E l presente manual, en su tercera edicin rusa, es el texto fundamental empleado en la enseanza de la mineraloga en las escuelas superiores de prospeccin geolgica y en las facultades correspondientes de la UninSovitica.

H an sido publicadas ya lus dos prim eras ediciones del Curso de M in e raloga en alemn, chino, rumano, checo y polaco.

.-l preparar el presente Curso de M ineraloga se ha dedicado la atencin principal a los conocimientos concretos que contribuyen a la determ inacin exacta de los minerales y de las condiciones de su distribucin en la natu - raleza.

Adems, en la parte descriptiva se incluyen las caractersticas de las estructras tpicas do los minerales con el anlisis de la dependencia de sus propiedades principales respecto a las particularidades de la estructura de la sustancia cristalina.

Asim ism o se han introducido adiciones referentes a las condiciones de la gnesis y distribucin de los minerales en la naturaleza.

SIGNOS CONVENCIONALES

A angstrom = 10~8 ctnni/i milimicrn = 0,000001 mma, b, c ejes cristalogrficos: [100], [010] y [001](100), (010)... ndices de las caras de los cristales {110}, {111}, ndices de las formas simples

{210} . . .N Indice de refraccin de los m inerales is tropos pticosNg, N m y Np ejes del elipsoide de la ind icatriz p tica , la d ireccin de

los principales ndices de refraccin (m xim o, m edio y mnimo) en los m inerales de doble eje p tico

C. s. clase de sim etraG. e. grupo espacial de Fidorov, con arreg lo a las T ab las

internacionales , y entre parn tesis, cuando se t r a ta de la escala de Schnflies

o> K y c longitudes de las aristas de la clula e lem en ta l en a,k longitud de la arista de la clula rom bodrica en b, /?, y ngulos formados por los ejes crista logrficos en el s is

tem a monoclnico o triclnico D durezaPe. peso especficosopl. al soplete

p a r t e g e n e r a l

INTRODUCCIN

LA MINERALOGA Y EL CONCEPTO DEL MINERAL

L a mineraloga pertenece a las ciencias la corteza terrestre. El nombre de dicha ciencia significa lite ra lm ente ciencia de los minerales, que abarca todos los problem as referentes a los minerales, comprendido el del origen de los mismos. E l trm ino mineral procede del latn m inera lo que es una p rueba de que su aparicin se debe al desarrollo de la minera.

E n la actualidad se denominan minerales los com ponentes de las rocas y menas, que se distinguen por su composicin qum ica y propiedades fsicas (brillo, color, dureza, etc.). P o r ejemplo, el granito de biotita, como roca, consta de tres minerales principales de d istin ta composicin: el feldespato claro, el cuarzo gris y la mica negra (la biotita). La m agnetita es un agregado casi m onomineral, constituido de granos cristalinos de dicho mineral.

Desde el punto de vista gentico, los minerales son com binaciones qumicas naturales (raramente elementos nativos), productos naturales de los distintos procesos fsico-qumicos que se operan en la corteza terrestre (comprendidos los productos de la activ idad vital de los organismos)1. La mayora abrum adora de estos p roductos se halla en forma de minerales en estado slido, dotados de determ inadas propiedades qumicas y fsicas en estrecha relacin m utua con la composicin y la estructura cristalina de la su stan cia que los constituye. Se puede adm itir, con cierto grado de aproximacin, que, independientemente de sus dimensiones dentro de

1 Los numorosos productos sintticos, es decir, loa com puestos qum icos obtenidos artificialm ente en los laboratorios y en lus fbricas, 110 pueden llamarse minerales. Muchos com puestos de este tipo no existen ni pueden existir en las condiciones nuturaios. Se donom inun convencionalm ente minerales los compuestos qumicos que por su composicin y i-slruc tu ra cristalina son idnticos a los natm-alos.

988227

su limitacin espacial, todo mineral es un medio cristalino homogneo . 1

Segn muestran las condiciones en que se hallan los minerales en la naturaleza, as como las investigaciones experimentales cada mineral no surge ms que en unas condiciones fsico-qumicas determ inadas (a determinada tem peratura, presin y concentracin de los componentes qumicos en el sistema). Algunos minerales se mantienen inmutables hasta que se rebasan los lmites de su estabilidad bajo la accin del ambiente (en los procesos de oxidacin o de reduccin, durante los descensos o las elevaciones de tem peratura, presin, etc.). Por eso, en el curso histrico del desarrollo de los procesos geoqumicos, muchos minerales sufren cambios, se destruyen o ceden el lugar a otros ms estables en las nuevas condiciones.

Sin embargo, se conocen muchos minerales que pueden existir sin alterar su estabilidad y equilibrio en unos lmites muy amplios de cambio de las condiciones exteriores (como, por ejemplo, el diamante, el grafito, el corindn, el rutilo, etc.).

Es bastante considerable el nmero de minerales conocidos en la actualidad que tienen gran importancia prctica como m ateria prima (naturalmente, siempre y cuando sus aglomeraciones en determinados lugares, llamados criaderos, constituyan reservas apre- ciables y tengan una concentracin de aprovechamiento industrial suficiente para asegurar el fu ncionamiento de las empresas dedicadas a bu beneficio). Unos minerales contienen metales de gran valor para la industria (hierro, manganeso, cobre, plomo, zinc, estao, wolframio, molibdeno, etc.), que son extrados durante el tratam iento metalrgico de las menas. Otros (diamante, asbesto, cuarzo, feldespatos, micas, yeso, sosa, mirabilita, etc.) debido a sus valiosas propiedades fsicas y qumicas se emplean para distintos fines en estado crudo (sin previo tratam iento) o se aprovechan para la obtencin de compuestos sintticos necesarios para la industria, los materiales de construccin, etc.

As, pues, la mineraloga como ciencia de las combinaciones qumicas naturales (los minerales) estudia, en estrecha relacin m utua su composicin, estructura cristalina, propiedades, condiciones de su gnesis y su importancia prctica. Por consiguiente, los objetivos de esta ciencia deben guardar estrecha relacin, por una parte, con Jas realizaciones de las ciencias afines (la fsica, la qumica, la cristaloqumica, etc.) y, por otra, con las demandas del trabajo p rctico de bsqueda y prospeccin.

Los objetivos principales de la mineraloga en la actualidad so n :]. El estudio de todos los aspectos y el conocimiento a fondo

de las propiedades fsicas y qumicas de los minerales en estrecha re-

1 E n la naturaleza no existen minerales absolutam ente homogneos . ;J sentido fsico y qumico.

lacion con su composicion qumica y estructura cristalina a fin de aprovecharlos prcticam ente en las distintas ram as de la industria y descubrir nuevas m aterias prim as minerales.

2. E l estudio de las regularidades que rigen la combinacin de los m inerales y la sucesin en la formacin de los complejos minerales en las m enas y rocas, a fin de poner en claro las condiciones de aparicin de los minerales y la historia de los procesos de la gnesis de los minerales, as como para aprovechar esas regularidades en la prospeccin de los distintos criaderos.

Ivas investigaciones mineralgicas dedicadas a la solucin de estos problem as se basan en las leyes de las ciencias exactas: la fsica, la qum ica, la cristalografa, la cristaloqumica, la qum ica coloidal y la qum ica fsica. A su vez, los datos facilitados por la m ineraloga se utilizan en el desarrollo de otras ciencias, como, por ejem plo, la geoqumica, la petrografa, la ciencia de los criaderos de m inerales tiles, y tam bin en la prospeccin y en varias ciencias tcnicas (la m etalurgia, el beneficio de menas, etc.).

Las concepciones acerca de la naturaleza de los m inerales y, por consiguiente, el propio contenido de la mineraloga se han form ado en el curso de la historia y han ido cam biando en la m edida en que han progresado los conocimientos en el dominio de la geologa y de to d a la historia natural. Examinemos los principales acontecim ientos de la historia de las ciencias naturales que han influido en el desarrollo de la mineraloga como ciencia.

PERODOS MS IMPORTANTES DE LA HISTORIA DEL DESARROLLO DE LA MINERALOGA

' Perodo de surgimiento de la mineraloga. E l inters por los m inerales como m ateria fsil til da ta de la rem ota an tigedad , m uy an terio r al perodo histrico (de la h istoria escrita). L a am pliacin de los conocimientos mineralgicos est estrecham ente relacionad a con la historia del desarrollo de la cu ltu ra m ateria l, en la cual le correspondi, un lugar muy im portante a la m inera, sobre todo en la edad del bronce y del hierro. A juzgar por los datos arqueolgicos, en tre los pueblos civilizados ms antiguos que p racticaban la m inera, figuraban los chinos, babilonios, egipcios, griegos, etc.

Adems de los metales nativos cobre, oro y p la ta los hom bres de la rem ota antigedad conocan m enas ricas en com binaciones de cobre, estao y hierro. Poco a poco aprendieron a ex traer estas menas, a fundir metales para ornam entos, y luego, armas, tan indispensables en la lucha constante por la v ida y, por fin, instrum entos de trabajo. En aquellos tiem pos, adem s de los metales se conocan y a y se recogan diversas p iedras de color que m aravillaban por su belleza y engendraban d istin tas supersticiones.

No cabe duda de que el hombre antiguo conoca por va prctica algunas propiedades de unos u otros minerales tiles. Conoca

igualm ente las leyes empricas a que obedeca la d is tr ib u c i n de las menas y se vaa de dichas leyes para la b squeda y el b enefic io de nuevos criaderos. Muchas explotaciones m ineras de los tiem p o s rem otos se han conservado hasta nuestros das (fig. 1). C om o es lgico, en aquel entonces no poda haber concepciones c ien tfica s del origen de las menas y los minerales.

El filsofo y sabio griego Aristteles (384 322 a n te s d e n .e .) ofreci los primeros escritos sobre los cuerpos n a tu ra le s in o rg n icos y un intento de clasificarlos. Las formaciones m in era les a n lo ga* a los metales las inclua en el grupo de los m e ta lo id e s . Su discpulo Teojrasto (371 286 antes de n.e.) dedic u n t r a t a d o especial a los problemas de la mineraloga Las p ie d ra s en el cu a l describi ya en un plano prctico 16 especies m inerales p r in ic ip a l- m ente piedras preciosas. Posteriormente, el n a tu ra lis ta ro m a n o Minio, el Viejo, muerto el ao 79, durante la erupcin del V esu b io , escribi cuatro tratados en los que recogi todo lo que se s a b a de los minerales, incluidas las leyendas fantsticas.

Kn el perodo del alto medievo se registr un ev id en te a scen so de la creacin cientfica en los pases rabes del O rien te que h a b a n asimilado la cultura de la antigua Grecia y la an tig u a In d ia . C om o

Fig. 1. U na antigua explotacin m inera en un yac im ien to d e a n tim o n io

M. V . Lomonsov (17111765)

R en u n c i n d o se d e la a lq u im ia , A grco la h izo m u ch as o b se rv a ciones e x a c ta s en lo re fe re n te a las condiciones en q u e se en cu en t r a n los d ife ren te s m inera les en los criaderos. Com o re su ltad o d e sus t ra b a jo s p ro p u so u n a clasificacin d e los m inera les, que en sus ra s gos g en era les se d ife ren c iab a poco d e la clasificacin y a m en c io n a d a d e A vicena, pero e ra m uclio m s p ro fu n d a . A grco la d iv id a la s fo rm acio n es m inera les en m inera les com bustib les, tie rra s , s a les, p ied ra s p reciosas, m eta les y m ezclas m inerales. C abe se a la r que describ i d e ta lla d a m e n te los ca rac te res d iag n stico s de los m in e ra le s : color, tran sp a ren c ia , brillo , gusto , olor, peso, d u reza , e tc ., a u n q u e le fa lta b a n to d a v a los d a to s re la tiv o s a la com posicin q u m ica de los m inerales. A grcola t r a ta b a tam b i n en sus t r a b a jo s d e los p ro b lem as de la gnesis de los y ac im ien to s m ineros. Sus o b ra s e jerc ie ron u n g ra n in flu jo en las investigac iones m in era l g icas de v a ria s generaciones.

E l com ienzo del desarro llo de la m in era lo g a ru s a se deb e al g en ia l sab io ruso M . Lomonsov (1711 1765). H o m b re d e e x c ep cional ta le n to y am p lia erudic in , hijo de un sencillo cam p esin o do la p ro v in c ia de A rjnguelsk , Lom onsov no slo e ra in c o m p a ra b lem en te su p e rio r a los cientficos a lem anes quo t r a b a ja b a n en la A cad em ia de C iencias R u sa , sino que a v e n ta ja b a c o n s id e rab le m en te a las m ejores m en tes do E uropa . P a r t ie n d o do su filosofa co rp u sc u la r form ul la teo ra do la e s t ru c tu r a c r is ta l in a de la su s tan c ia , desarro ll la teo ra c in tica de los gases y la te o r a m ecn ica del calor, con lo cual so an tic ip casi en cion a o s a sus c o n te m porneos. Q um ico de excepcional ta le n to , em p le el aiuilisis c u a n ti ta t iv o de los procesos qum icos, d e te rm in ol papel dol a ire on la com bustin de las su s tan c ia s o rg n icas y m u ch o a n te s q u e lo h ic ie ra L av o is ier form ul la ley do Ja co n se rv ac i n d e la m a te r ia .

Lom onsov se ocup d ire c ta m e n te d e los p ro b lem as d e la m in era lo g a en la seg u n d a m itad d e su a c tiv id a d c ien tfica . Y a en

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v- co m p ro b despus, en el desarro llo de la ciencia rab e ejercieron .vorm e in flu en c ia km sabios de los pueblos del Asia C en tra l (U zbek is t n .. q u e se h allaban som etidos en tonces al ca lifato de B agdad . Kn el d o m in io de la m ineraloga se destac a princip ios del siglo X I r:l g ran n a tu ra lis ta , m atem tico y astrnom o B iru n i (972

n a tu ra l d e Cora*m a (U zbekistn). E n su o b ra d ed icad a a lah p ie d ra - preciosa# ofrece u n a descripcin de los m inerales, n o ta ble [jara su tiem po, y en la definicin de las especies m inerales em p le a p o r vez p rim era en la h isto ria de la m ineraloga co n stan tes fsica#, corno la d u reza re la tiv a y el peso especfico. O tro rep re sen ta n te fie los em inen tes sabios de aquella poca fue A vicena Ibn~ S iru i (')HO- 1037), natu ra ! de B u jara . En su T ra tad o de las p ied r a s clasific los m inerales conocidos entonces, d iv idindolos en c u a tro c la se s ; 1) piedras y tierras, 2) m inerales com bustib les o su lfurnos, ti) sales y 4) m etales.

Kn los pases europeos im peraba el m arasm o m s com pleto del p en sam ien to cientfico d u ran te la E dad Media. E n los llam ados la pidario*-. (del latn lap is, piedra), los nicos que co n stitu an la l i te ra tu ra m ineralgica de la poca, se exponan m s que n ad a d escripciones fan tsticas de las propiedades m gicas de las p iedras.

J 'o r consiguiente, la m ineraloga como ciencia no consigui sa lir Je h u estado em brionario en su prolongadsim a p rim era e tap a , que te rm in en la Edad Media. A nte todo se d ab a el nom bre de m in era les a las menas. La clasificacin era m uy p rim itiv a . A n no ex is t a n Io k conceptos de elem entos qumicos ni se ten a idea de la p ro p ia q u m ica , por cuya razn no se poda concebir la n a tu ra le z a qum ica d), medico de liu lic iiiiii. cada uno por separado, ofrecieron resmenes notables piU'u ftqucl tiem p o de los conocimientos mineralgicos, adquiridos en la fffictirn m inera, al explotar los yacim ientos de Sajonia, B oh em ia . I ta l ia y o tro s paseH do Europa-,

13

? 2. A sp e c to d e u n a ex p lo tac i n a cielo ab ie r to

' 1742 p ro ced i a l estu d io de los m inerales y a la confeccin dol c a t logo del m useo m ineralgico de la A cadem ia de Ciencias. .Poco an tes d e su m u e r te em prend i la confeccin del S istem a general do

, la m in e ra lo g a d e R u s ia , de ex trao rd in a ria im p o rtan c ia cient fica.: E n 1761 p re se n t a l Senado un proyecto de recoleccin de m inera- i les d e d is t in ta s a ren as, d is tin ta s p iedras y d is tin ta s arcillas, a

ju zg a r p o r su c o lo r en todo el pas y su envo a Polo-ruin irgo p a ra el an lis is . E n 1763 dirigi un m ensaje a todos los poseedores de fb ricas , in v it n d o lo s a m an d arle las d iferen tes m enas utili-

i! adas en sus in d u s tr ia s p a ra poder confeccionar el m encionado " S is tem a d e m in era lo g a de R u s ia .

A p asio n ad o Injo de su P a tria , Lom onsov public en ruso sus tra b a jo s de geologa (Sobre el nacim iento de los m etales a consecuencia do Jas sacu d id a s de la T ierra. A cerca de las capas te rre s tres , e tc .) , en los cuales d a b a num erosas ind icaciones p rc ticas sobre Ja p rospeccin do m enas.

Jn E u ro p a O cciden tal, se destac a m ediados del siglo X V III nn n u trid o g ru p o de m ineralogistas suecos. M encionarem os a Linneo y C ro n s ted t, con tem porneos do L om onsov. C. Linnco (1 7 0 7 - 1778), a u to r del fam oso S istem a de la n a tu ra le z a , in tcn l

ir

V. .VJ.fvjvfcrfufn(1765- 1826) D . I. Sokolov (L7 8 8 - 1852)

aplicar una nomenclatura doble (gnero y especie) a los m inerales, anloga a la que haba propuesto para la sistem atizacin de las plantas y los animales. El mrito de A. C ronstedt (1702 1765) consiste, c.ii haber excluido de la esfera de la m ineraloga los o rg anismos fsiles. Tambin prest mucha atencin a la e laboracin del mtodo del soplete y al estudio de la composicin qu m ica de los minerales.

A finales del siglo XVill se constituy la escuela de los m in eralogistas de Freiberg, encabezada por A. W erner (1750 1817) y despus por J. JJrcithaupt, que influy en el desarrollo de la mineraloga en varios pases.

Kn ene perodo, el desarrollo de los conocimientos m ineralgicos sigui en Rusia su propio camino y alcanz en seguida u n nivel tan elevado que llam la atencin de toda Kuropa O ccidental. E n d io desempearon un enorme papel las grandiosas expediciones de hombre* de ciencia a muchas provincias de Rusia, p rincipa lm ente a los Urales y Kiberia, organizadas por la Academia de C iencias en la segunda mitad del siglo XVIII. Aparecieron en la p ren sa las obras de Lepiojin (1771 1772), 1'. Pallas (1771 1788), I. Guer- iiui.n (1780 IHI1), V. Zev, V. Severgun, que contenan d escrip ciones capitales de la geografa, la etnografa, la launa, la flo ra v las riquezas minerales del pas.

Kn cl descubrimiento de yacimientos minerales corresponde un papel importante, a los aficionados loeales: campesinos y m ineros.( Jntcius a sus esfuerzos se logr descubrir a finales del siglo X V I11 v en la primera mitad del XIX numerosos criaderos de p iedras p re c io s a s (turmalinas, topacios, cristal de roca, esm eraldas, m alaqu ita . etc.), criaderos de oro v platino, descubiertos por ve* prim era cu los Urales, yacimientos de minerales de hierro, cobre, plumo, plata, etc. Todos estos descubrimientos, principalm ente lus de minerales nuevos que se enviaban a las exposiciones in te r nacionales. merecieron el reconocimiento general en el ex tran je ro

Ki

y constituyeron un gran ap o rte n la h isto ria de la ciencia m u n dial.

K ntre los m ineralogistas rusos do aque lla poca se d e s ta ra ro n los notables n a tu ra lis tas V. Severguin y 1). Sokolov.

I'. Severguin (17(55 182(5) fue discpulo y c o n tin u a d o r de los trab a jo s de Lomonsov y libr una lucha in tran s ig en te c o n tra toda clase de escolasticism o en m ineraloga, (pie e ra pecu lia r, a n te to do, de los adeptos de la escuela a lem ana de W erner. C o n s titu y e un gran m rito de Severguin el haber llevado a la p r c tic a la idea d e Lomonsov de constitu ir el S istem a general de la m ineralog a de Rusia, sin te tizando el abundan tsim o m ateria l recogido p o r las e x pediciones de la Academ ia. En 180) public dos tom os del E nsayo de descripcin m ineralgica del lis tado R uso . K ntre sus num erosas obras m erecen m encionarse: P rim eras nociones de m inera log a o de la h istoria n a tu ra l de los cuerpos fsiles (1798). K lu rte an a ltico o gua p a ra los exm enes qum icos de los m inerales m e ta lfe ro s ( 1 8 0 1 ), "D iccionario m ineralgico deta llado ,, (1807), N uevo s is tem a de m inerales, basado cu los carac teres ex te rn o s (18115). E stas o b ras desem pearon un enorm e papel en la d ivulgacin do los conocim ientos de m ineraloga en Rusia. Muchos trm inos puestos en uso por el sabio arraigaron firm em ente en la li te ra tu ra qu m ica y m ineralgica. Severguin era tam bin un gran qum ico. Al e s tu d ia r los m inerales no slo ten a en cuen ta sus p rop iedades fsicas ex ternas, sino tam bin sus carac teres qum icos.

D. Sokolov (1788 1852), m iem bro honoris causa, de la A cadem ia de Ciencias, fue un profesor de gran ta len to . Sus los tom os de la G ua de m ineraloga (1832) fueron excelentes m anuales p a ra estud ian tes. Le corresponde el g ran m rito de h ab er d iv u lg ad o los conocim ientos de m ineraloga en conferencias pblicas, a las (pie asista siem pre m ucha gente.

H acia m ediados del siglo A IX, la m ineraloga se co n s titu y defin itivam ente como ciencia de los m inerales. T ra s di versas investigaciones m icroscpicas, num erosas denom inaciones de rocas

X .I . Kokfihiirov (18181892) P . V. E rem ev (1 8 3 0 -1 8 9 9 )

los Urales, lian pasado a figurar constantemente en los m anuales y guan de mineraloga.

Otro em inente investigador de los minerales de la m encionada poca fue el acadmico P. Eremev (18301899), contem porneo de N. Koksharov. Ix> mismo que Koksharov, tom parte ac tiv a en el estudio de todas las novedades que llegaban a la Sociedad de iMincraloga. Krernev hizo una gran aportacin al desarrollo de la m ineraloga patria con sus numerosas investigaciones de la fisiografa des los Minerales, sobre todo de las maclas y la seudomorfosis.

A medida que se iban acumulando anlisis qumicos com pletos de los minerales, efectuados por muchos investigadores, los hom bres de ciencia centraron su atencin en la sistematizacin de los minerales sobre bases qumica#. Pero slo despus de aparecer el Sinlf.nia peridir/j de Ion elemenloti qumico, obra del genial sabio ruso I). Meruh-Uev (1834 1907), fue posible clasificar racionalm ente los minerales. Testimonia la enorme significacin que tuvo la ley peridica el hecho de que ha servido de base para mucha* rea!/.aciones en la esfera de las ciencias naturales.

Kn la misma poca en que Mendelev formul la ley peridica, o lro sabio, A. JiUerov (1820 - 1886), sent las bases de la teora

D. I. Meiideliev (1S34 1907). E. S. Fidorov (1853 1JU9)

la deduccin de los mismos grupos espaciales, introduciendo luego las correcciones propuestas por Fidorov.

Otro im portantsim o aporte de Fidorov a la ciencia pertenece a la esfera del estudio microscpico de los minerales. K1 saino propuso un mtodo ptico universal para la investigacin de mi- croseeeiones de granos cristalinos con ayuda de una mesa especial construida por l, denom inada ms tarde mesa do F idorov. En el ltimo perodo de su actividad extraord inariam ente fecunda. Fidorov se dedic al anlisis cristaloqumico, cs decir, a la d e te rminacin de la composicin qum ica de los minerales sobre la base de los datos goniomtricos de los cristales y de la teora de su estructura, fundada por 61. Fidorov hizo una revisin crtica de todos los datos empricos quo se haban acum ulado en la lite ra tu ra sobre las mediciones de los cristales y los distribuy de acuerdo con un sistem a determ inado, partiendo do la teora dol estab lecimiento de los cristales, form ulada por 61 con ex trao rd inaria precisin. Estas investigaciones so vieron coronadas con la obra capital El reino do los cristales publicada on 1020, doapus

V. I. V

\V. H. J 'ra i y W. 1.. Jrasrsr (padro o lujo). I.. Paulina \ otros permitieron com probar con toda claridad la estrecha relacin quo existo en tre la estructura cristalina in terna do los m inerales \ su composicin qumica y propiedades fsica.';. I.as invostilaciones on esta esfera dem ostraron la razn de las afirm aciones do l.om ono sov acerca do la estructura cristalina y confirm aron la deduccin terica de las 230 leves de disposicin do los tom os en los eristalo>. hecha por vez prim era por l'idorov (1890). Su teora do la sim etra fue aplicada ntegram ente como base dol ac tua l anlisis radio- estructural o roentgenoostruetural de los cristales. .Merced a todos estos progresos naci tina nueva rama de la ciencia: la crixtalot/Hi mica, la ciencia de las leyes do la disposicin espacial y do la influencia recproca do los tom os o ionos cu los cristales y la relacin existente entre la estructura cristalina do los m inrales y sus propiedades qumicas y fsicas.

En 1896, el fsico francs li. Boccpierol ( I S2 1908) hizo un im portante descubrim iento al determ inar la rad iactiv idad do las sales de uranio. Transcurridos tres aos, los (plmeos M. Cnrio- Sklodovska y P. Curie descubrieron un nuevo elem ento qum ico: el radio dotado de una ex traordinaria rad iactiv idad , os decir, la emisin espontnea de energa bajo la forma de rayos especalos (ac, /? y y). Los fenmenos de la rad iactiv idad desem pearon un im portante papel en la elaboracin de la teora contem pornea do la composicin y estruc tu ra de los ncleos atm icos, la tra n sm u ta cin do los elementos qumicos y la teora do los istopos.

J-lan sido de enorme im portancia tara ol desarrollo do la mineraloga contem pornea los progresos do la

A la par del estudio de los cuerpos naturales se han llevado a cabo investigaciones experimentales de sntesis de combinaciones ex isten tes en estado natural. Ya en el siglo X V III se hacan experim entos para la obtencin artifical de minerales, pero los experim entos sistemticos dedicados a la sntesis de los minerales slo em pezaron a realizarse a mediados del siglo X IX (G. D aubre,F. Fouqu, etc.). En esta esfera alcanz grandes xitos el sabio ruso K.. Jruschov.

As, las postrimeras del siglo X IX y los albores del X X se distinguieron por los grandes progresos logrados principalm ente en el campo de la cristalografa, la fsica y la qum ica fsica. Estos descubrimientos, hechos sobre la base de la ley peridica de D. Mendelev, dieron lugar a las grandiosas realizaciones de la ciencia contempornea.

Desarrollo de la mineraloga en la Unin Sovitica. En el desarrollo de la mineraloga rusa, lo mismo que en todas las dem s ciencias, se produjo un viraje radical despus de la Gran R evolucin Socialista de Octubre de 1917. Los trabajos de prospeccin e investigacin geolgicas, desplegados en gran escala en las ms diversas zonas del pas, enriquecieron extraordinariam ente los conocimientos, principalmente en lo que se refiere a la m ineraloga regional. E n un perodo relativamente breve se efectu u n a gran labor de estudio sistemtico no slo de las viejas zonas, sino de to d a una serie de nuevas y extensas regiones de la URSS que antes no haban sido estudiadas en absoluto o lo haban sido de una m anera muy insuficiente. Algunas resultaron ser de mucho inters para la mineraloga y en otros aspectos. Sin las deta lladas investigaciones mineralgicas hubiera sido imposible el descubrim iento de numerosos criaderos de minerales tiles, que luego han servido de base de materias primas para el vigoroso desarrollo de las m s distintas ramas de la economa de la URSS.

Cambi de raz durante ese perodo el propio contenido de los trab a jo s de investigacin cientfica. Todos los mineralogistas soviticos se incorporaron a la labor encaminada a dar solucin a los problem as planteados por la economa nacional. Todos tuvieron que aplicar sus conocimientos a la labor prctica concreta, la cual, a su vez, exiga un estudio profundo de los fenmenos de la n a tu ra leza y, por consiguiente, la ampliacin de los conocimientos tericos. E n esta actividad, las mejores tradiciones progresistas d e la ciencia rusa del perodo precedente, reflejadas en las obras de K oksharov , Fidorov, Vernadski, etc., adquirieron un nuevo desarrollo.

L as viejas descripciones de los minerales, a menudo formales, fueron sustitu idas por investigaciones concretas de las sustancias m inerales. Los mineralogistas dejaron de interesarse nicam ente p o r el aspecto esttico de los cuerpos minerales nativos y por la perfeccin de la estructura cristalina. Se comenz a prestar la

IA. E . F ersm an (1883 1945)

atencin principal al estudio de las peculiaridades de la composicin y de las diferentes particularidades sutiles de las sustancias minerales que podan ser utilizadas en una u o tra form a con fines cientficos y prcticos. E n los problem as relacionados con las condiciones de formacin de los minerales, los investigadores empezaron a m ostrar ms inters por la situacin real de las cosas en la naturaleza, en lugar de dedicarse a form ular hiptesis y teoras, a veces absolutam ente infundadas. Se comenz a elaborar mtodos cientficos de anlisis de la paragnesis de los minerales a base de las leyes de la qumica fsica. Las expediciones enviadas por la Academia de Ciencias de la URSS a num erosas partes del pas, bajo la direccin personal de A . Fersman (18831945), destacado hombre de ciencia y talentoso discpulo y continuador de la obra de Vernadski, desempearon un gran papel en el descubrim iento y la explotacin de las riquezas minerales. Su activ idad, extraordinariam ente variada y fecunda, se m anifest con el mximo esplendor en la poca sovitica. E n tre sus numerosas obras reviste particular im portancia p ara la m ineraloga sovitica la monografa Pegm atitas , en la que se sin tetizan sus amplias investigaciones efectuadas durante muchos aos.

Corresponde, asimismo, un gran mrito en el estudio de las riquezas minerales a A . Bldirev (18831946), discpulo del acadmico Fidorov. Su detallado Curso de m ineraloga descriptiv a (en tres tomos) y las dos ediciones de un curso de mineraloga para centros de enseanza superior, escrito bajo su direccin por un grupo de profesores del In s titu to de M inera de Leningrado, ejercieron un enorme influjo en la difusin de los conocimientos mineralgicos.

Es muy famoso entre los gelogos soviticos el acadmico S. Smirnov (1895 1947), destacado m ineralogista y celoso invcs-

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A. K . Bldirev (1883 1946) S. S. Sm irnov (1895 1947)

tigador de los yacimientos minerales. E n tre sus obras de m ineraloga, la ms conocida es la monografa clsica Zona de oxidacin de los criaderos de sulfuros.

Otros hombres de ciencia soviticos han realizado tam bin grandes progresos en el estudio de la mineraloga de los yacimientos.

Han sido estudiados a fondo los distintos mtodos de investigacin de la materia mineral. Sin ello hubieran sido imposibles los rpidos xitos de la mineraloga. Esto se refiere principalm ente a las sustancias minerales microdispersas y a los minerales m etalferos opacos. Los viejos e imperfectos mtodos de investigacin cedieron su lugar a procedimientos nuevos, ms exactos y rp idos: el anlisis espectral, el radiomtrico, la electronografa, el mtodo de estudio a la luz refleja de las sustancias opacas en probetas pulim entadas, el anlisis luminiscente, la termografa, etc. Asimismo se han logrado grandes realizaciones en la esfera de la sntesis de los minerales y de las investigaciones experimentales.

E l perfeccionamiento de los mtodos de investigacin, debido a las realizaciones de las ciencias exactas auxiliares, permiti estu d ia r ms a fondo los minerales y descubrir a menudo nuevas propiedades tiles, antes desconocidas, que podan tener empleo p rctico en una u o tra forma. Todo ello aum enta el papel de la m ineraloga descriptiva como elemento indispensable en la cadena de las investigaciones mineralgicas. Hay que tener presente que la ex ac ta descripcin de los nuevos hechos y fenmenos observados en la naturaleza y su anlisis a la luz de las leves de las ciencias exactas constituir siempre una indiscutible aportacin a la ciencia.

En los ltimos aos, los hombres de ciencia soviticos han logrado asombrosos xitos en el descifre de las estructuras cristalinas de los minerales, aventajando considerablemente en este

aspecto a Jos cxt mnjeros. (.'abe sealar que la teora general de las estructuras cristalinas basada en el principio do Ja mxima em paquetadura de Jos tomos o iones pertenece al sabio sovitico N. Belov. Sobre la base de esta teora se pudo descifrar en poco tiempo toda una serie de estructuras cristalinas muy complicadas de minerales y establecer nuevos tipos de estructuras. J,a im portancia de estas investigaciones, extraordinariam ente laboriosas, no consiste slo en que permiten determ inar con m ayor precisin la constitucin qumica de los minerales, sino tam bin en que facilitan el establecimiento de la relacin entre las propiedades de Jos minerales, su composicin y su estructura cristalina y. por consiguiente, ofrecen la clave para la clasificacin racional de los minerales.

En Ja actualidad, la mineraloga constituye la base de varias disciplinas geoJgicas y, ante todo, de las que se dedican al estudio de Jas rocas (petrografa) v los minerales metalferos (mine- rografa), es decir, los compuestos minerales que son partes integrantes ele Ja corteza terrestre.

En resumen, debe reconocerse que a partir de los tiempos de M. Lomonsov Ja mineraloga rusa se ha desarrollado siguiendo su propio camino. Las realizaciones de los investigadores rusos ocupan un notable lugar en Ja historia mundial del desarrollo de esta ciencia. Los cientficos rusos y soviticos han heclio una aportacin muy esencial e indiscutible a la ciencia mundial. Los cimientos de Ja actual mineraloga sovitica fueron sentados por toda una plyade de destacados mineralogistas rusos, empezando por Lomonsov y Severgun y terminando con Fidorov, \ ernadski y otros eminentes sabios de nuestros das.

IMPORTANCIA DE LOS MINERALES Y DE LAS INVESTIGACIONES MINERALOGICAS EN LA INDUSTHJA

No existe una sola rama de la industria en la que no se empleen unos u otros recursos minerales en forma de m ateria prima o de productos semelaborados. Todos conocen la colosal im portancia que tiene para la vida del hombre el hierro, extrado de las correspondientes menas mediante su tratam iento metalrgico y Ja produccin de distintas variedades de hierro fundido y acero.El hierro es el nervio princijnil de la industria, lis la base do la metalurgia, la construccin de maquinara, de barcos, de vas frreas, de puentes, de las obras de hormign armado, dol equipamiento de las minas, dla fabricacin do artculos de gran consumo, etc. Por su parte, tan slo la siderometalurgia consumo el -10% de la hulla coquificada. Desempea un enorme papel on ol desarrollo do lu industria el combustible mineral lquido: ol petrleo y sus derivados. Van adquiriendo cada ve/, mayor importancia los gases combustibles.

E n el progreso de la m etalurgia no ferrosa, en la in d u stria de la electricidad, la construccin de buques y aviones, la fab ricacin de m aquinaria y o tras ram as de la in d u stria corresponde im p o rtan te lugar a los llamados m etales no ferrosos, ex tra dos de los m inerales de cobre, zinc, plomo, aluminio, nquel y cobalto. T ienen excepcional im portancia m ilitar los llam ados m etales ra ros: el wolframio y el molibdeno, as como el titan io , vanadio, cobalto, etc.

E l desarrollo de la agricultura guarda estrecha relacin con el em pleo de fertilizantes minerales: potsicos (sales de potasio), fosfricos (apatitas, fosforitas), ntricos (salitre), etc. L a industria qum ica funciona principalm ente a base de m aterias prim as minerales. Por ejemplo, para la produccin de cido sulfrico y com puestos afines se emplean las piritas (ricas en azu fre); num erosos minerales como el azufre nativo, el salitre, la fluorita , los m inerales de boro, potasio, sodio, magnesio, mercurio, etc., se em plean en la fabricacin de preparados qum icos; en la p roduccin de caucho se emplean azufre, talco y barita ; para la fabricacin de m ateriales refractarios y anticorrosivos se necesitan asbesto, cuarzo, grafito, e tc .; la industria de pinturas, esm altes y barnices consume galenas, esfaleritas, baritas, minerales de t i ta nio, cobre, hierro, arsnico, mercurio, cobalto, boro, criolita, ortoclasa y circn; en la fabricacin de papel se em plean talco, caoln, azufre, alunitas, magnesita, etc.

L a sal gema y de cocina son indispensables para la alim entacin del hombre. Varios minerales y productos de su tra tam ien to qumico se emplean como medicamentos (la m irabilita, las aguas m inerales: narzn, borzhom, etc., las sales de bismuto, de bario, de boro, de yodo, etc.). Con fines teraputicos se aprovechan las fuentes termales (de aguas sulfurosas, carbonatadas, ferrosas, salinas, etc.) y los limos naturales.

E n la medicina y en varias ramas de la industria se usan sustancias radiactivas extradas de los minerales radiactivos o los istopos de varios elementos qumicos, obtenidos por va artificial.

Corresponde un papel im portante en la vida del hombre a las d istin tas piedras. Adems de las preciosas, usadas como adornos y en la fabricacin de objetos artsticos, muchas piedras de color se em plean para el revestimiento de los muros de las casas.

Los mejores edificios en la XJRSS se adornan con rodonita rosada, jaspes de distinto color, mrmoles y cuarcitas. E l cuarzo, espato de Islandia, mica, turm alina y fluorita ee emplean en la fabricacin de aparatos pticos. E l gata, corindn, circn y otros minerales duros sirven para hacer cojinetes de relojes y o tros aparatos de precisin. El diamante (carbonado), corindn, g ranate y cuarzo se emplean como abrasivos para pulim entar diversas superficies. Los minerales blandos y grasos (el talco y el

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grafito ) se usan p ara el relleno y el engrase de Jas piezas en friccin, etc.

E n los ltim os tiem pos, al ser resuelto el p roblem a de la liberacin de colosales can tidades de energ a nuclear ob ten ida en las pilas-reactores a base del u ranio , han surg ido posibilidades ex trao rd in aria s p a ra la utilizacin in d u s tria l de la m ism a con fines pacficos. Como se sabe, en la U nin S ov itica funciona desde 1954 la p rim era cen tra l elctrica del m undo a base de com bustib le atm ico. Adem s, se h an constru ido y a y estn co n stru yndose o tras m s po ten tes. E n la ac tu a lid ad ex isten y a m otivos p a ra pensar en el enorm e efecto econmico que p ro m ete el ap ro vecham iento de las reacciones term onucleares, en las que, con a y u d a del litio, se s in te tiza el helio a p a r tir del h idrgeno pesado (e ldeu terio y el tritio ) con desprendim iento de u n a energ a g igantesca.

D e esta relacin, que no es com pleta, ni m ucho m enos, del em pleo de los m inerales y productos obten idos m ed ian te su t ra n s form acin industria l, se infiere la enorm e im p o rtan c ia que tienen las m aterias prim as m inerales p a ra la econom a nacional.

Como es notorio , la in d u s tr ia de la R u sia z a ris ta se h a llab a a un nivel m uy bajo y dependa en m uchos aspectos del ca p ita l ex tran jero , al que pertenecan las em presas m ineras m s im p o rtan tes del pas. D espus de la G ran R evolucin S ocia lis ta de O ctubre, la U nin Sovitica se p lan te realizar r p id a m en te la industrializacin del pas y crear nuevas ram as in d u stria le s a l ta m ente desarro lladas en el aspecto tcnico. P o r e s ta raz n surg i la grandiosa ta re a de c rea r u n a poderosa base de m ate ria s p rim as m inerales.

F u ero n descubiertos nuevos criaderos de m inerales d e m u ch a im p o rtan cia p a ra la in d u s tria ponindose en ex p lo tac i n n u ev as m aterias prim as, desconocidas p a ra la in d u s tr ia de R u s ia za ris ta . Tales son, p o r ejem plo, los yac im ien tos de sales de po tasio y de m agnesio en la zo n a de S o lik am sk ; los criaderos de boro al n o rte del Caspio; de alum inio en la p a r te sep te n tr io n a l de los U ra le s ; de cobre en el K a z a js t n ; de petr leo en las es tribac iones occidentales de los U rales y en la llan u ra eu ro p ea (el segundo B ak), e tc. H a n au m en tad o considerab lem en te las re se rv as de m inerales ferrosos, no ferrosos y ra ro s : h ierro , m anganeso , crom o, cobre, zinc, plom o, estao , w olfram io, m olibdeno, n quel, etc. G racias a esto , la URSS h a pod ido p resc in d ir to ta lm e n te de la im portac in de m etales y p ro d u c to s m inerales.

E l conocim iento de la m inera log a tien e m u ch a im p o rtan c ia en las labores de prospeccin y exp lo racin . P a r a el x ito de d ichas labores es nectsario a n te to d o sab e r d e te rm in a r ron precisin los minerales, conocer las condiciones en que, se hallan vu la naturaleza, las leyes y regularidades de su asociacin mutua, etc. Se conocen ah o ra m uchos y ac im ien to s le im p o rtan c ia indus

tria l quo no fueron descubiertos antes porque los exploradores no sab an iden tificar bien vinos vi otros minerales. En la prospeccinilo criaderos que afloran a la superficie de la tie rra es tam bin im p o rtan te conocer las particularidades de la m ineraloga de las zonas de oxidacin de los yacim ientos de m inerales m etalferos y ap ren d er a determ inar a base de ellas la composicin de las m enas prim arias, que se hallan a un nivel inferior al de las aguas freticas.

Adem s, varias propiedades de los m inerales (m agnetism o, conductib ilidad elctrica, peso especfico, etc.) rev isten m ucha im portancia p ara el estudio de lo.s m todos geofsicos de ex p lo ra cin y prospeccin (m agnetomtricos, elctricos, grav im tricos, etc.).

El estudio de las caractersticas cualita tivas de las m enas de los yacim ientos en explotacin es uno de los objetivos principales de los gelogos de mina. Sin conocer la m ineraloga 110 se puede cum plir esa misin. E l gelogo-de mina, al observar d iariam en te la disposicin de las m enas en los ta jos conoce m ejor que nad ie las leyes que rigen las modificaciones espaciales de la com posicin m ineral de stas, lo que reviste particu lar im portancia p a ra o rien ta r deb idam ente las labores de explotacin.

E n m uchos casos, antes de la fundicin o tra tam ien to tecno lgico, las m enas se som eten a la beneficiacin m ecnica en fbricas especiales, es decir, se separan de la ganga, de las m aterias in tiles y se clasifican en distintos concentrados segn su com posicin. L a beneficiacin y la previa tritu rac in de las m enas se e fecta en instalaciones especiales, en las que se aprovechan las d is tin ta s propiedades de los m inerales: peso especfico, m agnetism o, conductib ilidad elctrica, conducta an te los reactivos de flo tacin , etc. T iene m ucha im portancia el tam ao de los granos de los m inerales que com ponen la mena y el carc ter de su unin. E n la solucin de estos problemas corresponde un papel re levante a las in v estigaciones mineralgicas especiales que se llevan a cabo en lab o ra to rios m inerogrficos de los in stitu tos de beneficiacin de las m enas. Sin embargo, cualquier gelogo que dom ine la m etodologa d e las investigaciones mineralgicas, al estud iar con fines concretos la composicin mineral y la estru c tu ra de las menas, puede dete rm in a r de antem ano la conducta de una u o tra m ena en el proceso de su beneficiacin y sealar sus causas.

As, el estudio mineralgico de los criaderos tiene m ucha im p o rtan c ia no slo para la prospeccin y exploracin, sino p a ra to d a s las industrias de extraccin y transform acin de los m inerales.

2*4

CAPITULO

LA CORTEZA TERRESTRE Y LAS PARTICULARIDADES

DE SU COMPOSICION

E stru c tu ra del globo terrestre . E l o b je to p rincipa l de las in v e s tigaciones geolgicas, com prendidas las m ineralgicas, es la corteza terrestre1, o sea la en v u e lta superio r del globo te r re s tre accesib le a la observacin d ire c ta : la p a r te in ferior de la a tm sfera , la h id ro sfe ra y la p a r te superio r de la litosfera, es decir, la p a r te s lida d e la T ie rra .

Los conocim ientos concretos que se tien e de la e s tru c tu ra y la com posicin qum ica de la co rteza te rre s tre se b asan casi ex c lu s iv a m ente en las observaciones de las p a r te s m s su p erfic ia les de nuestro p l a n e t a . E n algunos lugares, gracias a las ex p lo tac io n es m ineras, se conocen capas m s p ro fu n d as de la co rteza del globo. E n el criadero de oro de W itw ate rs R a n d (Sur de A frica), la p ro fu n d id ad m xim a de las m inas llega a 2,5 km . Los pozos p e tro leros p en e tran a veces a 7 km de p ro fu n d id ad .

Los procesos orogenticos operados en d is tin ta s p o cas geolgicas, que dieron lugar a la form acin de. a lta s cad en as m o n ta o sas , sacaron de las capas in te rn as las m s d iversas ro cas que 110 se fo rm an cerca de la superficie de la T ierra . N o o b s ta n te , e s to p e rm ite, como lo m u estran las observaciones geolgicas y los clculos, fo rm arse u n a id ea m s o m enos real de la com posicin y e s tru c tu ra del globo te rre s tre slo h a s ta la p ro fu n d id a d de l t 2 0 km (m ientras que el rad io del globo p asa de 6 300 km ).

E l p an o ram a de la e s tru c tu ra y la com posicin d e las e n tra a s p ro fundas de la T ierra puede co n stitu irse n icam e n te a base de da to s ind irectos. Como m u estra la co n fro n tac i n de las d en s id a des de todo el globo te rre s tre (5,527) y de la co rte za (2,7 2,8). las

1 L a denom inacin c o r te /u te r r e s t r e es p u ra m e n te convencional. va cjue no t ie n e -n a d a que ver non la c o rteza p r im a ria del en fr iam ien to del globo te rre s tre .

29

1

partes internas de nuestro planeta deben poseer una densidad muy superior a la que se observa on la superficie. Segn permiten suponer algunos datos (observaciones geofsicas, la comparacin de la Tierra con otros cuerpos csmicos, la composicin de los meteoritos, etc.), ello no se debe nicamente al aumento de la presin con el aumento de la profundidad, sino tambin al cambio de la composicin de las partes internas de nuestro planeta.

Segn la hiptesis de V. Goldshmidt acerca de la estructura del globo

terrestre, ste se compone de tres zonas concntricas principales (geosferas): 1) externa, la litosfera; 2 ) intermedia, la calcos- fera, rica en xidos y combinaciones sulfurosas de los metales, principalmente del hierro y 3) central, la siderosfera representada por el ncleo de nquel y hierro1. La litosfera se divide, a su vez, en dos partes: la envuelta superior, hasta la profundidad de 120 km, integrada en lo fundamental por rocas de silicatos y la envuelta inferior, eclogtica (de 120 a 1.200 km), constituida de rocas de silicatos ricos en magnesio.

La correlacin entre las geosferas est representada grficamente en la fig. 3 en consonancia con las lneas divisorias establecidas a base de los datos geofsicos a las profundidades de 1 .200 y 2.900 kilmetros de la superficie terrestre.

Composicin de la eorteza terrestre. La composicin qumica de la corteza terrestre accesible a la observacin (de potencia convencional de 16 kilmetros) comprendida la hidrosfera, la biosfera y la parte adyacente de la atmsfera ha sido calculada por muchos hombres de ciencia. El primero en determinar la composicin y la proporcin expresada en peso de los componentes de la parte slida de la corteza terrestre ha sido el investigador norteamericanoF. Clarke (1889). Un gran trabajo para puntualizar las cifras obtenidas han realizado V. Vernadski, A. Fersman, I. y V. Noddak,G. Hevesy, V. Goldshmidt y A. Vinogradov. Este ltimo calcul el promedio de la composicin qumica nicamente de la litosfera (sin tener en cuenta la hidrosfera y la atmsfera).

A propuesta del acadmico Fersman, el promedio del contenido de los distintos elementos de la corteza terrestre pas a llam arse nmeros de Clarke o simplemente clarkes.

* Segn los ltim os datos de los astrnomos el ncleo de la T ierra posee a la p rofund idad de 3 000 km, aproximadamente, las propiedades de un cuerpo lquido.

Fig. 3. Esquem a de la estructu ra de la Tierra.

30 n'

Adems propuso que estas m agnitudes se expresaran no slo en tan to por ciento de peso, sino tam bin en la proporcin a t mica.

De los 104 elem entos qumicos citados en la ta b la peridica de Mendelev (tab la 1 ) nada m s que unos cuantos ex isten en gran can tidad en la corteza de nuestro p laneta . E sto s elem entos ocupan principalm ente la p arte superior de la tab la , es decir, tienen un bajo nm ero de orden.

Los elem entos m s com unes son O, Si, Al. Fe, Ca, N a, K , Mg, Ti, H y C. Los elem entos re stan te s de la co rteza te rre s tre constituyen nad a m s que algunas dcim as p a rte s del ta n to por ciento (por su peso). L a m ayora ab ru m ad o ra de estos elem entos

LAS GEOSFERAS SE D ISTIN G U E N P O R LOS RASGOS SIG U IE N T E S(SEGN V. GOLDSHM IDT):

Geosferas Potencia en km Densidad Composicin

Atmsfera Varioscentenares

0-0,0015 N., O., HjO, CO. gases nobles

Biosfera 0 - 1 1 Alrededor de 1

Sustancias orgnicas y minerales de los esqueletos

Hidrosfera 0 -1 1 1 H.O, etc. (ocanos, en parte las aguas interiores, la nieve, el hielo)

Envuelta superior de silicatos

60 - 120 2,73 Elementos litfilos*:O. Si. Al, Ca, Mg, Na, K, Li, Rb, Ba, etc.

Envueltaeclogtica

1100 3 ,6 -4 Silicatos, principalmente Mg y Fe

Envuelta de sulfuros y xidos

1700 5 - 6 Elem entas calcfilos**: S, Se, Te, Fe, Cu,Zn, Pb, Cd, Hg,Sb, Bi, As, Au, Ag, etc.

Ncleo de hierro y nquel

3600 8 - 1 0 Elem entos sider- filos*** : Fe, Ni, Cu, el grupo del platino, Mo, P, C, eto.

* l'*el griego Utlios, piedra; la mayora de los elementos Uttllos se distinguen |>or afinidad al oxigeno.

** Dol friego antiguo chalkos", cobre; la mayora de los elementos calctilos se distln# por b u afinidad al azufre.

** Del griego antiguo sldros", hierro (meteorito).

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TABLA 1

232,03b 9 Q p 3 lj 91

T h m P , ,Tallo I ' lflliil I W U n m \

so halla on la corteza terrestre casi exclusivam ente bajo la Corma de com binaciones qumicas. Los elementos en estado nativo son m uy pocos. Los unos y los otros son productos de las reacciones qum icas que se operan duran te los distintos procesos geolgicos quo dan lugar a la formacin de las ms diversas rocas y criaderos de m inerales tiles de la ms diversa composicin.

Si disponem os los elem entos principales con arreglo al porcenta je (expresado en peso) de su contenido en la corteza te rres tre en grupos de 10 elem entos, dcadas1 resulta el panoram a siguiente ( tab la 2 ).

D e la tab la 2 se infiere que la m asa abrum adora de los m inerales de la corteza te rrestre debe constitu ir com binaciones de elem entos de las prim eras dos dcadas, a las que corresponde la p a r te fun d am en ta l en lo que se refiere a los pesos. E n efecto, en la corteza te rres tre son m uy comunes las com binaciones del

T A B LA 2PRO M ED IO DE LA COMPOSICION QUIMICA DE LA LITO SFER A E N % DE PESO (SEGUN A. VINOGRA DOV 1949)*

I 0 -4 7 ,0 VII S e -6 -1 0 '5 Si 27,5 Ni-0,008 Cd (5-10-5)

--------------------------- --------------L i - 0,0065 Sb-(4-10-s)II Al 8,6 Zn 0,005 1-3- 10~5

F e - 5,0 Ce 0,0045 B i- (2 1 0 -5) Ca 3,5 S n - 0,004 A g -(1 1 0 -5) N a - 2,5 V C o -0,003 I n - (1 1 0 5)K.2,5 Y 0,0028 ------- ------------------- -Mg 2,0 L a0,0018 VIII H g -7 -1 0 -6

---------------------------- ------------- P b - 0,0016 Os 5- 10~KIII Ti 0,60 Ga 0,0015 P d - 1-10-6

H - (0,15) Nb - 0,001 Te (1- 10-s) C-(0,10)

IV Mn 0,09 V I T h - 8 - 1 0 - 1 IX A u - 5 - 1 0 - 7S 0,09 . C s - 7 - 1 0 - 4 P t - 5 - 1 0 - 7P 0,08 G e - 7 - 1 0 - 4 R u - ( 5 . 1 0 - 7)B a 0,05 B e - 6 - 10-4 I r - l - l O " 7C l - 0,045 S e - 6 - 1 0 - 4 R h - 1 -10~7S r 0,04 A s - 5 '1 0 - 4 R e - M 0 - 'R b - 0,031 H f - 3 ,2 .1 0 - 4 ------------------------------F - 0,027 M o - 3 - 1 0 - 4 X I R a - M O " 10C r 0,02 B - 3 ' ] 0 4 P a - ( M 0 - !o) *Z r 0,02 U - 3 - 1 0 - *V - 0,015 TI - 3 10 _ 4C u - 0 ,0 1 T a - 2 - 1 0 - 1N (0,01) B r - 1 , 6 - 1 0 - 4

W - M 0 - 4* E n la ta b la no fig u ran lodos los elem en tos del g rupo de lae u e r ra s ra ra s , com o tam poco

los g ases nob les, cuyos Indices c u a n tita tiv o s carecen de e x a c titu d . L os d a to s refe ren tes a los oclio p rim ero s e lem en tos, asi corno al azu fre , han sido corregidos con a rreg lo a la lt im a s in d icac io n es del sal)io sovi tico A. V inogradov.

> Del griego deka, diez.

34

oxgeno con el silicio, el aluminio, el hierro, as como las tierras alcalinas y los m etales alcalinos: el calcio, el magnesio, el sodio y el potasio. T rtase principalm ente de los xidos y las sales oxigenadas (fundam entalm ente silicatos, alum inosilicatos, carbonatos, sulfatos, etc.) que constituyen las d istin tas rocas in tegran tes de !a corteza terrestre.

Los clarkes de los m etales pesados, que desem pean un papel im portante en la industria, se expresan en la m ayora absoluta de los casos en m agnitudes insignificantes y ocupan las ltim as columnas de los elementos divididos en dcadas segn el grado de su difusin (tabla 3).

TABLA 3DIFUSION DE LOS METALES PRINCIPALES EN LA CORTEZA T E R R E S T R E

Dcadas 11 I I I IV V VI V II v ii i I X - XI

M eta Al, Ti Mn, Ni, Th, Cd, H g. A u,les Fe, Cr, Zn, Cs, Sb, Os, P t,

Mg V, Sn, Ge, Bi, P d , R u ,Cu Co, Be, A g Te Ir .

Y, As, In R h.L a, Mo, R e.Pb , U , R aCa, TI,N b Ta,

W

Algunas particularidades de la distribucin de los elementos pesados en la corteza terrestre. Muchos elementos raros de la corteza terrestre dan lugar, bajo la influencia de los procesos geoqumicos que se operan en la naturaleza, a riqusimas acumulaciones de sustancias minerales, que se denom inan criaderos o yacim ientos. De no existir los procesos que dan lugar a la form acin de estos criaderos, suficientemente ricos para que tenga sentido beneficiarlos y extraer los metales valiosos para la industria, se puede decir con toda seguridad que 110 contaram os hoy da con tan avanzada tcnica y cultura como la actual. Muchos m etales ex tra dos de los minerales en los laboratorios perteneceran exclusivam ente al grupo de los metales preciosos. E s m uy sintom tico que los clarkes de metales como el vanadio, eesio, galio y otros son muy superiores a los clarkes del mercurio, bism uto, p lata , oro. etc. Pero, a pesar de sus tan valiosas propiedades, no tienen gran aplicacin en la vida del hombre, y a que sus yacim ientos de concentracin industrial se encuentran muy raram ente en la. naturaleza.

Las combinaciones naturales de los m etales pesados son. en lo fundam ental, combinaciones relativam ente sencillas. Parto de estos elementos (Fe, Mn, Sn, Cr, W, Nb, Ta, Th, U) se hallan principalmente en combinacin con el oxgeno, m ientras pie

3' 35

Nmeros de arden de los elementos (Z)Fig. 4. P ropagacin de los elem entos en la p a rte superior de la litosfera. E n el grfico se sealan los logaritm os de los nm eros de C larke (H) como funciones del nm ero de orden (Z), tom ndose el oxgeno por unidad.

otros muchos elem entos (Fe, Ni, Co, Zn, Cu, Pb, Hg, Mo, Bi, As, Sb, Ag, etc.) se encuentran, en la m ayora de los casos, bajo la form a de combinaciones con el azufre, el arsnico y el antimonio.

E n el grfico de la fig. 4, donde a lo largo del eje de las abscisas se hallan los nm eros de orden de los elementos qumicos, m ientras que el eje de las ordenadas seala los logaritmos de sus clarkes atm icos, se puede ver que, con el aum ento del nmero de orden, las curvas de los clarkes , tan to de los elementos pares como im pares, m uestran, por regla general, una tendencia de descenso. E sto significa que para la m ayora de los elementos qumicos rige la razn inversa entre su contenido medio en la corteza terrestre y el nm ero de orden, aunque existen excepciones (por ejemplo, en el caso del Li, Be, B, etc.).

Si com param os la difusin de los elementos qumicos en la co rteza terrestre expresada en clarkes atmicos con los n m eros de los minerales, de los que forman parte, veremos que, com o seal el sabio sovitico P. Pilipenko, existe entre ellos c ie r ta dependencia directa (simbtica), salvo raras excepciones. E s to se observa principalm ente en los elementos de pequeo peso atm ico1.

P a ra m uchos metales pesados no se establece sem ejante dependencia. As, el telurio, cuyo clarke atmico en la corteza terrestre es aproxim adam ente cien veces menos que el clarke del selenio, constituye en la naturaleza alrededor de cuarenta mine-

E n el nm ero de m inerales no se han incluido nicam ente las varied a d e s d o n d e el elem ento en cuestin slo en tra bajo lu form a de mezcla isom orfa .

3C,

I^lrmenh; "Clarke atmicoNmero

deminerales

Elemento Clarke * atmicoNmero

deminerales

0 .......... 53,39 1221 i F e ............ 1,31 170H ........... 17,25 798 li K ......... 1,05 43Si ___ 10 11 377 c .......... 0,51 194Al ......... so 268 Ti ........... 0,22 30N a . . . . 1,82 100 01 ......... 0,10 67Mg ......... 1,72 105 V ......... 0,07 50Ca ......... 1,41 194

rales, m ientras que los compuestos del selenio no pasan de 28, encontrndose principalm ente en asociacin con el azufre. E l cinc, cuyo clarke atmico es 50 veces m ayor que el c larke del plomo, constituye 26 minerales, m ientras que los com puestos del plomo llegan a 130, y as sucesivamente.

Las mencionadas diferencias se deben indudablem ente a las propiedades qumicas de los elementos, determ inadas por la estructura de sus iones y por la posicin que ocupan en el sistem a peridico de Mendeliev. Es lgico que al tra ta rse de elem entos con iguales propiedades, anlogas estruc tu ra y dimensiones de los iones, pero de distintas concentraciones en la solucin o fusin, Jos elementos de menor concentracin entren, duran te la cristalizacin, en las estructuras cristalinas form adas por los elementos dominantes, como disolvindose en ellas. Si el elem ento en cuestin no encuentra en el medio am biente otros elementos anlogos por las dimensiones y la estruc tu ra de los iones, sea cual fuere la cantidad de dicho elemento en la solucin, debe form ar una com binacin propia durante la cristalizacin. Es m uy sintom tico que el manganeso bivalente entre en su m asa fundam ental en la composicin de los minerales como adicin isomorfa del hierro y del calcio bivalentes; pero, en cambio, el manganeso te trav a len te form a siempre combinaciones individualizadas. As se explica que los elementos como el rubidio, el escandio, el hafnio, el indio, el renio, etc., de bajos clarkes atmicos, no constituyan en la naturaleza minerales propios y se hallen dispersos en adiciones isomorfas. de otros elementos. E n m edida considerable esto se refiere tam bin a otros elementos ms comunes, como el selenio, el vanadio, el cesio, el cadmio, etc. E n cambio, los elementos de clarke atmico muy bajo el telurio, el oro, el grupo del jila- tino, el bismuto, etc. se constituyen muy a menudo como m i nerales i n d ejiend ien tes.

CAPULLO

PROPIEDADES DE LOS MINERALES

1. NOCIONES GENERALES

Cuando examinamos los minerales en los museos, en los escaparates o tableros, con muestras escogidas, nos asombra la diversidad de los caracteres exteriores que los distinguen los unos de los otros.

Unos minerales parecen ser transparentes (el cristal de roca y la sal gem a); otros, turbios, semitransparentes o completamente opacos (la magnetita, el grafito).

U na particularidad notable de muchas combinaciones na tu rales es su coloracin, constante y muy caracterstica para toda una serie de minerales. Por ejemplo, el cinabrio (sulfuro de mercurio) es siempre de color rojo carmn, la malaquita se distingue siempre por su coloracin verde viva, los cristales cbicos de la p irita se conocen fcilmente por su color de oro brillante, etc. Al mismo tiempo existen muchos casos de coloracin variable de los minerales. Tales son, por ejemplo, las distintas variedades del cuarzo: incoloras (transparentes), color de leche, pardo amarillas, casi negras, violeta, rosadas, etc.

E l brillo es tambin un rasgo muy caracterstico de muchos minerales. En unos casos se parece al brillo de los metales (gale- n ita, p irita , arsenopirita); en otros casos, al brillo del vidrio (cuarzo), de la madreperla (moscovita). Existen no pocos minerales que no tienen brillo, es decir, que sus fracturas recientes son opacas.

Con frecuencia, los minerales se encuentran en forma de cristales, a veces, muy grandes, otras, extraordinariamente pequeos, visibles slo con ayuda de una lupa o de un microscopio. Para varios minerales son muy tpicas las formas cristalinas, por ejemplo : p ara la p irita son tpicos los cristales cbicos; para los granates, los dodecaedros rmbicos; para el berilio, los prismas hexa-

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^ojalos. Sin embargo, en la m ayora de los a isos, los minerajes se hallan en Jornia de agregados ntegros granulosos, en que los distintos granos no tienen contornos cristalogrficos. Muchas sustancias minerales salen tam bin en estado de masas de concrecin, a veces de formas caprichosas que nada tienen que ver con los cristales. Tales son, por ejemplo, los riones de m alaquita y las estalactitas de limonita (hidrxidos de hierro).

Los minerales se distinguen tam bin por o tras propiedades fsicas. Unos son tan duros que rayan fcilm ente el vidrio (el cuarzo, el granate, la p irita); otros se dejan ra y a r por Jos fragmentos de vidrio o por el filo de un cuchillo (la calcita y la m alaquita); algunos son de dureza tan baja que se dejan ray ar por la ua (el yeso y el grafito). Unos minerales, al romperse, se dividen con arreglo a planos determinados, form ando fragm entos de formas regulares, parecidos a los cristales (sal gema, gaJena, ca lc ita ); otros forman en el lugar de fractura superficies curvas, conchas (cuarzo). Tambin varan mucho otras propiedades; el peso especfico, el punto de fusin, etc.

Son igualmente muy variadas las propiedades qum icas de los minerales. Unos se disuelven fcilmente en el agua (sal gema), otros slo se disuelven en los cidos (calcita), m ientras que hay otros que resisten hasta los cidos ms fuertes (cuarzo). La m ayora de los minerales se m antiene bien en el am biente areo, aunque se conocen varias combinaciones naturales que se oxidan o se descomponen fcilmente bajo el efecto del oxgeno, del anhdrido carbnico y de la hum edad del aire. Se sabe desde an tao que algunos minerales cambian gradualm ente de coloracin bajo el efecto de la luz.

Todas estas propiedades de los minerales, como nos vamos convenciendo cada vez ms, se hallan en dependencia causal de las particularidades de la composicin qumica y de la estructura cristalina de la sustancia, lo cual, a su vez, viene condicionado por las dimensiones de los tomos o iones (integrantes del m ineral), la estructura de sus envueltas electrnicas (particularm ente las externas) y las propiedades que dependen de la posicin del elemento qumico en la tab la de D. Mendeliev. E s ta es la razn de que muclias cosas que antes parecan enigm ticas queden ahora cada vez ms claras y comprensibles a la luz de las realizaciones contemporneas de las ciencias exactas. E stas realizaciones 110 slo contribuyen a la debida comprensin de los fenmenos naturales, sino que nos ayudan en e l ' aprovecham iento prctico de las propiedades que poseen los minerales.

Con este motivo recordemos algunas tesis im portantes de la fsica, la qumioa, la cristaloqum ica y la qum ica coloidal.

Estado do los minerales. En consonancia con los tres ms com unes estados do la m ateria en Ja T ierra se distinguen tos minrales sBdos, lquidos y gaseosos.

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"'Vy#-' * W T

TiempoA s

Fig. o. Curvas de calentamiento de la sustancia cristalina (A) y amorfa (B).

Cualquier sustancia de la naturaleza inorgnica puede hallarse en cualquier estado, segn sea la tem peratura v la presin, y pasar de un estado a otro cuando cambien estos factores.

Los lmites de estabilidad de cada estado se hallan en los in tervalos trmicos ms distintos, dependientes de la naturaleza de la sustancia. La mayora de los minerales, a la presin atmosfrica norma] y tem peratura ambiente se halla en estado slido y se funde al someterse a temperaturas elevadas, mientrs que el mercurio, sometido a estas mismas condiciones existe en estado lquido y el cido sulfhdrico y el anhdrido carbnico guardan el estado gaseoso.

La mayora de los minerales slidos tienen formas cristalinas. Cada sustancia cristalina posee una determinada tem peratura de fusin, en la cual el cambio del estado se produce mediante la absorcin de calor, lo que influye claramente en la conducta de las curvas de calentamiento (fig. 5, A). Durante cierto intervalo de tiempo, cl calor comunicado al sistema se gasta en el proceso de la fundicin (la curva se hace horizontal).

La cristalizacin de una sustancia lquida homognea enfriada debe efectuarse a la misma tem peratura que la fusin de un cuerpo slido de idntica composicin, pero como regla general solo ocurre despus de un cierto sobreenfriamiento del lquido, lo que se debe tener en cuenta siempre.

Las sustancias qumicas slidas puras, que se distinguen por su estruc tu ra desordenada, es decir, yjor la ausencia de cualquier regularidad de disposicin de los tomos, se llaman cuerpos amorfos (vitreos). Estos cuerpos pertenecen a las sustancias istropas, es decir, que poseen propiedades fsicas iguales en todas las direcciones. U na particularidad caracterstica de las sustancias am orfas, a diferencia de las cristalinas, es tambin el trnsito gradual de un estado a otro siguiendo una curva suave (fig. 5, B) parecido al lacre, el cual al calen tarso cobra flexibilidad, luego se hace viscoso y, por fin, liquido.

Las sustancias amorfas se obtienen a m enudo al solidificarse musas viscosas previam ente fundidas, sobre todo cuando el enfriamiento es muy rpido. Como ejemplo de ellos se puede citar la formacin del mineral lechatelierita, vidrio am orfo de cuarzo formado, al caer un rayo en los cristales de cuarzo. Las sustancias amorfas se convierten en masas cristalinas slo despus de hallarse largo tiempo en estado ablandado, som etidas a tem peratura prximas al punto de fusin.

La estructura cristalina de las sustancias. Recordem os que la estructura cristalina de las sustancias depende d e : I ) el nm ero de las unidades estructurales (tomos, iones, molculas) m antenidas en el espacio en estado ordenado 'por las fuerzas elcctroest t ic a s ;2 ) la correlacin de las dimensiones de las unidades estructurales, con lo cual guardan estrecha relacin la densidad de la em paquetadura y el nmero de coordinacin (es decir, el nm ero de aniones prximos que rodean el catin en cuestin); 3) sus enlaces qumicos, lo que tam bin desempea un papel esencial en la disposicin espacial de los tomos o iones con la formacin de los d istin tos tipos de estructuras.

Las fuerzas que mantienen las unidades estructurales en equilibrio en los cristales no son iguales por su naturaleza en los distintos tipos de combinaciones qumicas. P ara la m ayora aplastan te de las sustancias cristalinas inorgnicas es tpico el enlace inico, que se distingue por el hecho de que las fuerzas de enlace vienen condicionadas por la atraccin electroesttica de los iones de carga contraria (por ejemplo N a1+ y Cl1- en la es tru c tu ra cristalina del NaCl). P ara muchas sustancias cristalinas se establece el enlace covalenle dirigido (homopolar), consistente en que los tomos que se aproximan mucho para form ar envueltas eletrni- cas externas estables aprovechan juntos uno o varios pares de electrones (por ejemplo, en la estructura del d iam ante, cada tomo firmemente enlazado con cuatro tom os circundantes, forma cuatro enlaces covalentes). E n las estructuras cristalinas de los metales es comn el enlace metlico, condicionado por el hecho de que los electrones excedentes de la envuelta electrnica exterior de los tomos 110 se pierden, sino que form an 1111 gas electrnico comn en el medio de la arm azn curgada positivamente d e las unidades estructurales. En las estruc tu ras moleculares, las unidades estructurales, representadas por las molculas elctricamente neutras, se m antienen m ediante los dbiles enlaces de Van der Waals (remanentes). Tales son m uchas combinaciones orgnicas, as como el azufre nativo, el xido de antim onio, etc. Adems, existen sustancias cristalinas, en las que se establecen sim ultneam ente distintos tipos de enlaces predom inando uno de ellos; Las particularidades de estos enlaces de las unidades estructurales determ inan muchas propiedades de los minerales (pticas, mecnicas, conductibilidad elctrica y trm ica, etc.).

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Kn la* combinaciones inicas, los aniones, como unidades estructurales relativamente grandes, ocupan el espacio principal en las estructuras cristalinas y cuando se tra ta de em paquetadura densa tienden a la disposicin regular en el espacio con arreglo al sistem a cbico o exagonal. Los cationes, debido a sus dimensiones mus pequeas se colocan en los intervalos comprendidos entre los aniones, en los vacos tetradricos y octadricos, en dependencia de sus dimensiones relativas. Como se sabe, el nmero de espacios vacos octadricos en medios de em paquetadura ms densa es igual al nmero de aniones, y el nmero de espacios tetradricos, de menores dimensiones, es dos veces mayor. Ahora bien, no todos estos espacios quedan llenos de cationes, y cuando se llenan lo hacen de distintos modos: en filas, en capas, en anillos, en zigzag, etc. A la forma tetradrica y octadrica de los espacios vacos se debe en medida considerable el hecho de que los ndices de coordinacin de los cationes son en la mayora de los casos cuatro y seis.

La teora de las empaquetaduras ms densas para las combinaciones inorgnicas fue elaborada detalladamente por N. Belov y se ha empleado fecundamente para descifrar complejas estruc tu ras cristalinas de muchos minerales y descubrir im portantes detalles de estructuracin determinantes de unas u otras propiedades de las sustancias cristalinas. No obstante, hay que tener en cuenta que segn sean las dimensiones de los cationes existen em paquetaduras menos compactas (con aniones espaciados) y o tras que no pueden pertenecer a las muy densas (por ejemplo, los feldespatos).

L a cristalizacin de la sustancia es, como se sabe, un proceso exotrmico, es decir, se produce con desprendimiento de calor. Las energas, de las sustancias cristalinas de las combinaciones, inicas, desprovistas de iones muy polarizadores o muy polarizados. aum entan con el aumento del nmero de laB unidades estructurales (iones) y su valencia y, por consiguiente, con la disminucin de sus dimensiones (los radios de los iones). La energa de la sustan cia cristalina determina varias propiedades, a saber: la solubilidad, la volatilidad, el punto de fusin, hasta cierto punto la d u reza y o tras propiedades que distinguen la estabilidad de la combinacin.

Polimorfismo. Se denomina polimorfismo (del griego "po li mucho) la capacidad que posee una sustancia cristalina para

experim entar una o varias modificaciones de su estructura crista lin a al modificarse los factores externos (principalmente la tem p era tu ra), y con tal motivo tambin modificaciones de sus propiedades fsicas. El ejemplo ms palmario en este sentido nos lo ofrece el dimorfismo del carbono nativo, que se cristaliza segn sean las condiciones para formar diamantes (sistema cbico) o g ra fito (sistem a hexagonal), tan diferentes el uno del otro por sus propiedades fsicas, a pesar de la identidad de compo-

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r 1

Fig. 6. Cambio de las p rop iedades del cuarzo al calentarse.I - rotacin de) plano ce polarizacin; U valor de la doble refraccin; I I I ndice de refraccin jVm (para la lnea D del espectro).

sicin. D urante el calentam iento sin acceso de oxgeno, la es tru ctu ra cristalina del diam ante, a una tem p era tu ra de m s de 3.000 grados centgrados y una presin norm al, se m odifica y se tra n s form a en estruc tu ra del grafito, ms estable en estas condiciones. L a transm utacin inversa del grafito al d iam ante no se registra .

A veces, la transm utacin polim orfa va acom paada de un cambio m uy insignificante de la es tru c tu ra cristalina de la su s tan cia, por cuya razn se necesitan investigaciones inuv delicadas para no tar algn cambio esencial en las propiedades fsicas del mineral. Tales son por ejemplo, las transm utaciones del llam ado cuarzo a en cuarzo /? y viceversa. Sin embargo, el estudio de las propiedades pticas (fig. 6 ) seala un cambio brusco en el p u n to de trnsito (cerca de los 573 grados centgrados) de dichas propiedades, como son los ndices de refraccin, la doble refraccin v el giro del plano de la polarizacin ptica.

Las diferencias estables para unas u o tras condiciones fsico- qumicas, que m uestra una sustancia cristalina concreta, so denominan modificaciones, cada una de las cuales se d istingue por una estruc tu ra cristalina propia. Cualquier sustancia puedo poseer dos,' tres y ms modificaciones polimorfas (por ejem plo, p a ra ol azufre se han establecido seis modificaciones, de las cuales en la naturaleza existen slo tres; para cl SiO, se han establecido nueve modificaciones y as sucesivamente).

Las distin tas modificaciones polimorfas se designan generalm ente con las letras del alfabeto griego, por ejem plo, cuarzo a. estable a la tem peratu ra inferior a 573C; cuarzo ft, estab le a una tem peratu ra superior a 573C, etc. Cabe sea la r que las pub licaciones no se atienen a un procedim iento nico p a ra sealar lo-s modificaciones; unas sealan las d is tin tas m odificaciones con los letras del alfabeto griego on la m edida en la (pie aum en ta o d isminuye la tem peratu ra de la transform acin, o tras se valen dol

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prado ctc propagacin o del'orden en que se han descubierto las modificaciones. El procedimiento ms racional es. a nuestro juicio, el prim ero.

El polimorfismo es muy comn en las combinaciones naturales. P or desgracia est todava lejos de haber sido estudiado debidam ente. Las modificaciones polimorfas de los distintos minerales pueden ser estables en los ms variados intervalos de cambios de los factores exteriores (tem peraturas, presiones, etc.). Unos poseen un am plio campo de estabilidad con grandes oscilaciones de tem p era tu ra y presin (diamante, grafito), otros, al revs, experim entan transm utaciones polimorfas en intervalos muy pequeos de cambios de los factores exteriores (el azufre).

El descenso de la tem peratura durante el cambio de la estructu ra cristalina da lugar, por regla general, a una modificacin que se distingue por un ndice de coordinacin ms elevado del catin (por ejemplo, 8 en lugar de 6 para el cloruro amnico (NH,C1) a la tem peratu ra de 184C), lo que va acompaado de una reduccin del volumen y, por consiguiente, de un aum ento de la densidad (peso especfico) y del ndice de refraccin. E n cambio, ol descenso de la presin debe favorecer la disminucin del ndice de coordinacin y, por consiguiente, determ inar un descenso de la tem peratu ra de transm utacin. Adems, para algunas combinaciones tiene m ucha im portancia el quimismo del am biente: los medios muy alcalinos, al formarse los silicatos con contenido de alminas, dan lugar a la disminucin del ndice de coordinacin del Al (de 6 a 4).

P ara este tipo de combinaciones qumicas (por ejemplo, los carbonatos), el paso de una estructura a otra, cmo ha dem ostrado V. G oldshm idt, est relacionado con el fenmeno de la morfotropa, es decir el cambio de forma. Por ejemplo, en la serie de los carbon atos (entre parntesis se sealan los radios de los cationes):MgCO3(0,74) ZnCO3(0,83)CaCO3(l,04)SrCO3(l,20) B aC 03

(1,33)

se establece que los carbonatos anteriores a CaC03 (que contiene cationes menores) se cristalizan en el sistema trigonal, y los poste rio res a CaC'03 (con cationes de mayores dimensiones) se crista liz an en el sistem a rmbico. En la propia combinacin CaC03, la relacin en tre rK :rA es ta l que segn sean los factores exteriores pu ed e form arse la calcita (sistema trigonal) o bien la aragonita (sistem a rmbico). Dicho con otras palabras, el carbonato de calcio, que ocupa una posicin term inal de la transform acin morfo- tro p a , es dim orfo. En comparacin con la aragonita, la calcita posee u n a densidad y un ndice de refraccin inferiores. Cuando d ich a m odificacin de la sustancia cristalina, supongamos modificacin , posee la propiedad de transm utarse en o tra modificacin, d igam os m odificacin /3 como consecuencia de un cambio de las condiciones exteriores (por ejemplo, la tem peratura) y volver a la

modificacin %, al restablecerse las condiciones anteriores, suele decirse q ue son trans imitaciones polimorfas enantiot ropas.1 E jem plo : la transform acin del azufre ct rmbico en azufre monoclnico y viceversa. 8 i el cambio inverso no se produce, la transform acin se denom ina monotropa. Como ejem plo de transform acin mono- tro p a nos puede servir la transm utacin de la a rag o n ita rm bica (CaC03) en calcita trigonal (al calentarse).

En la natura leza no son raros los casos de ex istencia sim u ltnea de dos modificaciones, incluso una al lado de la o tra , en las mismas condiciones fsico-qumicas (por ejemplo, la p ir ita y la m arcasita , la calcita y la aragonita, etc.). Por lo visto, el trn s ito de u n a m odificacin a la o tra, ms estable, se ha detenido debido a c iertas cau sas, y la sustancia qued en estado metaestable (o lbil) anlogo a la existencia de lquidos superenfriados.

Cabe subrayar que en com paracin con las m odificaciones inestables, las estables poseen: 1 ) m enor tensin del vapor, 2 ) m enor solubilidad y 3) punto de fusin ms elevado.

Fenmenos de destruccin de las estructuras cristalinas. Las p a r ticularidades m s im portan tes de las estruc tu ras cristalinas de los minerales son la disposicin regular y el estado rigurosam ente equilibrado de las unidades que los constituyen. Sin em bargo, b as ta crear unas condiciones en las que se a lteran las fuerzas de cohesin in terna de las unidades estructurales p ara qiie la sustancia cristalina, con su estruc tu ra espacial rigurosam ente o rdenada se conv ierta en una m asa am orfa, desprovista de e s tru c tu ra c ris ta lina.

Un brillante ejem plo en este sentido nos ofrece el m ineral llam ado ferrobrucita (Mg, Fe) [OH],, que contiene en calidad de mezcla isom orfa hasta un 36% (de su peso) de pro tx ido de hierro. En estado fresco, este m ineral, al ser ex tra do de las grandes p ro fundidades de las minas, es abso lu tam ente incoloro, es tra n sp a ren te y tiene un brillo vitreo. Al es ta r unos cuan tos d as al aire libre sus cristales cam bian poco a poco de color, adqu ieren u n a coloracin am arillo-urea, luego p ard a y, por fin, se vuelven m arrn oscuro, m anteniendo su form a cristalina ex terio r2. E l anlisis qumico m uestra que casi todo el hierro b ivalen te se conv ierte en triva len te (es decir, se produce la oxidacin) y la investigacin radiom trica no acusa vestigios de e s tru c tu ra cristalina. L a o x idacin del hierro alter las fuerzas de cohesin in te rn a s de la red cristalina, lo que tuvo por consecuencia la desorganizacin de la estru c tu ra de la sustancia.

Lo que ocurre con la fe rrob rucita en el m edio ox id an te a la tem p era tu ra y presin habituales puede o cu rrir con o tros m inera-

1 D el griego en iin tios, opuesto y tro p o s , cam iiio , transfo rm acin .* Ln b ruc ita que no contieno hierro os b a s ta n te esla lilc on sem ejan

tes condiciones.

los so m etid o s a tem p e ra tu ra s y presiones m s a lta s , com o se ha estab lec id o y a en varios casos.

So h an e s tu d iad o fenm enos m uy in te re san te s en m inera les q u e co n tien en tie rra s ra ras y elem entos rad iac tiv o s (o r tita , fergu- so n ita , aesch in ita , e tc.). E n ellos tam b in se estab lece m uy a m en u d o . pero no siem pre, la conversin de la su s tan c ia c r is ta lin a en am o rfa , la cual, como se supone, se debe a los rayos a lfa d u ra n te la d esin teg racin rad iac tiv a1. E sto s m inerales m odificados, de aspecto v itreo , que no pertenecen al s is tem a cbico, son is tro p o s p tic a m en te y no m anifiestan difraccin de los ray o s X , es decir, se p o rta n com o cuerpos am orfos. A dem s, en este caso se p ro d u ce u n a h id ra tac i n parcial de la sustancia . B rogger denom in m etam ictos a ta le s cuerpos.

P a ra confirm ar los fenm enos de desin tegracin de los m edios cris ta linos se pueden c ita r varios ejem plos anlogos que s irv en de ilu s trac i n de la form acin de m asas coloidales o am orfas. E m p ero , 110 cabe pensar que estas nuevas form aciones re p re se n ta n u n a fo rm a estab le de existencia de las sustancias. Se conocen no pocos ejem plos de reagrupam iento secundario de la su s ta n c ia con fo rm acin de nuevos cuerpos cristalinos estab les en las n u ev as condiciones. As, se conocen los cristales de i lm e n ita (F e T i0 3) que, estudiados al microscopio, re su ltan co n stitu id o s p o r la m ezcla de dos m inerales: la h em atita (Fe20 3) y el ru tilo (T i0 2). P o r lo v is to , despus de la form acin de la ilm en ita , en c ie rto perodo de la v id a del m ineral, bajo la in fluencia de u n cam bio del rg im en de oxgeno, se cre un am biente de in ten sa ox idacin , lo que tu v o p o r consecuencia la conversin d e lF e 2+ e n F e 3+ aco m p a ad a de la d esin teg rac in de la e s tru c tu ra c ris ta lin a y el re ag ru p a m ien to g ra d u a l de la sustancia y la form acin de la m ezcla de m inerales e s ta bles. E x ac tam en te de la m ism a m anera, por ejem plo, se h a n ob serv ad o casos de formacin con jun ta de la t i l i ta (PbSnS2), la g a len ita (PbS) y la casite rita (S n02), in terp en etrn d o se los unos con los o tro s , pero m anteniendo la e s tru c tu ra lam in a r-g ran u lad a del ag re

1 P a ra lo g rar el estado am orfo en esto s casos no b a s ta l a so la r a d ia c tiv id a d del m ineral, sino que se necesitan , adem s, dos cond ic iones:1) la su s ta n c ia c ris ta lina surg ida in icialm ente debe poseer u n a db il e s t ru c tu ra i n ic a q u e a d m ita un cam bio de agrupacin o la h id r lisis ; ta le s m allas , se foj-m an p rin c ip a lm en te d u ran te la com binacin de bases db iles con a n h d r id o s d b ile s; 2) la m alla debe con tener u n a o m s va ried ad es de iones capaces d e c a m b ia r de ca rg a fcilm ente (por ejem plo, iones de tie rra s ra ra s ) o incluso c o n v e r t ir s e en tom os n eu tro s (form acin del flo r a tm ico en la f lu o r ita b a jo la in f lu en c ia de em anaciones rad iac tiv a s desde fuera).

E l sab io sov itico V . G oldshm id t p re se n ta el p rop io proceso de d e s in te g ra c i n com o u n a reagrupacin de la su s tanc ia . P o r ejem plo , la com binacin V N b 0 4 se co n v ie r te en u n a m ezcla de xidos m icrod ispersos: Y 0 3 y N b .O ,. C on e s a concepcin se com prendre p o r qu no se conv ie rten en su s tan c ia s a m o r fa s la s com binaciones sim ples com o la T h 0 2 (th o rian ita ) , o las sales de c id o s fu e r te s co n bases dbiles, com o po r ejem plo la (Ce, L a . . . . ) P 0 4 r n o n a c i l u ) .

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gado, c a rac te rs tic a p a r a Ja tilita . AJ p arece r, d eb id o al au m en to en c ie r ta fase de la concen trac in del ox geno en el m edio dado , el estao , siendo m u y afn al oxgeno, se sep a r d e la m asa m ineral in ic ia lm en te hom ognea en fo rm a de xido, y el p lom o adqu iri la fo rm a de com binacin su lfu rosa in d ep en d ie n te .

Los coloides1. A dem s de las form aciones ev id e n te m e n te crista linas, cu y a n a tu ra le z a cris ta lin a se n o ta f c ilm en te a sim ple v is ta o con ay u d a del m icroscopio, son m u y com unes en la co rteza te rre s tre los coloides.

Se llam an coloides los sistem as heterogneos d isp erso s2, in te g rados p o r la fase d ispersa y medio d ispersan te.

L a fase d ispersa en estos sistem as e s t re p re se n ta d a p o r m in sculas p artcu la s de cua lqu ier su s tan c ia p u lv erizad as en u n a m asa cua lqu ie ra (m edio d ispersan te). L as d im ensiones de las p a r tc u la s de la fase d ispersa oscilan ap ro x im ad am en te e n tre 1 0 0 y 1 m // (desde 1 0 4 h a s ta 1 0 ~ 6 m m ), es d ec ir m ucho m ayores que Jas d im ensiones de los iones y las m olculas, pero, al m ism o tiem p o son ta n pequeas que no se d istinguen al m icroscopio co rrien te . C ada p a r tc u la pu ed e con ten er h a s ta m uchos m iles de iones o m olculas de la com binacin d a d a ; en las p a rtcu la s slidas, los iones o las m olculas fo rm an u n a e s tru c tu ra c ris ta lin a , es decir, e s ta s p a r tcu las co n stitu y en de hecho m insculas fases c ris ta lin as .

E l estado de la fase d ispersa y del m edio d isp e rsan te p u ed e ser d is tin to (slido, lquido, gaseoso), con la p a r tic u la r id a d d e que pueden darse las m s d iversas com binaciones de d ichos estados. Al se a la r con la le tra in icial el estad o del m edio d isp e rsa n te y con le tras m insculas el estado de la fase d isp ersa c ita rem o s los e jem plos siguientes:G + s : h u m o de ta b a c o ; ho llnG + l: n ieb laL + s ; ag u as am arilla s d e tu rb e ra ; lim os m ed ic inalesL + g : m an an tia le s su lfu rosos; esp u m aL -f 1: em ulsoides tp icos (p o r e jem plo , leche)S + l : crista les de azu fre n a tiv o con b e tu n e s lq u id o s d isp e rso s en ellosS -f s : ca lc ita ro ja con x ido de liierro f in a m e n te d isp e rso en e llaS + g : m inerales de color b lanco-leche, quo co n tien en gases

Los coloides se d iv iden en soles y geles.Los soles tpicos, denom inados tam b in soluciones coloidales o

pseudosoluciones, son form aciones en las que el m edio d isp ersan te p redom ina m ucho sobre la fase d ispersa (po r ejem plo, el hum o de tabaco , las aguas ferrosas am arillo -pardas, la leche). A sim ple

1 D el griego K o lla , cola, g o m a; co lo id e , p a rec id o a la cola.* L a d ispersin sign ifica en este caso e l e s ta d o d e la su s ta n c ia en lo rm a

de m inscu las p a rtcu la s . E l g rad o de d isp e rsi n d ep en d e de la m ag n itu d de d ichas p a rtcu la s .

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vista , d ichas soluciones parecen ab so lu tam en te hom ogneas y, m uchas veces, transparen tes, sin diferenciarse en n a d a de las verd ad e ras soluciones (inicas o moleculares). E n los soles d o n d e el m edio d ispersan te (el d isolvente ) est rep resen tad o p o r el agua, las partcu las de la fase dispersa pasan fcilm ente p o r los filtros corrientes, pero no atraviesan las m em branas anim ales. Si sus d im ensiones pasan de 5 m x, no cuesta trab a jo localizarlos a l .u ltramicroscopio con ayuda del llam ado cono lum inoso de T y n d a ll, que se form a m ediante la luz lateral de u n vaso especial de v id rio lleno de solucin coloidal. El efecto es to ta lm en te anlogo al que se observa habitualm ente en una sala obscura cuando se m ira u n haz lum inoso proyectado por una lin terna: en un cono lum inoso