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