CRISTALOGRAFIA, MINERALOGIA Y ROCAS

I.- PRESENTACION:

En el campo de la metalurgia al igual que otras disciplinas, se necesita de una sólida base teórica para ejercer la profesión acorde a las exigencias dadas. En esta ocasión se dará a conocer gnociologias generales en todo lo referido a cristalografía, mineralogía y el estudio de las rocas.

II.- OBJETIVOS:

Tener conocimiento de la importancia de la cristalografía, mineralogía y el estudio general de las rocas en la carrera de ingeniería metalúrgica y de materiales.

Estar preparado en el aspecto teórico en cuanto a los conceptos mencionados.

Identificar y reconocer las clases de rocas y minerales.

III.- FUNADAMENTO TEORICO:

CRISTALOGRAFIA

La cristalografía es la ciencia que se dedica al estudio y resolución de estructuras cristalinas. La

mayoría de los minerales adoptan formas cristalinas cuando se forman en condiciones favorables. La

cristalografía es el estudio del crecimiento, la forma y la geometría de estos cristales.

La disposición de los átomos en un cristal puede conocerse por difracción de los rayos X.

La química cristalográfica estudia la relación entre la composición química, la disposición de los

átomos y las fuerzas de enlace entre éstos. Esta relación determina las propiedades físicas y químicas

de los minerales.

En teoría son posibles treinta y dos clases cristalinas, pero sólo una docena incluye prácticamente a

todos los minerales comunes y algunas clases nunca se han observado. Estas treinta y dos clases se

agrupan en seis sistemas cristalinos, caracterizados por la longitud y posición de sus ejes. Los

minerales de cada sistema comparten algunas características de simetría y forma cristalina, así como

muchas propiedades ópticas importantes.

LA CRISTALIZACION

Se da por los siguientes procesos:

Por solidificación. Por sublimación. Por sobresaturación. Por reacciones químicas.

CRISTALOGRAFIA GEOMETRICA:

Se basa principalmente en tres leyes:

1. Ley de la constancia de los ángulos diedros (Steno 1669).2. Ley de la racionalidad de los índices (Haüy 1782).3. Ley de la constancia de la simetría.

ELEMENTOS REALES:

Caras. Vértices. Aristas.

ELEMENTOS IMAGINARIOS:

Centro de simetría: punto interior que divide en partes iguales a todo segmento. Plano de simetría: plano que divide el cristal en dos mitades simétricas. Eje de simetría: cualquier recta que pase por el punto de simetría.

SISTEMAS CRISTALINOS:

Sistema triclínico (a≠b≠c  ≠ ≠ ≠90º): no posee ninguna simetría mínima.

Sistema monoclínico (a≠b≠c  = =90º≠ >90º): Presenta como simetría mínima un eje de

rotación binario o un eje de inversión binario (=plano de simetría)

Sistema ortorrómbico  (a≠b≠c  = = =90º): Como mínimo posee tres ejes binarios

perpendiculares entre sí.

Sistema tetragonal (a=b≠c  = = =90º): posee como característica fundamental un eje de

rotación cuaternario o un eje de inversión cuaternario.

Sistema hexagonal  (a=b≠c  = =90º,  =120º): su característica fundamental es la presencia de

un eje de rotación senario o un eje de inversión senario (eje ternario + plano de simetría

perpendicular). Para mayor precisión, generalmente se introduce un cuarto eje i, coplanario con a y

b, que forma un ángulo de 120º con cada uno de ellos, así la cruz axial será (a=b=i≠c  = =90º, 

=120º).

Índices de Miller hexagonales: como se trabaja con un cuarto índice, que se sitúa en el plano a1

a2 y a 120º de cada uno de estos ejes, los planos hexagonales se van a representar por cuatro

índices (hkil). El valor de i se determina como h+k.

Sistema romboédrico o trigonal (a=b=c  = = ≠90º): su característica común es la presencia

de un eje de rotación ternario o un eje de inversión ternario (eje ternario + centro de simetría).

Sistema cúbico (a=b=c  = = =90º): posee como característica fundamental cuatro ejes de

rotación ternarios inclinados a 109,47º.

CRISTALOGRAFIA EN INGENIERIA DE MATERIALES:

Las propiedades de los materiales cristalinos dependen en gran medida de su estructura cristalina. Los

materiales de ingeniería son por lo general materiales poli cristalinos. Así como las propiedades

del mono cristal están dadas por las características de los átomos del material, las propiedades de los

poli cristales son determinadas por las características y la orientación espacial de los cristales que lo

componen.

La técnica de difracción de rayos X permite estudiar la estructura del mono cristal mediante la

identificación de los planos difractantes según la ley de Bragg, lo cual es útil para la determinación de

fases. Además, los métodos cristalográficos permiten estudiar también la distribución de orientaciones

cristalográficas en un material, conocida también como textura cristalográfica.

MINERALOGIA:

La mineralogía es la rama de la geología que estudia las propiedades físicas y químicas de los minerales que se encuentran en el planeta en sus diferentes estados de agregación. Por mineral se entiende una materia de origen inorgánico, que presenta una composición química definida además de una estructura cristalográfica y que suele presentarse en estado sólido y cristalino a la temperatura media de la Tierra, aunque algunos, como el agua y el mercurio, se presentan en estado líquido.

PROPIEDADES FISICAS:

Color. Brillo. Raya: es el color del polvo que deja un mineral al ser rayado cuando se frota con

una superficie rugosa de otro cuerpo de mayor dureza. Diafanidad: Transparentes, translucidos, opacos. Exfoliación: propiedad por la cual un cristal puede dividir en láminas. Clivaje: capacidad de los minerales de romperse siguiendo direcciones

preferentes, a lo largo de las superficies planas y ángulos definidos. Fractura. Dureza. Tenacidad: Elástico, flexible, maleable, frágil, dúctil, sectil. Peso específico.

PROPIEDADES ORGANOLECTICAS:

Tacto. Sabor. Olor.

SISTEMATIZACIÓN DE LOS MINERALES:

1.− Elementos nativos: son los que se encuentran en la naturaleza en estado libre, puro o nativo, sin combinar o formar compuestos químicos. Ejemplos: oro, plata, azufre, diamante.

2.− Sulfuros: compuestos de diversos minerales combinados con el azufre. Ejemplos: pirita, galena, blenda, cinabrio.

3.− Sulfosales: minerales compuestos de plomo, plata y cobre combinados con azufre y algún otro mineral como el arsénico, bismuto o antimonio. Ejemplos: pirargirita, proustita.

4.− Óxidos: producto de la combinación del oxígeno con un elemento. Ejemplos: oligisto, corindón, casiterita, bauxita.

5.− Haluros: compuestos de un halógeno con otro elemento, como el cloro, flúor, yodo o bromo. Ejemplos: sal común, halita.

6.− Carbonatos: sales derivadas de la combinación del ácido carbónico y un metal. Ejemplos: calcita, azurita, mármol, malaquita.

7.− Nitratos: sales derivadas del ácido nítrico. Ejemplos: nitrato sódico (o de Chile), salitre o nitrato potásico.

8.− Boratos: constituidos por sales minerales o ésteres del ácido bórico. Ejemplos: bórax, roserita.

9.− Fosfatos, arseniatos y vanadatos: sales o ésteres del ácido fosfórico, arsénico y vanadio. Ejemplos: apatita, turquesa, piromorfita.

10.− Sulfatos: sales o ésteres del ácido sulfúrico. Ejemplos: yeso, anhidrita, barita.

11.− Cromatos, volframatos y molibdatos: compuestos de cromo, molibdeno o wolframio. Ejemplos: wolframita, crocoita.

12.− Silicatos: sales de ácido silícico, los compuestos fundamentales de la litosfera, formando el 95% de la corteza terrestre. Ejemplos: sílice, feldespato, mica, cuarzo, piroxena, talco, arcilla.

13.− Minerales radioactivos: compuestos de elementos emisores de radiación. Ejemplos: uraninita, torianita,

ESCALA DE MOHS:

LAS ROCAS:

Es un mineral duro y sólido. Son unos de los elementos que componen a la tierra, que se forman mediante procesos geológicos.

Roca, en geología y geomorfología, cualquier agregado mineral formado de modo natural. El término se aplica a agregados de distintos tamaños, desde la roca sólida del manto terrestre hasta la arena y la arcilla o barro. Las rocas se clasifican según sus orígenes en rocas sedimentarias, rocas metamórficas y rocas ígneas.

ROCAS ÍGNEAS

Son rocas formadas por el enfriamiento y la solidificación de materia rocosa fundida, conocida como magma. Según las condiciones bajo las que el magma se enfríe, las rocas que resultan pueden tener granulado grueso o fino.

Las rocas son agregados de diversos minerales, aunque, en ocasiones, pueden estar formadas por un único mineral. Las rocas se pueden formar de muy diversas maneras y a distintas profundidades. Una vez formadas, afloran. Se las encuentra por toda la superficie terrestre.

Las rocas ígneas se forman por el enfriamiento y la solidificación de materia rocosa fundida, el magma. Según las condiciones bajo las que el magma se enfríe, las rocas que resultan pueden tener granulado grueso o fino.

Las rocas ígneas se subdividen en dos grupos:

Las rocas plutónicas o intrusivas fueron formadas a partir de un enfriamiento lento y en profundidad del magma. Las rocas se enfriaron muy despacio, permitiendo así el crecimiento de grandes cristales de minerales puros. Ejemplos: granito y sienita.

Las rocas volcánicas o extrusivas, se forman por el enfriamiento rápido y en superficie, o cerca de ella, del magma. Se formaron al ascender magma fundido desde las profundidades llenando grietas próximas a la superficie, o al emerger magma a través de los volcanes. El enfriamiento y la solidificación posteriores fueron muy rápidos, dando como resultado la formación de minerales con grano fino o de rocas parecidas al vidrio.

Existe una correspondencia mineralógica entre las rocas plutónicas y volcánicas, de forma que la riolita y el granito tienen la misma composición, así como el gabro y el basalto. Sin embargo, la textura y el aspecto de las rocas plutónicas y volcánicas son diferentes.

Las rocas ígneas, compuestas casi en su totalidad por silicatos, pueden clasificarse según su contenido de sílice. Las principales categorías son ácidas o básicas. En el extremo de las rocas ácidas o silíceas están el granito y la riolita, mientras que entre las básicas se encuentran el gabro y el basalto. Son de tipo intermedio las dioritas y andesitas.

Textura

Se puede presentar varios tipos de textura, ya que depende del enfriamiento del magma:

Tipos de textura

Holocristalina: los granos minerales están bien cristalizados, visibles a simple vista o con lupa y no existe cemento de unión.

Merocristalina: entre los granos visibles existen segmentos.

Microcristalina: es cuando los cristales no se pueden ver a simple vista, sino, con la ayuda de un microscopio.

Criptocristalina: precisa luz polarizada para distinguir los cristales.

Fanerica. Es cuando se distingue a simple vista lo cristales.

Afanítica: Cuando no se distingue el cristal de ninguna manera; ni a simple vista, ni con lupa.

ROCAS SEDIMENTARIAS

Son rocas compuestas por materiales transformados, formadas por la acumulación y consolidación de materia mineral pulverizada, depositada por la acción del agua y, en menor medida, del viento o del hielo glaciar. La mayoría de las rocas sedimentarias se caracterizan por presentar lechos paralelos o discordantes que reflejan cambios en la velocidad de sedimentación o en la naturaleza de la materia depositada.

Proviene de la mitificación de los sedimentos, es necesario revisar algunos conceptos relacionados con el ciclo exógeno y el origen de los sedimentos.

Clasificación de las rocas sedimentarias

Rocas clásicas o detríticas: Rocas sedimentarias químicas

Rocas no clásicas: Rocas sedimentarias orgánicas

Las rocas sedimentarias se clasifican según su origen en detríticas o químicas. Las rocas detríticas, o fragmentarias, se componen de partículas minerales producidas por la desintegración mecánica de otras rocas y transportadas, sin deterioro químico, gracias al agua. Son acarreadas hasta masas mayores de agua, donde se depositan en capas. Las lutitas, la arenisca y el conglomerado son rocas sedimentarias comunes de origen detrítico.

Las rocas sedimentarias químicas se forman por sedimentación química de materiales que han estado en disolución durante su fase de transporte. La halita, el yeso y la anhidrita se forman por evaporación de disoluciones salinas y la consiguiente precipitación de las sales. En estos procesos de sedimentación también puede influir la actividad de organismos vivos, en cuyo caso se puede hablar de origen bioquímico u orgánico. Esto sucede, por ejemplo, con muchas calizas y diversas rocas silíceas.

ROCAS METAMÓRFICAS

Son rocas cuya composición y textura originales han sido alteradas por calor y presión. El metamorfismo que se produce como resultado del movimiento y presión entre dos bloques rocosos recibe el nombre de dinamometamorfismo o metamorfismo cataclástico y tiene lugar en fracturas con movimiento (fallas) y produce trituración mecánica pero también calor por rozamiento. El metamorfismo producido por el calor o la intrusión de rocas ígneas recibe el nombre de térmico o de contacto. Finalmente hay otro tipo de metamorfismo a gran escala, relacionado con la tectónica de placas y la orogénesis y motivado por los aumentos de presión y temperatura cercanos a la zona de colisión y subducción, que origina extensas zonas de rocas metamórficas.

Hay cuatro variedades comunes de rocas metamórficas que pueden provenir de rocas sedimentarias o de rocas ígneas, según el grado de metamorfismo que presenten, dependiendo de la cantidad de calor y presión a la que se han visto sometidas. Así, la lutita se metamorfiza en pizarra a baja temperatura, pero si es calentada a temperaturas lo suficientemente elevadas como para que se recristalicen sus minerales arcillosos formando laminillas de mica, se metamorfiza en una filita. A temperatura y presión aún más elevadas, se produce una recristalización completa, que da lugar a esquistos o gneis, rocas en las que el alineamiento de las laminillas de mica produce una textura laminar llamada foliación que se caracteriza por el aspecto laminado o bandeado de la roca. En los esquistos, los minerales de color claro (cuarzo y feldespato sobre todo) están distribuidos homogéneamente entre las micas de color oscuro; el gneis, por el contrario, exhibe bandas de color características. Entre otros minerales formados por

recristalización metamórfica, los silicatos de aluminio como la andalucita, la silimanita y la cianita son lo bastante característicos como para ser considerados diagnósticos.

Entre las rocas metamórficas no foliadas, las más comunes son la cuarcita y el mármol. La cuarcita es una roca dura, de color claro en la que todos los granos de arena de una arenisca se han recristalizado formando una trama de cristales de cuarzo imbricados entre sí. El mármol es una roca más blanda y frágil de colores variados en la que se ha recristalizado por completo la dolomita o la calcita de la roca sedimentaria madre.

IV.- GRAFICOS Y TABLAS:

V.- BIBLIOGRAFIA:

GEOLOGIA GENERAL Hugo Rivera Mantilla Pag.67-168

http://es.wikipedia.org/wiki/Roca

http://es.wikipedia.org/wiki/Mineralog%C3%ADa

http://ocw.uniovi.es/file.php/39/1C_C11812_A/contenidos%20en%20pdf%20para%20descargar/1.pdf

http://html.rincondelvago.com/rocas_11.html