Introducción a las Ciencias Terrestres
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Transcript Introducción a las Ciencias Terrestres
Materia y Minerales
GEOL 3025: Cap. 3
Prof. Lizzette Rodríguez
Minerales:
Componentes basicos de las rocas
Por definicion un mineral:
–
–
–
–
Aparece de forma natural
Debe ser inorganico
Debe ser un solido
Debe poseer una estructura interna ordenada
(atomos dispuestos segun un modelo definido)
– Debe tener composicion quimica definida
Roca
– Masa solida de material mineral, o parecida a
mineral, que aparece de forma natural como parte
de nuestro planeta
– Agregado de varias clases de minerales
Composicion de los minerales
Elementos
– Componentes basicos de los minerales
– Se conocen 112 elementos (92 aparecen de
forma natural)
Atomos
– Particulas mas pequenas de la materia
– Conserva todavia las caracteristicas de un elemento
Cont. Composicion de los minerales
Estructura
atomica
– Region central llamada el nucleo
Consiste
de protones (cargas +) y neutrones
(cargas neutrales)
– Electrones
Particulas
de cargas (–) que rodean el nucleo
Crean zonas esfericas de carga (–)
denominadas niveles de energia o capas.
– Numero atomico - #p+ en el nucleo
Estructura atomica
Cont. Composicion de los minerales
Enlaces
quimicos
– Fuerza de atraccion que une los atomos
– Forma un compuesto combinando 2 o mas elementos
Enlaces
ionicos
– Se transfieren uno o mas e- de valencia (e- mas
externos, que intervienen en enlaces quimicos) desde
un atomo a otro, para formas iones
– atomo que capta un e- extra y adquiere una
carga (-)
Cation – atomo que pierde un e- y adquiere una carga (+)
Anion
– Compuestos ionicos consiten de un arreglo ordenado
de iones con cargas opuestas
Halita – NaCl (sal de mesa)
Cont. Composicion de los minerales
Enlace
covalente
– Los atomos comparten e- para alcanzar neutralidad
electrica
– Generalmente son mas fuertes que los ionicos
– H2O – compuesto de los elementos gaseosos H y O
Otros
enlaces
– Puede haber compuestos ionicos y covalentes
dentro del mismo compuesto
– Enlaces metalicos – los e- de valencia son libres
para migrar de un ion a otro
Ej.
en Au, Cu, Al, Ag
Enlace covalente
Enlaces metalicos
e-
se mueven alrededor de los núcleos sin
restricciones
e- compartidos entre muchos núcleos
Alta conductividad eléctrica y de calor
Cont. Composicion de los minerales
Isotopos
y radioactividad
– Numero de masa = #p+ + #no en un atomo
– Isotopo = atomo que exhibe variacion en su
numero de masa (#no varia)
Ej.
C tiene 3 isotopos: C-12, C-13, C-14
– Algunos atomos tienen nucleos inestables
(ej. C-14) y emiten particulas y energia en un
proceso llamado desintegracion radioactiva
Estructura de los minerales
Disposicion
ordenada de atomos
quimicamente unidos para formar una
estructura cristalina concreta
En
compuestos formados por iones, el
arreglo atomico interno esta determinado
principalmente por el tamano de los iones
Empaquetamiento geometrico ideal
para iones (+) y (-) de varios tamanos
Cont. Estructura de los minerales
Polimorfos
– 2 o mas minerales con la misma
composicion quimica, pero diferentes
estructuras cristalinas
– Ej. diamente y grafito: minerales de C,
calcita y aragonito: minerales de CaCO3
– Cambio de fase = transformacion de un
polimorfo por otro
Propiedades fisicas de los minerales
Principales
propiedades diagnosticas
– Determinadas por la observacion o
realizando una prueba sencilla
– Las principales propiedades fisicas usadas
para identificar muestras de minerales son:
forma cristalina, brillo, color, dureza,
exfoliacion o fractura, peso especifico
Cont. Propiedades fisicas de los minerales
Forma
cristalina
– Expresion externa de un mineral que refleja la
disposicion interna ordenada de los atomos
– El crecimiento de cristales es a veces interrumpido
por la competicion por el espacio
Cristales cubicos de pirita
Cont. Propiedades fisicas de los minerales
Brillo
(“luster”)
– Aspecto o la calidad de la luz reflejada de
la superficie de unn mineral
– 2 categorias
Metalica
– aspecto de metales
No metales – se describen con adjetivos
como: vitreo, perlado, sedoso, resinoso,
terroso (mate)
Galena (PbS) tiene brillo metalico
Cont. Propiedades fisicas de los minerales
Color
– Propiedad diagnostica poco fiable
– Es muy variable, por cambios en la quimica del
mineral – ligeras impurezas
– Ej. cuarzo – rosa, purpura (amatista), blanco,
negro (ahumado)
– Coloracion exotica produce gemas – causada por la
inclusion de impurezas, como iones extranos, en la
estructura cristalina
– Coloracion inherente – ej. azufre - amarillo y
malaquita - verde
Cuarzo (SiO2)
Cont. Propiedades fisicas de los minerales
Raya (“streak”)
– Color de un mineral en polvo
– Se optiene frotando a traves del mineral con una pieza de
porcelana, llamada placa de raya
– Ayuda a distinguir el brillo metalico
– Esta propiedad no cambia, asi que es mas fiable que el
color
Dureza (“hardness”)
– Medida de la resistencia de un mineral a la abrasion o al
rayado
– Escala de Mohs de dureza – escala estandar
Escala
relativa
Placa de raya
Escala Mohs
de dureza
Cont. Propiedades fisicas de los minerales
Exfoliacion
– “Cleavage”
– Tendencia de un mineral a romperse a lo largo
de planos de enlaces debiles
– Produce superficies planas y brillosas
– Se describe por las formas geometricas
resultantes
Numero
de planos
Angulos a los cuales se producen los planos
Direcciones
de exfoliacion
comunes
Micas – 1 plano de exfoliacion
Fluorita, halita y calcita –
exfoliacion perfecta
Cont. Propiedades fisicas de los minerales
Fractura
– Ausencia de exfoliacion cuando un mineral se
rompe
– Ej. cuarzo
– Fractura irregular y fractura concoide (se rompen
en superficies curvas lisas)
Peso
especifico (“specific gravity”)
– Cociente entre el peso de un mineral y el peso de
un volumen igual de agua
– Valor promedio = 2.7
– Ej. galena = 7.5, oro de 24 quilates ~ 20
Fractura concoidal
Cont. Propiedades fisicas de los minerales
Otras
propiedades
– Magnetismo (ej. magnetita)
– Sabor (ej. halita – sal)
– Tacto (ej. talco y grafito)
– Elasticidad (ej. micas)
– Maleabilidad (ej. oro)
– Birrefraccion (ej. calcita)
– Reaccion quimica con
acido clorhidrico
(efervescencia en calcita)
– Olor
Grupos minerales
Se
conocen cerca de 4000 minerales
Minerales
formadores de rocas
– Minerales comunes que forman la mayor
parte de las rocas en la corteza terrestre
– Compuestos principalmente de 8 elementos,
los cuales forman mas del 98% de la corteza
continental
Abundancia relativa de los 8 elementos
mas comunes en la corteza continental
Cont. Grupos minerales
Silicatos
– Grupo mineral mas comun
Cubre
la mayoria de los minerales formadores de
rocas
Muy abundante (>90% de corteza terrestre), debido
al gran % de Si y O en la corteza
– Contiene tetraedros Si-O
Componente
basico fundamental
4 iones de O que rodean a un ion de Si mucho menor
Ion complejo con carga de -4: SiO4-4
Tetraedro
Si-O
Cont. Grupos minerales
Otras
estructuras de silicatos
– Tetraedros sencillos se unen para formar
varias estructuras:
Tetraedro
aislado
Cadenas sencillas
Cadenas dobles
Estructuras laminares
Minerales mas comunes de corteza terrestre
Silicatos comunes
Silicatos
claros (no ferromagnesianos)
– Color claro y peso especifico ~2.7
– Grupo de los feldespatos
Grupo
mineral mas comun
2 planos de exfoliacion que se cortan a 90o, relativamente
duros (6) y brillo entre vitreo y perlado
Compuesto por una red tridimensional formada cuando
atomos de Si adyacentes comparten atomos de O
Miembros mas comunes: ortosa (feldespato potasico) y
plagioclasa (feldespato de Na y Ca)
Se distinguen por sus estriaciones
Silicatos comunes
Feldespato potasico – Ortosa (orthoclase)
Plagioclasa
Cont. Silicatos claros
– Cuarzo
Unico
mineral comun de los silicatos
formado completamente de Si y O: SiO2
Duro, resistente a la meteorizacion y no
muestra exfoliacion
Muestra fractura concoide
Forma a menudo cristales hexagonales
Impurezas (diversos iones) causan que se
encuentre en diferentes colores
Cont. Silicatos claros
– Moscovita
Miembro
comun de la familia de las micas
Color claro y brillo perlado
Exfoliacion perfecta en una direccion
En laminas finas, es transparente
– Minerales de la arcilla
Arcilla
– termino que describe una variedad de minerales
complejos, que tiene estructura laminar
Grano muy fino, originados como productos de
meteorizacion quimica de otros silicatos
Constituyen gran % del suelo y son casi la mitad del
volumen de las rocas sedimentarias
Ej. caolinita – se usa para fabricar porcelana y papel
satinado
Cont. Silicatos oscuros
(ferromagnesianos)
Grupo
de olivino
– Silicatos de T elevada
– Color entre negro y verde oliva, con brillo
vitreo y fractura concoidal
– Compuesto por tetraedros individuales
unidos por iones de Fe y Mg
Cont. Silicatos oscuros
Grupo
de los piroxenos
– Componentes importantes del manto
– 2 direcciones de exfoliacion que se cortan en un
angulo de casi 90o
– Estructuras de cadena simple con iones de Fe y
Mg
– Augita es el miembro mas comun
Cont. Silicatos oscuros
Grupo
de los anfiboles
– Estructuras de cadenas dobles con una variedad de
iones
– 2 angulos de exfoliacion: 60o y 120o
– Hornblenda es el miembro mas comun
Angulos de exfoliacion
de augita y hornblenda
Cont. Silicatos oscuros
Biotita
– Familia de las micas – color negro
– Excelente exfoliacion en una direccion
Granate
– Brillo vitreo y fractura
concoidal
– Forma a menudo cristales
equidimensionales en las
rocas metamorficas
Minerales no silicatados
Suelen
subdividirse en clases segun el
anion o el anion complejo que los
minerales tienen en comun, ej. oxidos –
O-2
8%
de la corteza terrestre
Constituyentes
de rocas sedimentarias en
cantidades significativas
Cont. Minerales no silicatados
Carbonatos
– Compuestos por el ion carbonato (CO3-2) y uno
o varios iones positivos
– Mas comunes: calcita (CaCO3) y dolomita
(CaMg(CO3)2)
– Constituyentes principales de las calizas y
dolomias
Cont. Minerales no silicatados
Muchos
tienen valor economico
Ejemplos:
– Hematita y magnetita (oxidos - menas
importante de Fe)
– Halita (sal comun)
– Esfalerita (sulfuro – mena de zinc)
– Cobre nativo (elemento nativo – mena de
Cu)
Magnetita
Cobre nativo