces electrostáticos se pueden considerar en una primera observación de forma esférica, es decir, de geometría sencilla y los iones coordinados que se agrupan en torno a un ión central lo hacen de tal manera que sus centros ocupan los vértices de un poliedro. El número de iones que están formando ese poliedro en torno a un ión central es lo que se denomina número de coordinación.

Los números de coordinación dependen de los tamaños de los iones. La relación de tamaño de los iones se expresa por la relación de radios.

Así cuando tienen el mismo tamaño la relación entre sus radios es 1.- Estructuras Empaquetamiento Hexagonal Compacto Empaquetamiento Cúbico Compacto Ra:Rx = 1

Cuando tienen distintos tamaños, cuando uno de los iones es ligeramente más pequeño (ión central) el número de coordinación no es doce sino ocho o cúbica porque los vértices están situados en los vértices de un cubo.

Nº Coordinación = 8 1,000 y 0,732 CuboNº Coordinación = 6 0,732 y 0,414 Octaedro (Silicatos)Nº Coordinación = 4 0,414 y 0,225 Tetraédrica (Silicatos)Nº Coordinación = 3 Triangular/Plana 0,225 y 0,155 LinealesNº Coordinación = 2 Lineal < 0,155

En la mayoría de las estructuras estos poliedros están distorsionados, cuando los iones se agrupan en el espacio para formar redes cristalinas, los cationes comparten aniones en su esfera de coordinación o comparten vértices o aristas, casi nunca caras la mayoría de los poliedros.

Composición Química de los minerales.

La mayoría de los minerales no son una sustancia pura sino que suelen tener una composición química variable, esta variación química del mineral es el resultado de la sustitución en una determinada estructura de un ión o grupo iónico por otros.Esto es lo que se llama Sustitución iónica o solución sólida en los que se presentan en minerales isoestructurales.

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Solución sólida es una estructura mineral en la cual las posiciones atómicas específicas están ocupadas en proporciones variables por 2 o más elementos químicos diferentes. Los principales factores que determinan la existencia de una solución sólida son 3:

Tamaño relativo de los iones o grupos iónicos que se sustituyen entre sí: Por regla general es posible la sustitución cuando la diferencia de tamaño de los iones es menor al 15 %. Cuando es superior la sustitución es limitada pero cuando la diferencia es superior al 30 % es improbable.

Cargas de los iones: Cuando son iguales la estructura continua eléctricamente neutra. Pero si son de diferente carga, para mantener su neutralidad se produce sustituciones adicionales.

Temperatura: A mayor temperatura hay mayor tolerancia en la sustitución de los iones.Dentro de las soluciones iónicas existen tres tipos:

Sustitucional: Tipo más sencillo que consiste en sustituciones aniónicas o catiónicas simples: A+ (B+) K (Na) A+X- NaBr X- (Y-) Cl (Br)

Cuando los iones del compuesto se sustituyen por otros de distinta valencia existan a la vez sustituciones complementarias . Sustitución Acoplada.

2A2+ (B3+ + C+) A2+X2-

X- (Y2- ) NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8

Na+ + Si4+ Ca2+ + Al3+

Intersticial: Hay estructuras de minerales que son estructuras que tienen huecos o cavidades en los cuales se localizan átomos o iones que no constituyen la composición química del mineral. Se dice que tienen Solución Sólida

Berilo Be3Al2Si6O18

Silicato por una estructura que consiste en anillos hexagonales de tetraedros coordinados con los cationes BeCO2 y Aluminio con grandes huecos donde se alojan K, Rb, Cs y H2O. Estos están débilmente enlazados y están alojados en los huecos de la estructura del Berilio. Los otros cationes están unidos fuertemente y probablemente debido a sustituciones acoplados.

Si4+ Be2+ + 2R+ Cationes. Si4+ Al3+ + 1R+ Monovalentes.

R+ = K, Rb, Cs

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Con omisión: Tiene lugar cuando un catión de mayor carga reemplaza a dos o más cationes compensando su carga pero ocupando una posición atómica dejando lugares vacíos.

KAlSi3O8 Microclina K+ + K+ Pb2+ + Vacante estos lugares provocan la aparición de color.

Desmezcla: Las soluciones sólidas en los minerales se favorecen cuando existen temperaturas altas porque las posiciones estructurales previamente distintas se hacen más parecidas existe mayor desorden químico y el intercambio de iones se favorece dentro de distintas posiciones. Se dice que a altas temperaturas la solución sólida entre dos miembros extremos es completa o Mistibilidad

KAlSi3O8 NaAlSi3O8

Un mineral homogéneo a alta temperatura puede sufrir un proceso de desmezcla cuando se enfría a baja temperatura porque el mineral contiene cationes de tamaños diferentes.Se utiliza para referirnos al proceso según el cual una solución sólida inicialmente homogénea se separa en dos minerales cristalinos desiguales sin que haya adición o eliminación de materia al sistema. Fotocopia nº 4

Análisis Químicos elementales: representación gráfica de los componentes de minerales.

Solo los elementos nativos tienen una composición química que corresponde a los símbolos del elemento. La mayor parte de los minerales son compuestos formados por dos o más elementos y sus fórmulas describen las proporciones atómicas de los elementos presentes en el mineral.Pocos minerales que tengan una constitución simple o constante ( Cuarzo, Cianita) Si Al2SiO5

La mayoría de los minerales que presenta sustancia puras se representa por un diagrama de barras. Fotocopia 5

62,91% Al2O3

37,08% SiO2

AlO3 + SiO2 = Al2SiO3

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Diagramas triangulares. Fotocopia 6

Representan soluciones sólidas que existen entre los minerales. También representan minerales que coexisten en rocas. Estos minerales que coexisten en la roca están unidos entre sí por líneas de enlace. Se pueden representar la composición química de minerales teniendo en cuenta más de 3 o 4 componentes. Para representar carbonatos que están formados por cuatro componentes se hace prescindir el CO 2 común a todos y asociarlos. Figura 5.27

CaO- MgO- FeO- MnO- CO2

Hábitos y agregados cristalinos.

El hábito es la apariencia que tienen los cristales de un determinado mineral así como la forma en que estos cristales crecen juntos para formar agregados. Se emplean diferentes términos para expresar el hábito o el aspecto individual o agregados cristalinos. Cuando un mineral consta de cristales aislados y distintos deben emplearse:

- Acicular: Si son cristales delgados como agujas.- Capilar: Si son cristales más delgados como cabellos.- Hojoso: Cristales aplastados delgadas como hojas de cuchillos.

Cuando se trata de cristales agrupados:

- Dendrítico: Si son cristales con ramas divergentes parecido a los helechos.- Reticulares: Si son cristales delgados en forma de redes.- Radial: Si son cristales delgados pero parten de un centro común.- Drusa o geoda: Cuando en una cavidad hay un grupo de cristales que recubren ese

hueco.- Columnar: Cuando son cristales robustos como columnas.- Fibroso: Agregados de cristales finos que son paralelos o radiales.- Globular: Grupo de cristales redondeados.

Cuando se trata de cristales escamados o laminares:

- Laminar o tabular: Cristales planos como capas superpuestas.- Plumoso: Formado por escamas finas con estructuras divergentes.- Exfoliable: Mineral se separa frecuentemente en placas o hojas.

Otros términos son:

- Estalactítico: Mineral formado en forma de conos o cilindros colgantes en techos o Paredes.

- En bandas: Mineral presenta bandas de agregados con diferentes colores y texturas. Circular o paralelas.

- Masivo: Agregados formados por un mineral compacto sin ninguna forma de cristalización.

- Costras: Masas de un mineral sin formas cristalinas adheridas a otras rocas.

Exfoliación.

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Cuando un mineral se le aplica una fuerza de tal manera que se rompe dejando dos superficies planas. Las superficies son siempre paralelas a caras reales o posibles del cristal y se nombran con índices sencillas.Depende de la estructura cristalina y tiene lugar siempre paralelas a planos atómicos. O bien que la fuerza de unión entre los planos es débil o porque el espaciado reticular entre esos planos es grande.Cuando se describe la exfoliación se expresa la cantidad de exfoliación y la dirección cristalográfica.Dirección se expresa con los índices de la forma o con el nombre de la cara a la que es paralela la exfoliación.

(1,0,0) Cúbica No todos tienen exfoliación y los que (0,0,1) Pinacoidal la tienen son fáciles de reconocer por (1,1,1) Octaédrica esta propiedad.(1,0,1,1) Romboédrica(1,1,0) Prismática

Partición:

Algunos minerales sujetos a una presión desarrollan planos de debilidad estructural paralelas a planos cristalográficos a lo cual pueden romperse. Esto ocurre generalmente en los cristales maclados como los polisintéticos que se separan por los planos de composición.Cuando en un mineral se producen superficies planas por roturas a lo largo de unos planos predeterminados se dice que tiene exfoliación. El fenómeno es parecido al anterior porque las superficies son planas pero la diferencia reside en que no todos los ejemplares de una misma especie mineral muestran partición sino los que están maclados.

Fractura

Se entiende por fractura de un mineral la manera de como se rompe cuando ni se exfolia ni se parte. Los nombres que se dan para designar tipos de partición:- Concoidal: En su fractura tiene superficies lisas con la forma del interior de una Concha.- Fibrosa/Astillosa: Mineral que se rompe en forma de astilla o fibras.- Ganchudas: Se rompe y deja una superficie dentada con terminaciones puntiagudas.- Desigual o irregular: Se rompe según superficies irregulares.

Dureza

Se llama dureza a la resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayado.Sinónimo de rayabilidad (H).La dureza de los minerales viene determinada por la observación con que un mineral es rayado por otro.La dureza de los minerales es establecida en una escala diseñada por Mohs que clasifica a los minerales según su dureza de orden creciente:

1º Talco 2º Yeso 3º Calcita 4º Fluorita 5º Apatito6º Ortosa 7º Cuarzo 8º Topacio 9º Corindón 10º Diamante

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Para determinar la dureza de un mineral es necesario establecer cual de los minerales de la escala puede ser rayado y cual no. En la práctica los siguientes materiales pueden servir para establecer la dureza de un mineral

- Uña (2) - Moneda de cobre (3) - Acero portaplumas (5)- Acero lima (6) - Minerales blandos ( <5)

Propiedad vectorial que quiere decir que un mineral puede presentar distinta dureza según la cara del cristal donde se mire.

H = 5

H = 7 Cianita Diferente Dureza según la dirección .

Tenacidad

La resistencia que opone un mineral a ser roto o molido, doblado, desgarrado, se conoce con este nombre la resistencia que opone a romperse.Los términos que se utilizan para describir la tenacidad:

- Frágil: Mineral que se reduce a polvo fácilmente.- Maleable: Mineral que se deshace en hojas delgadas por un simple golpe.- Séctil: Mineral que se corta en virutas delgadas como un cuchillo.- Dúctil: Se estira en forma de hilos- Flexible: Mineral que se puede doblar pero no recupera su forma natural cuando

cesa la presión- Elástico: Recobra su forma primitiva al cesar la fuerza que lo doblaba.

Peso específico: Densidad relativa.

Es un número que expresa la relación entre su peso y el peso de un volumen igual de agua a 4 º C.Es un número sin unidades porque es una proporción relativa. Depende de 2 factores. Primero de su clase de átomos de un mineral y de la manera en que están empaquetados. En los compuestos isoestructurales en los cuales es constante el empaquetamiento los minerales que tienen elementos químicos con peso atómico más elevado tienen con mayor peso específico.

Elementos Mineral Composición Pot. Catión Peso específicoque Aragonito CaCO3 40.08 2.95tienen Estroncianita SrCO3 87.62 3.76la Whiterita BaCO3 137.34 4.29misma Cerusita PbCO3 207.19 6.55estructura Brillo

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El aspecto genera de la superficie de un mineral cuando se refleja la luz se conoce con el nombre de brillo.

- Metálico: Un mineral que tiene un aspecto brillante como el de un metal. Son completamente opacos a la luz.

- No Metálicos: Transmiten la luz, son transparentes y aunque no sean por superficies gruesos si lo son en lámina delgada. Para estos minerales transparentes se utiliza diferentes términos para describir su brillo.

- Vítreo: Brillo como el vidrio - Resinoso: Brillo como la resina - Nacarado: Brillo como una perla

- Graso o craso: Brillo como recubiertos de aceite. - Sedoso: Brillo como la seda. Superficies de exfoliación - Adamantino: Minerales que tienen un brillo como el diamante.

Color

La luz blanca incide sobre la superficie de un mineral parte se refleja y parte se refracta. Si la luz no sufre absorción es incoloro. Son coloreadas porque ciertas longitudes de onda y el color es el resultado de la combinación de las longitudes de onda que llegan al ojo. En algunos minerales el color es una propiedad fundamental relacionada con uno de los elementos constituyentes principales y es constante y característico de ese mineral ( Idiocromáticos )

Rodonita Rosa ManganesoRodocrosita

Azurita Azul Cobre CarbonatosMolagnita Verde Cobre

Se componen de elementos que no producen un color intenso característico y son incoloros pero la presencia de determinados elementos como el Hierro que tienen un fuerte poder de coloración de variedad coloreados en los minerales.Estos minerales que presentan variedad de color son Alocromáticos, pero no solo la presencia de determinados elementos es la causa del color. Otros son defectos en su estructura así como la presencia de inclusiones coloreadas finamente divididas de otros minerales.Cuando un mineral está dentro de otro, con los elementos característicos que absorben la luz y que causan el color en los minerales se les conoce como iones cromóforos ( Fe, Mn, Cu, Cr, V, Ni, Co ) y aniones como cloruros, fluoruros, carbonatos ( haluros)

Luminiscencia: Fluorescencia y fosforescencia.

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Una emisión de la luz por un mineral que no es el resultado directo de la incandescencia es la luminiscencia. Fenómeno que puede ser producido en los minerales de diferentes formas de presentar solo los minerales que contienen iones extraños o activadores. Emisión de luz débil y observable en la oscuridad, los minerales que se hacen luminiscentes al ser expuesto a la acción de rayos catódicos, rayos X, o ultravioletas, se dicen que son fluorescentes, cuando continúan una vez que se retira la fuente de excitación se dice que el mineral es fosforescente.

La fluorescencia se produce cuando la energía de radiación de corta longitud de onda es absorbida por los iones activadores del mineral y posteriormente emitida como radiación de mayor longitud de onda que puede ser longitud cuya onda se sitúa en la región de la luz visible.El color de la luz emitida varía según de la fuente de luz y además la fluorescencia es una propiedad que pueden presentar determinados ejemplares de una especie mineral y otros semejantes no presentarla.

Fluorita CaF2 Fluorescencia debida a elementos que sustituyen la calcio.

Scheelita CrWO4 Emite una luz azul debida a iones sustituyen al calcio o una luz amarilla cuando lleva Molibdeno que sustituye al Wolframio.

Propiedades eléctricas y magnéticas.

La condición de la electricidad en los minerales está relacionada con el tipo de enlace.Los minerales con enlaces metálicos como los minerales nativos son buenos conductores.Aquellos minerales con enlaces parciales de metal como los sulfuros son semiconductores.Los minerales con enlace iónico y covalente no son conductores.

Piezoelectricidad (presión) y piroelectricidad (temperatura).Todos los minerales cristalizan en algunos de los 32 estructuras cristalinas posibles.De las 32 clases 21 no tienen centro de simetría. Los minerales que cristalizan en estas clases tienen lo que se llaman ejes polares que son ejes que tienen diferentes formas cristalinas en los extremos opuestos.Cuando se ejerce una presión en los extremos de un eje polar se produce un flujo de electrones hacia un extremo que queda cargado negativamente y en extremo opuesto cargado positivamente. Esto es la Piezoelectricidad. Cualquier mineral que cristaliza en una clase sin centro de simetría puede tener esta propiedad.Además los cambios de temperatura en un cristal pueden producir el desarrollo simultáneamente de cargas positivas y negativas en los extremos opuestos de un eje polar. Piroelectricidad. Se dan en minerales con ejes polares.

Magnéticas (propiedades)Solo hay dos minerales en la naturaleza como la Magnetita (Fe3O4) y Pirrotina (Fe1 – xSx)Atraídos por un imán natural. Estos son minerales ferromagnéticos y los demás minerales se clasifican en:- Paramagnéticos: Atraídos en el campo de un electroimán. Minerales que contienen

hierro- Diamagnéticos: Minerales repelidos en el campo del electroimán .Mineralogénesis

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Conceptos Geoquímicos

Los minerales son productos naturales que son consciencia de muchos y variados procesos que han ocurrido en la corteza terrestre.Con el nombre de génesis o origen de los minerales se puede considerar la manera de formarse y crecer los cristales de un determinado mineral.Los procesos físico-químico que ocurre en la formación de un mineral, cristalización, cambios polimorfos, y el proceso geológico de formación del mineral.La mayoría se forman o bien por la interacción de gases o soluciones o bien por interacción de estos gases con la parte sólida de la corteza. Este es el que ocurre con más frecuencia. Los minerales que forman la corteza terrestre están compuestos por 8 elementos químicos que son los constituyentes mayoritario.

O,Si,Al,Fe,Mg,Ca,Na,K.

Hay otros cuatro como el Ti ,P ,H ,Mn que aparecen en los minerales en proporciones que varían entre el 0,1 – 1%. Todos los demás < 0,1% y son elementos traza. Teniendo en cuenta el comportamiento químico de los elementos se dividen en tres grupos.- Sideróficos. Son aquellos que tienen una débil afinidad por el Oxígeno y Azufre y

tienen capa electrónica externa incompleta.- Calcófilos. Tienen una pronunciada afinidad por el Azufre y aparecen como sulfuros.- Litófilos. Tienen fuerte afinidad por el O2 y la última capa alcanza el octeto y

aparecen en la naturaleza como compuestos oxigenados.

Los yacimientos minerales se dividen en:- Endógenos: Son los formados bajo la corteza terrestre o bien en la superficie por material que ha salido fuera procedente del interior. Estos se dividen a su vez en magmáticos y metamórficos- Exógeno: Se forman externamente, en la superficie. Estos se dividen en sedimentarios.

Entre estos tipos hay transiciones que completan el ciclo de migración de la materia en la corteza

Magmáticos Metamórficos Sedimentarios

El magma y sus productos.

La composición y cristalización de los magmas

Se conoce con el nombre de magma la mezcla natural compuesta por silicatos que se generan en las profundidades.Cuando el magma solidifica en las partes más profundas de la corteza terrestre se forman Rocas Intrusivas Plutónicas pero los movimientos de la corteza pueden forzar al magma a salir al exterior en forma de lava que al enfriarse da Rocas Extrusivas o Volcánicas. Las condiciones de formación son diferentes y así los siguientes se forman a altas temperaturas y presiones atmosféricas.Los principales constituyentes elementales son los 8 elementos ya citados y estos se clasifican en su contenido en sílice:- Ultrabásicos - Intermedios- Básicos - Ácidos fig 38.Además la tendencia de cristalización de los magmas se expresa con reacciones de Bowen. Fig 39

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Sálicos Sílice AluminioMáficos Magnesio Hierro.

Pegmatitas.Al final de la primera fase de cristalización existen fluidos que se llaman residuales ricos en elementos volátiles y cuando estos fluidos residuales penetran por fisuras de las rocas se depositan nuevos minerales relacionados íntimamente con las rocas intrusivas. Estos son las pegmatitas o venas pegmatíticas.Estas rocas tienen principalmente los mismo elementos de las rocas intrusivas pero se caracterizan por estar enriquecidas en elementos que son escasas como pueden ser Li,Rb,Cs,U,Th.Son elementos que tienen un tamaño iónico grande o pequeño que no entran generalmente en los silicatos y entran a formar parte de minerales que aparecen cristalizados y tamaño de grano grueso.Se forman en un intervalo de 400 y 700 º C y están asociados a granitos o a Silicatos nefelíticos.Están enriquecidos los granitos de Uranio, Miobio, Tántalo, Estaño y asociado a silicatos nefelíticos, principalmente Circonio, Cerio, Torio.

Depósitos Nefelíticos e hidrotermales.Todos los elementos volátiles incluido el agua que se depositan por cristalización magmática o por formación pegmatítica pueden da lugar a depósitos de minerales.Cuando se forman por encima de 400 º C se llaman Neumatolíticos y si se forman por debajo se llaman Hidrotermales.

Estos se clasifican según la temperatura de deposición:

- Hidrotermales Alta temperatura: 400 – 300 ºC- Hidrotermales Media temperatura: 300 – 150 ºC- Hidrotermales Baja temperatura: 150 – 50 º C

Tanto unos como otros suelen ser en forma de venas o vetas de gran espesor y son grandes fuentes minerales como Cobre, Plomo, Cinc, Plata, Oro y minerales útiles como Barita y Flourita.

Fuente caliente y depósitos fumáricos.Hay minerales que se forman a partir de disoluciones hidrotermales que alcanzan la superficie como fuentes calientes o exhalaciones volcánicas despedidas durante una erupción volcánica. Así son comunes alrededor de los cráteres haluros de Sodio, Potasio, Hierro, Manganeso con azufre nativo y varios Sulfatos. Estos depósitos se forman o bien por Sublimación directo de los gases o interacción de los gases existentes en la corteza.Los minerales que aparecen están formados por capas concéntricas como Ágata, o capas paralelas con alteración de distinta coloración.

Procesos Metasomáticos.

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Cuando los fluidos magmáticos mueven las rocas regionales cambian por la introducción o descarga de sustancias que resultan de la interacción de los minerales que existen en la roca y la fase fluida.Este proceso es un remplazamiento se conoce con el Metasomatismo. Este proceso está controlado por tres factores.- Grado de difusión de los iones.- Naturaleza de los minerales.- Redes Cristalinas.

La temperatura juega un papel decisivo en el fenómeno de la difusión.Cuando la temperatura es más alta hay mayor migración de los iones.Los productos metasomáticos como son el resultado de la introducción de nuevos elementos están siempre relacionados con rocas intrusivas o con depósitos neumatolíticos e hidrotermales. Es frecuente que en el contacto de un granito con rocas calcáreas aparece un determinado tipo de rocas SKARN que están formados por minerales silicatados calcáreos.Para reconocer los procesos metasomáticos son importantes los minerales Pseudomorfos. Mineral que está reemplazado parcial o completamente por otro pero que conserva las formas cristalinas del cristal original.Estos minerales se forman por cambios que incluyen distintos procesos: - Oxidación - Hidratación- Raducción - Carbonatación.

Un pseudomorfo muy común es el de Limonita con Pirita FeO que aparece por la oxidación de la Pirita reemplazándola pero con sus mismas formas.En estos existen diferentes cambios en su composiciones químicas pero otro tipo de remplazaminentos en los que el mineral no sufre cambio en la composición y en este caso se llama Paramorfo.

Calcita (trigonal) con Aragonito (rómbico) CaCO3

Procesos supergénicos

Alteración

La primera etapa en la formación de los depósitos supergénicos es la alteración de otros depósitos ya existentes.Este proceso incluye la descomposición gradual de los minerales inestables y la transformación en otros en condiciones superficiales.Los agentes destructivos pueden ser:- Agentes físicos: Masas de agua, cambios de temperaturas, acción mecánica del aire.- Agentes químicos: Acción del agua y de las sales disueltas.- Agentes orgánicos: La ación de organismos vivos.

Todos los minerales son solubles en mayor medida en agua, pero su acción disolvente depende del pH. Cuando el pH es menor o mayor la acción destructiva es superior y las aguas naturales llevan en disolución cantidades variables de haluros, sulfatos, carbonatos que la hacen un agente destructivo fuerte.La alteración o velocidad de los minerales está de acuerdo con las reacciones de Bowen.Los minerales de alta temperatura como el Olivino a la Anortita. Son los más fácilmente atacables mientas que los más resistentes son a baja temperatura.Depósitos eluviales y aluviales.

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Durante los procesos de alteración los minerales más resistentes y algunos parcialmente se acumulan en regiones continentales formando depósitos eluviales ( concentraciones in-situ ) y aluviales ( son transportadas y concentradas por corrientes de agua y ríos )

Se concentran minerales de peso específico y gran resistencia a la alteración como oro, circón, casiterita, suelen ser minerales accesorios en las rocas pero enriquecidos mecánicamente formando depósitos importantes que se conocen con el nombre de placeres.

Depósitos residuales y de infiltración.

Relacionados con los depósitos anteriores están los residuales que se forman por procesos químicos intensos dando lugar a la formación de minerales secundarios que quedan como una envoltura del mineral original. Por ejemplo los minerales arcillosos formados por silicatos hidratados de Aluminio, Magnesio, Calcio, Hierro etc. y que se forman por alteración de otros silicatos que son los feldespatos.

Los depósitos de inflación están formados por la circulación de soluciones superficiales hacia abajo que en algunos casos reemplazan totalmente a las rocas como los depósitos de óxido de hierro y manganeso que se forman mediante soluciones ácidas que contienen Hierro y Manganeso cuando son neutralizadas por rocas carbonatadas.

Depósitos Sedimentarios.

En contraste con los supergénicos que se forman en rocas continentales, estos se forman bajo el agua. Estos están enriquecidos en sales que son llevadas desde zonas continentales en forma de disoluciones como suspensiones y luego son depositados al alcanzar el mar.Estos depósitos son ricos en Sodio y en sales como cloruros y carbonatos.En estas cuencas marinas primero se forman lechos calcáreos o bien por precipitación química de disoluciones saturadas o por acumulación de conchas calcáreas o de esqueletos marinos. Así se deposita el carbonato de Magnesio y de Calcio pero además de estos que se forman por procesos químicos o mecánicos hay otros componentes del agua del mar que se depositan debido a su alta concentración por medio de la evaporación. Suelen ser sales como cloruros de Sodio, Potasio y Magnesio y este proceso de evaporación se produce en cuencas cerradas desprovistas de la entrada de agua fresca y en terrenos áridos.En estos depósitos sedimentarios, el orden de deposición es el siguiente.- Carbonatos- Sulfatos- Haluros.

Dentro de estos depósitos se incluyen también los Vulcanosedimentarios que se producen cuando las lavas o soluciones hidrotermales son vertidos al mar dando depósitos mixtos.Se diferencian en esto depósitos 3 fases:- Singénesis: El proceso de deposición de los minerales sedimentarios.- Diagénesis: El proceso es la compactación de materiales sueltos, es decir, una

cementación, una deshidratación del precipitado original, por lo tanto, la formación de un cuerpo concrecionados.

- Epigénesis: Los cambios que sufren los minerales en las rocas sedimentarias.

Metamorfismo

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Los procesos metamórficos representan la adaptación fisico-químico de un mineral y depósitos de rocas respecto a las condiciones que prevalecen en la corteza bajo la zona de alteración y sedimentación. De acuerdo con la naturaleza de los factores que producen el metamorfismo se distinguen los siguientes tipos de metamorfismo:

- Dinámico: La presión como factor principal.- Contacto: Inducido por una fuente caliente de rocas ígneas adyacentes.- Metasomático: Causado por la introducción o separación de sustancias minerales o

por la acción de gases o llamado Metamorfismo Neumatolítico o por la acción de disoluciones Metamorfismo Hidrotermal o por la acción de materiales silicatados.

- Regional: implica un ambiente complicado donde se combinan influencias de presión y temperatura.

Las rocas metamórficas tienen el aspecto parecido a las rocas plutónicas visibles cristalinas pero tienen en común que suelen tener los mismos elementos químicos salvo que en las rocas metamórficas pueden haber movilidad de elementos como metales alcalinos y esto da un aspecto bandeado o esquistoso.

También el metamorfismo se puede dividir en dos grupos:- Isoquímico: No hay entrada ni salida de sustancias sino un cambio en la textura Calizas Marmol

- Aloquímico: Lleva consigo en el cambio en la composición debida a la entrada de sustancias Metasomatismo

Calizas Arenosa Wollastonita

Metamorfismo Regional: En el metamorfismo regional intervienen la presión y la temperatura. En este tipo de metamorfismo se producen conjuntos de minerales característicos que se conocen con el nombre de facies metamórficas.Es un conjunto de minerales asociados repetidamente en el espacio y en el tiempo y tiene una relación con la composición química y mineral figura 14.20

Paragénesis.

Comprende aquellos conjuntos de minerales formados en las mismas condiciones fisico-químicas.A veces este término se utiliza en un sentido amplio para indicar todos los minerales que constituyen una roca. En una roca puede haber sulfuros de origen endógeno y de origen exógeno pero este se considera mineral asociado pero no paramagnético porque no se han formado al mismo tiempo.Cuando los minerales están en equilibrio formando un sistema químico se representan gráficamente mediante diagramas triangulares o por barras y los minerales que coexisten en una roca están unidos por líneas de enlace. Es importante conocer la asociación natural o paragénesis de los minerales en el estudio de su origen porque a partir de un magma básico cristaliza olivino y plaglioclasa pero nunca cuarzo con estos dos porque si existe un exceso de sílice reacciona olivino con piroxeno.

Mineralogía Determinativa

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Métodos de separación mineral.

Los métodos de separación de minerales tanto en la industria como en el laboratorio se basan en las propiedades fisico-químicas de los mismos y en particular en las diferencias de densidades, propiedades superficiales y propiedades magnéticas.El objeto es obtener grupos de minerales que tienen interés o valor económico y conjunto de minerales aislados fácil de estudiar.

Molienda:Los productos naturales requieren en primer lugar una preparación, obtener un tamaño de partículas mediante la desintegración de rocas o agregados minerales. Se consigue mediante máquinas como quebrantadoras, trituradoras, molinos.Sirven para reducir de tamaños grandes a medianos y los molinos de medianos a pequeños o finos y se utilizan en serie.

Cuarteado: Para obtener una muestra representativa los minerales que se van a estudiar no se necesitan los 20 o 30 Kg de muestra sino una fracción de la misma que sea representativa.Para ello se utiliza la técnica del cuarteado que se puede hacer por el método del cono, que consiste en extender la muestra en forma de cono y dividirla en 4 partes y se recogen las partes enfrentadas y se vuelve ha hacer el mismo proceso hasta tener una muestra. Figura 15 y 16.

Tamizado:El objeto es separar las distintas fracciones que componen un sólido granular por la diferentes formas y tamaños de partícula. Se puede considerar como un tamiz cualquier superficie agujereada. Los tamices más comunes son:- Barras: formadas por barras paralelas con distinta separación- Chapas: Agujereado.- Tejido: Más utilizado en el laboratorio consiste en tejidos verticales y horizontales.

Estos tapices se designan por lo que se llama luz de malla o designada en milímetros, para seleccionar el tipo de grano. Se recoge las muestras a distintas fracciones de 2mm, 1mm, 0,5mm.

Concentraciones hidráulicas:Son las que utilizan como medio el agua para separar los minerales pero hay dos razones por las que la separación de minerales mediante un líquido no se hace por simple sedimentación.- Lentitud- Dificultad de recoger de forma separada las fracciones según se van sedimentando.

Estas dificultades se tratan de evitar empleando líquidos en movimiento para separar los minerales. En los dos métodos más utilizados son:- Mesa de Sacudidas figura 12.22: Es una mesa con un tablero rectangular. En este se hacen unas ranuras que empiezan en el borde izquierdo y terminar en la diagonal. Tiene con movimiento de vaivén recibe una corriente de agua perpendicular a las ranuras y el tablero está inclinado hacia adelante. Se vierte la muestra en la parte de suspensión por donde entra el agua de tal forma que las partículas más finas y ligeras sufren el arrastre del agua y se recogen en la parte frontal de la mesa mientras que las más densas quedan en las hendiduras y el movimiento de vaivén lo arrastra hacia la derecha. El objeto es separar las densas de las finas.

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- Concentración por flotación: La separación de los minerales por flotación es un método de concentración hidráulica pero mientras que la mesa de sacudidas se basa en la separación de minerales teniendo en cuenta la densidad, sin embargo esta se basa en las distintas propiedades superficiales de los minerales. Si tenemos una fracción de una muestra formada por cuarzo y galena se trata de concentrar la galena. Si se introduce en una suspensión de agua ésta se está agitando y si se introduce una corriente de aire se forma una espuma que arrastra a la galena mientras que el cuarzo queda en el fondo sedimentándose. Se va al fondo porque la naturaleza de su superficie es tal que sus partículas las mojas en el agua con gran rapidez y al ser más denso que el agua y se va al fondo. La galena su superficie es tal que se deja mojar por el aire que por el agua. Se recubre por una capa de aire que evita que el agua la moje, quedando flotando por encima del agua y se retira del vaso.

Separación por densidad.

Se hacen por inmersión de los minerales en líquidos de densidad conocida. Los minerales menos densos flotan y los más densos caen:Los líquidos que se utilizan son:- Bromoformo (2,8) Sirve para separar Cuarzo y Feldespato. - Yoduro de metileno (3,25) Separa minerales accesorios en las rocas pero de gran

interés económico.

Otros Líquidos que se utilizan con menor frecuencia con una propiedad a mayor temperatura aumenta la densidad. Licor de Glerici, soluble en agua caliente, tóxico y corrosivo.

Los aparatos que se utiliza es un recipiente con Oxígeno de tres niveles:- Superior- Intermedio- Inferior.

Se sirve el líquido en un embudo y se añade la muestra sólida. Se agita y los minerales más densos quedan en la parte baja del embudo.Se abre la llave y la muestra se recoge los minerales que flotan y se mete en el alcohol para eliminar el bromoformo.

Separación Magnéticas.

Consiste en someter a los minerales a la acción de un campo magnético. En este campo las distintas especies minerales se comportan según su septivilidad magnética y se clasifican en:- Ferromagnéticos: Minerales atraíbles por un imán natural.- Paramagnéticos: Minerales atraíbles en un campo magnético o electroimán.- Diamagnéticos: Minerales repelidos por un electroimán.

Se hace en dos fases:

1º) Separación magnética “sensu strict”Sirve para separar los minerales ferromagnéticos que consiste en extender en un panel los minerales y aproximarlos a un imán. Se separan los minerales atraíbles. Se repite varias veces.2º) Separación electromagnética. Figura 27

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Consiste en el desfile continuo de los minerales en un campo magnético sobre una regleta vibrante que está inclinada a partir del embudo de alimentación situada en la acción de un electroimán separando los minerales paramagnéticos y diamagnéticos.

Clasificación Mineralógicas

Criterios de clasificación y principales clasificaciones.

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Las clasificaciones de los minerales se utilizan para describir los minerales de forma comparativa.Se han hecho muchas clasificaciones de minerales, de las cuales se citarán por orden cronológico.Las primeras fueron las Clasificaciones histórico – naturales.Se basan en la forma y en propiedades físicas de los minerales, criterios que combinan con la composición química y la forma que se encuentran en la naturaleza.Sistemas químicos basados en la composición química de los minerales.La primera por Granstedt en 1758, sobre ella hay modificaciones por Dana, Berrelios y Grath.El tercer tipo son las llamadas de tipo Cristalográfico, basados en las formas cristalinas de los minerales. Nigl 1926.El 4º tipo se basan en las Estructuras Cristalinas de los minerales realizadas por Ewald y Herman 1931 y sobre esta se hacen modificaciones que evolucionaran en 2 sentidos:

Sistemas Cristaloquímicos Sistema químico – Estructurales. Strunz (1941) que combina lo químico y lo estructural.

Silicatos.

El 5º tipo son clasificaciones de tipo Geoquímico que agrupa a los minerales según el elemento químico principal.El 6º tipo son clasificaciones de tipo Genético que agrupa a los minerales en magmáticos metamórficos y sedimentarios. Link y Jung 1935

Después surgen clasificaciones que combinan distintos criterios ( varios )

- Genéticos Estos que combinan criterios- Geoquímicos son los Machastschi ( 1953 )- Cristalográficos Genético – Geoquímico

Kostov ( 1957 ) Geoquímico, Genético y Cristalográfico.

Nomenclatura Mineralógica

Los minerales se ordenan en 8 clases según la naturaleza del grupo aniónico que es la clasificación propuesta por Gratf y Dana.

- Elementos Nativos - Sulfuros y Sulfatos - Óxidos Hidróxidos - Haluros

- Carbonatos, Boratos - Sulfatos Cromatos Wolframatos Nitratos Yoduros Molibdato - Fosfatos Arseniatos - Silicatos

Strunz.La clasificación de Strunz se jerarquiza de esta manera:

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Clases Subclases

Grupos ( por similitudes cristalográficas y estructurales )Especie / Serie Las series están formadas por

especies minerales isoestructurales al menos parcialmente Isomorfas. Las especies minerales se pueden presentar en variaciones que se caracterizan por pequeñas variaciones o en alguna propiedad física.

KostovMantiene las mismas 8 clases de los minerales de acuerdo con el radical aniónico y para las siguientes subdivisiones utilizan criterios Genéticos.

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mineralogía general · web view( fe, mn, cu, cr, v, ni, co ) y aniones como cloruros, fluoruros,...

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