MINERALOGÍA Y PETROGRAFÍAClase 7

Clases Minerales16 de noviembre 2015

Lissette Wäckerling

→ Clase de mineral muy importante debido a:

- Corresponden aproximadamente al 25% de losminerales conocidos

- Conforman cerca del 40% de los minerales máscomunes

- Con pocas excepciones, son los minerales queforman las rocas ígneas, y las rocas ígneasconstituyen más del 90% de la corteza terrestre

- Entregan información sobre las condicionesgeológicas de formación de las rocas

- Gran parte de los materiales que usamos en lavida diaria (vidrio, ladrillos, cemento, cerámica,etc.) son o derivan de los silicatos

- Los planetas de nuestro sistema solar poseensilicatos en su composición

SILICATOS

Olivino

Muscovita

Piroxeno

Cuarzo

¿Dónde se forman los silicatos?

→ Se forman en todo tipo de ambiente: principalmente ígneo, pero también

metamórfico, sedimentario y de alteración (alteración o meteorización)

→ Los silicatos que se formen dependerán de las condiciones geológicas (T°,

P, composición, etc.) del ambiente de formación

La asociación de silicatos encontrados en una roca

nos entrega mucha información sobre las condiciones

geológicas de formación de la roca

→ Minerales cuya unidad fundamental es el tetraedro de silicio y oxígeno (SiO4)4-, llamado tetraedro de sílice

TETRAEDRO DE SÍLICE / Complejo aniónico (SiO4)4-

- Un anión oxígeno (-2) en cada vértice, un catión silicio (+4) en el centro

- El enlace que une los iones de oxígeno y silicio es 50% iónico y 50%covalente

→ En un tetraedro de sílice cada ión de oxígeno ocupa sólo la mitad de su enlace disponible, lo que lo vuelve inestable

→ La forma de neutralizar esta inestabilidad es mediante el enlace concationes

→ Los cationes con los que comúnmente se une el tetraedro de sílice son:Si, Fe, Mg, K, Na, Ca, Al

Tamaño relativo y cargas eléctricas de iones de los 8 elementos más comunes en la corteza y en la estructura de minerales formadores de roca

POLIMERIZACIÓN

→ La polimerización de los silicatos es la unión de tetraedros de sílice

→ Esto ocurre cuando la neutralización de carga de un tetraedro de sílice es

mediante la unión con otros tetraedros de sílice, es decir, que los oxígenos de

un tetraedro neutralizan su carga disponible mediante la unión con el

silicio (Si4+) de otro tetraedro de sílice

→ Los oxígenos que pueden compartir cada tetraedro son de 1 a 4, pero cada

oxígeno debe compartirse con un tetraedro distinto, es decir, nunca dos

tetraedros comparten más de un oxígeno

→ Los tetraedros de sílice unidos, es decir, polimerizados, pueden adquirir

distintas configuraciones según cuántos oxígenos comparta con otros

tetraedros

→ Las distintas maneras en que puede ocurrir la polimerización, es decir, el

número de oxígenos que compartan los tetraedros de sílice, da origen a la

subdivisión de silicatos en:

Nesosilicatos

Sorosilicatos

Ciclosilicatos

Inosilicatos

Filosilicatos

Tectosilicatos

→ La subclasificación de los silicatos se basa en su estructura

CLASE COMPOSICIÓN UNITARIA ESTRUCTURA

NESOSILICATO (SiO4)4-

SOROSILICATO (Si2O7)6-

CICLOSILICATO(Si3O9)6-

(Si4O12)8-

(Si6O18)12-

CLASE COMPOSICIÓN UNITARIA ESTRUCTURA

INOSILICATO(CADENA SIMPLE) (SiO3)n

2-

INOSILICATO(CADENA DOBLE) (Si4O11)n

6-

CLASE COMPOSICIÓN UNITARIA ESTRUCTURA

FILOSILICATO (Si4O10)n4-

TECTOSILICATO (SiO2)

→ La clasificación de los silicatos depende de su estructura

• Esto le confiere características particulares a los silicatos de cada clase, enparticular con respecto al clivaje

• Dado que los enlaces silicio-oxígeno son fuertes, los silicatos tienden apresentar clivaje entre las estructuras formadas por los tetraedros de sílicedentro de cada mineral

Ejemplos: biotita y cuarzo

→ Los nesosilicatos son silicatos formados por tetraedros de sílice aislados

Propiedades físicas características:

- Presentan un empaquetamiento atómico denso que les confiere valoresrelativamente altos de dureza y peso específico

- Generalmente no posee clivaje

-No tienen grupos (OH) ni moléculas de agua

NESOSILICATOS

Tetraedros independientes (SiO4)4-

• Los tetraedros de sílice aislados neutralizan su carga mediante la unión concationes como sodio, calcio, hierro, aluminio, potasio, magnesio, etc.

Ejemplo: Olivino - (Mg, Fe)2SiO4

Azul → Posición tetraédrica ocupada por tetraedros de síliceCeleste y Amarillo → Posiciones octaédricas M1 y M2 ocupada porcationes de Fe y Mg indistintamente

OLIVINOSILICATONESOSILICATO

(Mg, Fe)2SiO4

Sistema Cristalino: OrtorrómbicoPropiedades Físicas:• Hábito: cristales prismáticos. Comúnmente

en masas granulares• Diafanidad: transparente a translúcido• Brillo: vítreo• Color: verde amarillo a verde oliva con

mayor cantidad de Mg, verde castañooscuro con mayor cantidad de Fe

• Raya: blanca• H = 6,5• Tenacidad: frágil• Fractura• Peso específico: 3,27 – 4,37

Ambiente de Formación:

- El olivino es un mineral común, cuya participación en una roca puede ir deconstituyente principal a mineral accesorio.

- Se presenta principalmente en rocas ígneas ferromagnesianas de coloroscuro, como el gabro y el basalto.

- Se denomina dunita a la roca formada casi totalmente por olivino.

- Es estable en condiciones del manto terrestre (mayor Tº y P que en lacorteza), por lo que es fácilmente alterable en la superficie

GRANATESILICATONESOSILICATO

A3B2(SiO4)3

Mg3Al2Si3O12 (Piropo)Fe3Al2Si3O12 (Almandino)Mn3Al2Si3O12 (Espesartina)Ca3Al2Si3O12 (Grosularia)Ca3Fe2Si3O12 (Andradita)Ca3Cr2Si3O12 (Uvarovita)

Sistema Cristalino: CúbicoPropiedades Físicas:• Hábito: dodecaedro, trapezoedro, muchas veces

combinados, y ocasionalmente hexaquisoctaedros.También en masas granulares.

• Diafanidad: transparente a translúcido• Brillo: vítreo a resinoso• Color: según la composición, comúnmente rojo,

también castaño, amarillo, blanco, verde, negro• Raya: blanca• H = 6,5 – 7,5• Tenacidad: frágil• Fractura• Peso específico: 3,5 – 4,3

Ambiente de Formación:- Su principal origen es metamórfico.- Mineral accesorio en rocas ígneas- En yacimientos tipo Skarn, cuya formación involucratanto metamorfismo como alteración hidrotermal.- Su ambiente de formación es de alta P, por lo que encondiciones diferentes se altera fácilmente, pasando aotros minerales como talco, serpentina y clorita

SOROSILICATOS

→ Los sorosilicatos son silicatos que se caracterizan por la presencia de pares de tetraedros de sílice que comparten el O del vértice

Tetraedros dobles (pares aislados)

(Si2O7)6-

EPIDOTASILICATOSOROSILICATO

Ca2(Al, Fe)Al2O(SiO4) (Si2O7)(OH)

Sistema Cristalino: MonoclínicoPropiedades Físicas:• Hábito: prismático, acicular radial, masivo• Diafanidad: transparente a translúcido• Brillo: vítreo• Color: verde pistacho o musgo• Raya: blanca• H = 6 - 7• Tenacidad: frágil• Clivaje en dos direcciones• Peso específico: 3,25 – 3,45→ Ambiente de Formación: metamorfismoy alteración hidrotermal, donde puedeencontrarse alterando plagioclasa, piroxeno,anfíbola y biotita, o como vetillas

CICLOSILICATOS

→ Los ciclosilicatos son silicatos en los que los tetraedros de sílice forman anillos de 3, 4 o 6 tetraedros de sílice enlazados

Anillos de tetraedros enlazados(Si3O9)6-

(Si4O12)8-

(Si6O18)12-

TURMALINASILICATOCICLOSILICATO(Na, Ca)(Li, Mg, Al)(Al, Fe, Mn)6(BO3)3(Si6O18)(OH)4

Sistema Cristalino: HexagonalPropiedades Físicas:• Hábito: prismático, acicular radial, masivo• Diafanidad: translúcido• Brillo: vítreo a resinoso• Color: comúnmente negro (alto contenido de

Fe), también parda, verdosa, amarilla, roja oazul. Puede variar color en un solo cristal

• Raya: blanca• H = 7 – 7,5• Tenacidad: frágil• Fractura• Peso específico: 3,0 – 3,25→ Ambiente de Formación: su ambiente máscomún es la pegmatita granítica. Accesorio enrocas ígneas y metamórficas. También comoproducto de alteración hidrotermal

INOSILICATOS

→ Los inosilicatos son silicatos conformados por tetraedros de sílice que se unen formando cadenas simples y dobles

Cadenas simples de Tetraedros(SiO3)n

-2

Ejemplo: Piroxeno

Cadenas dobles de Tetraedros(Si4O11)n

-6

Ejemplo: Anfíbola

PIROXENOSILICATOINOSILICATO

XYSi2O6

(Mg,Fe)SiO3 – Enstatita(Fe,Mg)SiO3 – HiperestenaCaMgSi2O6 – DiópsidoCaFeSi2O6 – Hedenbergita(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6 – AugitaNaAlSi2O6 – JadeitaLiAlSi2O6 – Espodumena

Sistema Cristalino: MonoclínicoPropiedades Físicas:• Hábito: prismático de sección transversal

octogonal o cuadrada• Diafanidad: transparente a translúcido• Brillo: vítreo• Color: negro• Raya: blanca• H = 5 – 6• Tenacidad: frágil• Clivaje en dos direcciones a 87 y 93• Peso específico: 3,2 – 3,3

Ambiente de Formación:- Constituyente común de rocas ígneasoscuras, asociado a olivino, plagioclasa,algunas anfíbolas, granate, entre otros.

ANFÍBOLASILICATOINOSILICATO

W0-1X2Y5Si8O22(OH,F)2

(Mg,Fe)7Si8O22(OH)2 – AntofilitaFe2Mg5Si8O22(OH)2 – CummingtonitaCa2Mg5Si8O22(OH)2 – TremolitaCa2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 – ActinolitaNa2Mg3Al2Si8O22(OH)2 – Glaucofana(Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5Si6(Si,Al)2O22(OH)2 – Hornblenda

Sistema Cristalino: MonoclínicoPropiedades Físicas:• Hábito: prismático• Diafanidad: translúcido• Brillo: vítreo• Color: negro a verdoso oscuro• Raya: blanca• H = 5 – 6• Tenacidad: frágil• Clivaje en dos direcciones a ~ 60 y 120• Peso específico: 3,0 – 3,4

Ambiente de Formación:- Ígneo, donde es constituyente común derocas ígneas de colores claros- Metamórfico

CARACTERÍSTICAS DE PIROXENOS Y ANFÍBOLAS

→ Similitudes:- Cristalográficas: monoclínicos (algunas anfíbolas y piroxenos son

ortorrómbicos)- Químicas: Presentan los mismos cationes- Físicas: Poseen color, dureza, brillo y hábito similares

→ Diferencias:- Las anfíbolas son minerales hidratados → presencia del grupo (OH)-

- Los piroxenos forman prismas gruesos y cortos, las anfíbolas formanprismas delgados, llegando a ser ocasionalmente aciculares

- La cara basal del piroxeno es octagonal o cuadrada, mientras que la de laanfíbola es hexagonal

- Presentan distintas direcciones de clivaje: ~ 90º en piroxenos y ~ 120º enanfíbolas

- Los piroxenos se forman comúnmente a mayores Tº que las anfíbolas yantes en el proceso de cristalización.

- Los piroxenos se asocian a rocas más oscuras que las anfíbolas

Piroxeno: clivaje en ~ 90° debido a la estructura en cadena simple

Anfíbol: tiene 2 clivajes en ~ 60° y ~ 120° debido a la estructura en cadena doble

Clivaje y sección transversal de Piroxenos y Anfíbolas

FILOSILICATOS

→ Los filosilicatos son silicatos formados por tetraedros de sílice unidos en forma de láminas de extensión indefinida

Propiedades físicas características:- Hábito hojoso, exfoliable o micáceo- Una dirección de clivaje dominante- Blandos y flexibles- Bajo peso específico

→ Los filosilicatos son minerales hidratados → presencia del grupo (OH-)

Capas o láminas de Tetraedros(Si4O10)n

4-

→ Los filosilicatos son minerales abundantes y con variados ambientes deformación: ígneo, metamórfico y de alteración. En particular son productocomún de meteorización, por lo que son abundantes en la superficie terrestre

FILOSILICATOS:

1) Grupo de minerales arcillososCaolinita – Al2Si2O5(OH)4

Talco – Mg3Si4O10(OH)2

2) Grupo de las micasBiotita – K(Mg, Fe)3(AlSi3O10)(OH)2 → mica negra → contenido de Mg y FeMuscovita – KAl2(AlSi3O10)(OH)2 → mica blanca → contenido de Al

3) Grupo de la cloritaClorita – (Mg, Fe)3(Si, Al)4O10(OH)2(Mg, Fe)3(OH)6

→ Crisocola ≈ Cu4H4Si4O10(OH)8

CAOLINITASILICATOFILOSILICATOAl2Si2O5(OH)4

Sistema Cristalino: TriclínicoPropiedades Físicas:• Hábito: masivo• Diafanidad: translúcido• Brillo: terroso• Color: blanco• Raya: blanca• H = 2• Tenacidad: frágil• Clivaje en una dirección• Peso específico: 2,6• Propiedad secundaria: Plástico→ Ambiente de Formación: Producto demeteorización o alteración hidrotermal desilicatos de aluminio, particularmentefeldespatos. Mineral abundante en lasuperficie de la tierra

TALCOSILICATOFILOSILICATOMg3Si4O10(OH)2

Sistema Cristalino: MonoclínicoPropiedades Físicas:• Hábito: exfoliable, masivo• Diafanidad: translúcido• Brillo: perlado a graso• Color: verde, gris, blanco• Raya: blanca• H = 1• Tenacidad: flexible• Clivaje en una dirección• Peso específico: 2,7 – 2,8• Propiedad secundaria: Tacto graso→ Ambiente de Formación:Metamórfico, alteración de silicatos demagnesio, como olivino, piroxeno yanfíbola

BIOTITASILICATOFILOSILICATO

K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2

Sistema Cristalino: MonoclínicoPropiedades Físicas:• Hábito: cristales prismáticos

pseudohexagonales, exfoliable,micáceo

• Diafanidad: translúcido• Brillo: reluciente• Color: negro, café, verde• Raya: blanca• H = 2,5 - 3• Tenacidad: frágil• Clivaje en una dirección• Peso específico: 2,8 – 3,2→ Ambiente de Formación:ígneo, metamórfico, producto dealteración hidrotermales rica en K

MUSCOVITASILICATOFILOSILICATOKAl2(AlSi3O10)(OH)2

Sistema Cristalino: MonoclínicoPropiedades Físicas:• Hábito: tabular pseudoortorrómbico,

exfoliable, micáceo. Microcristalina ocriptocristalina se denomina sericita

• Diafanidad: translúcido a transparente• Brillo: reluciente, perlado• Color: plateado, blanco, amarillo, rosado• Raya: blanca• H = 2 - 2,5• Tenacidad: frágil• Clivaje en una dirección• Peso específico: 2,76 – 2,88→ Ambiente de Formación: ígneo(rocas graníticas), metamórfico, alteraciónhidrotermal, donde altera principalmente afeldespatos en forma de sericita

CLORITASILICATOFILOSILICATO(Mg, Fe)3(Si, Al)4O10(OH)2*(Mg, Fe)3(OH)6

Sistema Cristalino: MonoclínicoPropiedades Físicas:• Hábito: masas exfoliables muy finas o

masivo• Diafanidad: transparente a translúcido• Brillo: vítreo a perlado• Color: verde oscuro• Raya: blanca• H = 2 - 2,5• Tenacidad: frágil• Clivaje en una dirección• Peso específico: 2,6 – 3,3→ Ambiente de Formación:metamórfico, alteración de silicatos deMg-Fe, como los piroxenos, anfíbolas,biotita y granate

CRISOCOLASILICATOFILOSILICATO≈ Cu4H4Si4O10(OH)8

Sistema Cristalino: Su estructura esamorfa, similar a la de los filosilicatospero defectuosa. MineraloidePropiedades Físicas:• Hábito: masivo• Diafanidad: translúcido• Brillo: terroso o vítreo• Color: azul verdoso• Raya: azul verdoso muy pálido• H = 2 - 4• Tenacidad: frágil• Fractura• Peso específico: 2,0 – 2,4→ Ambiente de Formación: en lazona de oxidación del perfil supérgenoasociado a cuerpos de sulfuros

TECTOSILICATO

→ Los tectosilicatos son silicatos en los que los tetraedros de sílice comparten sus 4 oxígenos con tetraedros vecinos,

generando una estructura tridimensional

→ Los tectosilicatos constituyen aproximadamente el 64% de la corteza terrestre

Estructuras 3D de tetraedros(SiO2)

1) Grupo SiO2

Cuarzo El grupo SiO2 se conforma por polimorfos, es decir,Tridimita SiO2 → minerales de igual composición, pero distintaCristobalita estructura, estables en distintas condiciones

Ópalo – SiO2 * nH2O → Mineraloide (sólo parcialmente cristalino)

2) Grupo de los Feldespatos

Feldespatos Potásicos

Microclina Los feldespatos potásicos corresponden a tresOrtoclasa KAlSi3O8 → polimorfos (igual composición, distinta estructura),Sanidina asociados a diferentes ambientes de formación

Feldespatos Plagioclasas

Albita - NaAlSi3O8Anortita - CaAlSi3O8

Solución sólida entre los extremos sódico y cálcico.Solución sólida es la variación en la composición de unmineral como resultado de la sustitución iónica en unaposición determinada dentro de la estructura del mineral

CUARZOSILICATOTECTOSILICATOSiO2

Cuarzo de baja(<573ºC a 1 atm)

Cuarzo de alta(>573ºC a 1 atm)

Sistema Cristalino: Hexagonal Propiedades Físicas:• Hábito: prismático, masivo• Diafanidad: transparente a

translúcido• Brillo: vítreo• Color: blanco, transparente.

Variedad de colores por impurezas o inclusiones

• Raya: blanca• H = 7• Tenacidad: frágil• Fractura• Peso específico: 2,65

→ Ambiente de Formación: muy común y abundante en variados ambientes geológicos: ígneos, metamórficos, sedimentario, hidrotermal

FELDESPATO POTÁSICOSILICATOTECTOSILICATOKAlSi3O8

Sistema Cristalino: Monoclínico (ortoclasa ysanidina), Triclínico (microclina)Propiedades Físicas:• Hábito: tabular, prismático, masivo• Diafanidad: translúcido• Brillo: vítreo• Color: blanco, rosado• Raya: blanca• H = 6• Tenacidad: frágil• Clivaje en dos direcciones en 90• Peso específico: 2,57

Ambiente de Formación:

- La ortoclasa es componente importante derocas ígneas intrusivas que se han enfriado amoderada profundidad y con bastante rapidez

- La microclina es el constituyente principal enrocas ígneas intrusivas que se enfrían lentamentey en profundidad. Se encuentra también en rocassedimentarias (arcosas) y en rocas metamórficas(gneis)

- La sanidina se presenta como fenocristales enrocas ígneas extrusivas que se enfríanrápidamente a partir de una Tº inicial elevada deerupción.

PLAGIOCLASASILICATOTECTOSILICATONaAlSi3O8 (Albita)CaAlSi3O8 (Anortita)

Sistema Cristalino: TriclínicoPropiedades Físicas:• Hábito: tabular, masivo• Diafanidad: transparente a translúcido• Brillo: vítreo• Color: incoloro, blanco• Raya: blanca• H = 6• Tenacidad: frágil• Clivaje en dos direcciones en 90• Peso específico: 2,62→ Ambiente de Formación: ígneo,metamórfico y rara vez sedimentario.Más abundante que los feldespatospotásicos

Roca ígnea intrusiva. Cuarzo, feldespato potásico, plagioclasa