ROCAS, MINERALES Y CRISTALESiespoetaclaudio.centros.educa.jcyl.es/sitio/upload/cristalografia... ·...

ROCAS, MINERALES Y CRISTALES

Un mineral es un cuerpo sólido, natural, inorgánico, homogéneo en sus propiedades físico-químicas, de composición química fija (o variable dentro de límites estrechos) y formados por materia

cristalina (con un ordenamiento atómico tridimensional), que se ha originado como resultado de procesos geológicos.

LOS MINERALES

MATERIA CRISTALINA Y MATERIA AMORFA

Materia cristalina Materia amorfa

Ópalo Cuarzo

Minerales Mineraloides

Sólido cristalino (cristal) Sólido amorfo

- Se definen como sólidos cuyos

componentes se disponen de forma

ordenada y se repiten periódicamente en

las tres dimensiones del espacio.

- De este ordenamiento interior derivan las

propiedades físicas y el aspecto externo

(caras, aristas y vértices) característicos

de los cristales, siempre que dicho

ordenamiento no sea interrumpido

bruscamente en el ambiente en que está

creciendo el cristal.

- Un ejemplo de cristal es el mineral halita.

- Sus componentes no se encuentran

ordenados y no se repiten a distancias

fijas en las tres direcciones del espacio.

- Su estructura interna recuerda a la de un

líquido, por el desorden que presentan sus

partículas constituyentes; sin embargo, a

diferencia de estos, las de los sólidos

amorfos ocupan posiciones fijas. En

cualquier caso, son poco frecuentes en la

naturaleza.

- Un ejemplo de sólido amorfo es el ópalo.

MATERIA CRISTALINA Y MATERIA AMORFA

EL CUARZO ES UN MINERAL (→ MATERIA CRISTALINA)

EL ÓPALO ES UN MINERALOIDE (→ MATERIA AMORFA)

La propiedad característica de la materia cristalina es ser periódica: en cualquier dirección hay una traslación que repite los motivos

estructurales.

Las traslaciones fundamentales definen la celdilla unidad.

LA MATERIA CRISTALINA ES PERIÓDICA

ESTRUCTURA CRISTALINA DEL CUARZO (MATERIAL INORGÁNICO)

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LA CINNAMIDA (UNA PROTEÍNA)

Un cristal es un sólido que en su forma externa se ven:

Caras: son superficies planas, lisas y en general brillantes, que limitan el cristal.

Aristas: se determinan por la intersección de dos caras adyacentes.

Vértices: se determinan por la interacción de tres o más caras.

LOS CRISTALES

EJEMPLOS DE MINERALES (CRISTALES)

Aragonito

Cuarzo hialino

Yeso fibroso (grunerita)

Turmalina

Augita

Mesolita

Cuarzo

Drusa de cuarzo

Magnetita

Berilo

EJEMPLOS DE MINERALES (CRISTALES)

ESPATO DE ISLANDIA

PIRITA

Ópalo

Limonita

Carbón

Ámbar

EJEMPLOS DE MINERALOIDES

Fila reticular Plano reticular

Nudo

Espacio reticular

Espacio reticular Formación del cristal por apilamiento, en las tres

direcciones del espacio, de celdillas elementales

ELEMENTOS DE LA RED CRISTALINA

PROPIEDADES DE LA MATERIA CRISTALINA

- Periodicidad - Homogeneidad - Anisotropía - Simetría

Celda

unidad

Traslación

eje y

Translación eje x Translación eje z

Átomos iguales y equivalentes

(nudos) tienen entornos iguales

Los ángulos diedros formados por las caras homólogas de ejemplares distintos de una especie mineral son iguales.

LEY DE LA CONSTANCIA DE LOS ÁNGULOS DIEDROS

(STENON, 1669)

LEY DE LA CONSTANCIA DE LOS ÁNGULOS DIEDROS

OPERACIONES DE SIMETRÍA

Traslación

Reflexión

Inversión

Rotación

Tipos de ejes de rotación: Monario (1)

Binario (2)

Ternario (3)

Cuaternario (4)

Senario (6).

OPERACIONES DE SIMETRÍA

SIMETRÍA DEL SISTEMA CÚBICO (MÁXIMA SIMETRÍA POSIBLE)

Distribución de los ejes y planos de simetría

Centro de simetría

Ejes de rotación

OBTENCIÓN DE MALLAS RETICULARES UNIDIMENSIONALES

Motivo que se repite Vector de traslación

Fila reticular

Si sólo hay una dimensión, el vector de traslación sólo puede originar una sola red cristalina unidimensional posible…

TRASLACIÓN La traslación en dos direcciones origina, según sean el ángulo α y el vector de traslación, un plano reticular, con 5

posibles mallas planas.

Plano reticular

OBTENCIÓN DE MALLAS RETICULARES PLANAS (2 DIMENSIONES)

Según el ángulo α, la traslación produce diferentes planos

reticulares…

α

Malla cuadrada

POSIBLES MALLAS BIDIMENSIONALES (en un plano)

Malla oblicua

Malla rectangular

Malla rómbica

Malla hexagonal

Rómbica


Retículo espacial

La traslación en las tres direcciones del espacio origina una red reticular espacial (tridimensional), con 7 posibilidades de redes espaciales simples.

MALLAS TRIDIMENSIONALES

Celda unitaria

Es la unidad estructural de un sólido cristalino,

el motivo que se repite en el espacio.

ESTRUCTURA DE LOS SÓLIDOS CRISTALINOS (CRISTALES)

Celda

unidad

Es la mínima unidad que da toda la información acerca de la estructura de un cristal.

SISTEMA CRISTALINO VECTORES ÁNGULOS ENTRE EJES

Cúbico a = b = c α = β = γ = 90º

Tetragonal a = b ≠ c α = β = γ = 90º

Ortorrómbico a ≠ b ≠ c ≠ a α = β = γ = 90º

Hexagonal a = b ≠ c α = β = 90º; γ = 120º

Trigonal (o Romboédrica) a = b = c α = β = γ ≠ 90º

Monoclínico a ≠ b ≠ c ≠ a α = γ = 90º; β ≠ 90º

Triclínico a ≠ b ≠ c ≠ a α ≠ β ≠ γ

(Todos distintos de 90º)

TIPOS DE CELDAS UNITARIAS. SISTEMAS CRISTALINOS

Parámetros de la celdilla unidad

α , β, γ

a, b y c

SISTEMAS CRISTALINOS

Pirita



Ideocrasa


Berilo


Baritina


Yeso


Axinita

SISTEMAS CRISTALINOS Y REDES ESPACIALES QUE ORIGINAN

Cúbica simple Cúbica centrada en el cuerpo Cúbica centrada en las caras

Tetragonal

simple

Tetragonal centrado

en el cuerpo

PUEDE HABER NUDOS EN LAS CARAS E INTERIOR DEL CRISTAL

LAS 14 REDES DE BRAVAIS (POSIBLES RETÍCULOS ESPACIALES)

EJEMPLOS DE REDES CRISTALINAS ESPACIALES

Cúbica simple Cúbica centrada

en el cuerpo

Cúbica centrada

en las caras

Es el conjunto de procesos que conducen a la formación de la materia cristalina (cristales minerales).

POTENCIAL QUÍMICO: es una medida de la energía por mol de una (P.Q.) sustancia en un sistema dado.

Si un sistema de fases no está en equilibrio, los componentes tenderán a pasar de una fase a otra hasta que se alcance un potencial químico constante para cada sustancia en cada fase.

Cambio de fase

Fase 1 Fase 2

CRISTALOGÉNESIS

- Un componente emigra de una fase de mayor PQ a otra de menor PQ.

- Al disminuir la T, se favorece la formación de una nueva fase con menor PQ, lo que hará comenzar la precipitación. - El PQ es mayor en los granos de tamaño pequeño (que son más inestables y solubles). - En los gases, el PQ aumenta cuando crece su presión parcial, lo cual origina el crecimiento del cristal.

Incidencia del potencial químico en los cambios de fase

EL POTENCIAL QUÍMICO

Es la ordenación espacial de los motivos estructurales de un mineral que pasa de una fase fluida a una sólida al variar las

condiciones de P y T.

NUCLEACIÓN: es la formación de un núcleo cristalino, y ocurre cuando un agregado inestable alcanza un tamaño crítico ≤ 0,1 μ.

Numerus nucleus = nº núcleos / s / cm3

Tipos

HOMOGÉNEA: se realiza en el seno de la fase (el núcleo

cristalino es de la misma sustancia que cristaliza)

HETEROGÉNEA: se realiza sobre una impureza de una

sustancia distinta centro de la nucleación.

LA CRISTALIZACIÓN

Las nuevas unidades ocupan preferentemente aquellas posiciones vacantes en las que pueden establecer mayor nº de enlaces con los átomos ya colocados.

- 1º se rellenan los huecos. - En 2º lugar, se completan las filas. - Después se completan las caras antiguas. - Por último, se inician caras nuevas.

CRISTALIZACIÓN

Descenso de temperatura y de la presión.

Tiempo (lentitud o rapidez del proceso de consolidación).

Espacio disponible para la consolidación.

Reposo del fluido a cristalizar. Cantidad de sustancia de los componentes a cristalizar.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CRISTALIZACIÓN

Intervienen los siguientes factores de cristalización:

La cristalización es el proceso de generación de los cristales de los distintos minerales que componen las rocas ígneas.

Con tiempo, espacio, reposo,

suficientes componentes

y un enfriamiento lento, se

originan cristales grandes y

bien formados.

Si el enfriamiento es rápido,

aumenta la viscosidad,

disminuyendo la difusión,

resultando microcristales.

Si el enfriamiento es muy

rápido, obtenemos materia

amorfa.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CRISTALIZACIÓN

Otros factores que influyen son: impurezas, presencia de agua,…

INFLUENCIA DEL AGUA EN LA CRISTALIZACIÓN

RECRISTALACIÓN

Influye

PRESIÓN

TEMPERATURA

FLUIDOS

Aumenta la densidad del mineral.

En un cristal anisótropo rige el principio de Riecque: - A mayor P predomina la disolución (salvo deformaciones). - A menor P predomina la recristalización.

RECRISTALACIÓN

TIPOS DE ESTRUCTURAS CRISTALINAS

Macrocristalina: los cristales se ven a simple vista.

Microcristalina: los cristales se reconocen con microscopio

petrográfico.

Criptocristalina: los cristales y la estructura cristalina se

reconocen sólo por difracción de Rayos X.

ESTRUCTURAS CRISTALINAS:

En función de cómo se combinan los

factores de la cristalización, tenemos

distintos tipos de…

DEFECTOS EN EL CRECIMIENTO DE LOS CRISTALES

Vacancias: se producen por la

ausencia en la red de un elemento.

Sustituciones: entrada en la red de un

átomo diferente, pero de similar radio

iónico.

Átomos intersticiales: inclusión

en la red de un átomo fuera

de las posiciones reticulares.

Dislocaciones: aparición de nuevas

filas de elementos cuando

en el plano anterior no existían.

Maclas: es la interpenetración de dos o más cristales de la misma especie, compartiendo gran parte de su estructura cristalina.

Macla de

Carlsbad Ortosa

Macla en

codo

Rutilo

DEFECTOS EN EL CRECIMIENTO DE LOS CRISTALES. MACLAS

Macla

en cruz

Estaurolita

Macla de

la pirita

Cubos maclados

MACLAS

Macla en punta de Flecha

Yeso

Cerusita Yeso

MACLAS

Maclas en el aragonito

Macla cíclica

(crisoberilo)

Maclas de repetición

MACLAS

MACLAS MÚLTIPLES Y AGREGADOS CRISTALINOS

MACLA MÚLTIPLE DEL YESO (ROSA DEL DESIERTO)

MACLA MÚLTIPLE DEL ARAGONITO

- Acicular: cristales delgados parecidos a agujas.

- Amigdaloide: si contiene nódulos en forma de almendra.

- Arborescente: de aspecto similar a un árbol.

- Botrioidal: formas globulares agrupadas en racimos.

- Columnar: en forma de columna.

- Concrecionado: masas de minerales depositadas sobre un núcleo, a veces, de formas esféricas.

- Coraloide: en formas puntiagudas ramificadas que recuerdan al coral.

- Dendrítico: en ramas divergentes parecidas a plantas.

- Discoidal: en forma de discos superpuestos.

- En drusa: superficie cubierta por una capa de pequeños cristales.

- Estalactítico: en forma de conos o cilindros colgantes a modo de estalactitas.

- Estrellado: cristales en formas concéntricas simulando estrellas.

- Exfoliable: minerales que se separan fácilmente en capas; si son muy finas, se dice micáceo.

- Fibroso: en forma de pequeñas fibras paralelas, fácilmente separables entre sí.

- Filiforme: capilar: parecidos a cabellos o hebras.

- En geoda: cavidad recubierta de cristales pero sin quedar totalmente rellena.

- Globular: individuos de forma esférica.

- Hojoso: cristales alargados planos a modo de hojas de cuchillo.

- Mamilar: grandes formas redondeadas a modo de mamas.

- Masivo: agregados minerales compactos y sin forma particular.

- Oolítico: agregados esféricos a modo de huevas de pescado.

- Plumoso: formado por escamas finas superpuestas con estructuras parecidas a plumas.

- Radiante: cristales dispuestos de manera radial a partir de un centro.

- Reniforme: minerales radiales terminados en formas arriñonadas.

- Reticulado: cristales delgados entrelazados simulando redes.

- Tabular: individuos planos a modo de tablas.

HÁBITO DE LOS CRISTALES

Agregado botrioidal (apativo)

Agregado arborescente (Ag sobre calcita) Agregado acicular (azurita)

TIPOS DE AGREGADOS. HÁBITO DE LOS CRISTALES

Agregado coraloide (aragonito) Agregado discoidal (yeso del desierto)

Agregado dendrítico

(pirolusita)

Agregado botrioidal (apatito)

Agregado en drusa (fluorita) Agregado estrellado (mesolita)

Agregado exfoliable

(micáceo) (biotita)

Agregado

fibroso

(grunerita)

Agregado globular (esferocobalita)

(v. de calcita, con cuarzo hialino

Agregado hojoso (crocoita)

Agregado mamilar (smithsonita)

Agregado filiforme (jamesonita)

Agregado masivo (bismuto)

Agregado

plumoso

(limonita)

Agregado masivo

(olivino)

Agregado reniforme

(goethita)

Agregado radiante

(phehnita)

Agregado reticulado (rutilo)

ISOMORFISMO

Dos minerales son isomorfos cuando presentan un mismo sistema cristalino (igual forma) y distinta composición química.

Ej.:galena: sulfuro de Pb y halita: cloruro de Na. Su celdilla es cúbica en ambos casos.

Galena

Halita o

sal gema

SERIE ISOMORFA DEL OLIVINO

POLIMORFISMO

Composición química Mineral Simetría Cuarzo Trigonal

Tridimita Hexagonal

Cristobalita Cúbico

Calcita Trigonal

Aragonito Ortorrómbico

Diamante Cúbico

Grafito Hexagonal

Dos minerales son polimorfos cuando presentan la misma composición química y distinto sistema cristalino.

Calcita (trigonal)

Aragonito (ortorrómbico)

SiO2

CaCO3

C

POLIMORFISMO ENTRE LA CALCITA Y EL ARAGONITO

Diamante,

con estructura muy compacta

Grafito,

con estructura atómica en láminas

POLIMORFISMO ENTRE EL DIAMANTE Y EL GRAFITO

POLIMORFISMO ENTRE EL DIAMANTE Y EL GRAFITO

CUEVA DE CRISTALES GIGANTES DE NAICA (MÉJICO)

ROCAS, MINERALES Y CRISTALESiespoetaclaudio.centros.educa.jcyl.es/sitio/upload/cristalografia... ·...

Documents

Transcript of ROCAS, MINERALES Y CRISTALESiespoetaclaudio.centros.educa.jcyl.es/sitio/upload/cristalografia... ·...