UNED - Guía Didáctica Práctica I - Reconocimiento Cristalografico y Mineralogico

7/26/2019 UNED - Guía Didáctica Práctica I - Reconocimiento Cristalografico y Mineralogico

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA

2012-2013

García

del

Amo

D.,

Lario

J.,

Antón

L.,

Cabero

A.,

Rodríguez

M.A.

GEOLOGÍA I y GEOLOGÍA

GRADO

EN

CIENCIAS

AMBIENTALES GRADO EN QUÍMICA

GRADO

EN

CIENCIAS

AMBIENTALES

GRADO

EN

QUÍMICA

GUÍA

DIDÁCTICA

DE

PRÁCTICAS

DE

LAS

ASIGNATURAS GEOLOGÍA I Y GEOLOGÍA

GUÍA

DIDÁCTICA

PRÁCTICA

I



Guía didáctica práctica I (GEOLOGÍA I y GEOLOGÍA)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA 2

ÍNDICE

Presentación de las actividades prácticas

Guía didáct ica práctica I

1. Introducción a la Cristalografía

1.1. Propiedades de las sustancias cristalinas

1.2.

Elementos de simetría1.3. Sistemas cristalinos1.4. Formas cristalográficas1.5. Crecimiento de cristales1.6. Hábito cristalino1.7. Maclas1.8. Agregados cristalinos

2. Introducción a la Mineralogía

2.1. Definición del mineral2.2. Especie mineral, variedad mineral2.3. Clasificación de minerales2.4. Polimorfismo, isomorfismo y pseudomorfismo2.5. Propiedades de los minerales2.6. Principales minerales formadores de rocas2.7. Principales minerales de menas metálicas2.8. Otros minerales de interés industrial

3. Introducción a la Microscopía óptica

3.1. Los cristales y la luz3.2. Partes de un microscopio de polarización3.3. Cristales isótropos y anisótropos bajo microscopio3.4. Introducción a la identificación de minerales en el microscopio óptico de polarización

Bibliografía

Recursos en Internet



García del Amo D., Lario J., Cabero A., Antón L., Rodríguez, M.A.


Presentación de las actividades prácticas

Las actividades prácticas de las asignaturas GEOLOGÍA I del Grado en Ciencias Ambientales y GEOLOGÍAdel Grado en Ciencias Químicas se realizarán de forma conjunta en los centros asociados y serán impartidasy evaluadas por los profesores tutores.

El programa de actividades prácticas de esta asignatura es el siguiente:

Práctica I. Reconocimiento Cristalográfico y Mineralógico.(4 horas de obligada realización presencial en su centro asociado)

Práctica II . Reconocimiento Petrológico (macroscópico y microscópico):rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias.(4 horas de obligada realización presencial en su centro asociado)

Con estas prácticas se pretende iniciar a los estudiantes en el reconocimiento de “visu” (macroscópico) y elreconocimiento microscópico de minerales y rocas. Para ello, se ha seleccionado una colección básica deminerales y rocas, cuya identificación, por su abundancia en la corteza terrestre o por su interés geológico oeconómico, se considera imprescindible en Geología. Se explican las propiedades físicas necesarias para elreconocimiento de minerales y se indican las características que deben cumplir las rocas para su correctaidentificación.

El estudiante se iniciará en el uso del microscopio petrográfico debiendo comprender para ello previamentelas principales propiedades ópticas de los minerales (materiales cristalinos).

Se trata de unas prácticas eminentemente básicas, orientadas a estudiantes de primer curso del Grado enCiencias Ambientales y del Grado en Química, que necesitan adquirir conocimientos elementales deGeología.

La realización de estas dos sesiones de prácticas presenciales es obligatoria y será requisito imprescindiblepara considerar superada la asignatura que su realización sea considerada “Apta”, es decir, con asistencia ycorrecto aprovechamiento de la misma, por el profesor tutor de cada centro asociado. Por tanto, la

realización de las actividades prácticas será decisiva para aprobar la asignatura, evidentemente siempre quese supere el mínimo aprobatorio en la calificación teórica de la misma.





1.- INTRODUCCIÓN A LA CRISTALOGRAFÍA

1.1 Propiedades de las sustancias cristalinas

En las sustancias sólidas existen dos tipos de organización a nivel atómico: estado cristalino, con ordenaciónregular de partículas y estado vítreo o amorfo, con distribución irregular de partículas.

Se describen como materiales cristalinos aquellos materiales sólidos cuyos elementos constitutivos se repiten demanera ordenada y paralela y cuya distribución en el espacio muestra ciertas relaciones de simetría. Así, lapropiedad característica y definidora del medio cristalino es ser periódico, es decir, que a lo largo de cualquierdirección la materia que lo forma se halla a distancias específicas y paralelamente orientada. Además de ésta,otras propiedades características son la homogeneidad y la anisotropía.

Por tanto, el cristal está formado por la repetición monótona de agrupaciones atómicas paralelas entre sí y adistancias repetitivas específicas (traslaciones). En una red cristalina existen siempre tres traslaciones nocoplanarias que tienen las dimensiones mínimas entre todas las traslaciones posibles de la red: son lastraslaciones fundamentales o constantes reticulares. La porción del espacio cristalino limitado por estastraslaciones constituye la celda unidad del cristal y es característica del mismo. La celda unidad del cristal es launidad más pequeña de la estructura que puede repetirse indefinidamente para generar toda la red cristalina(Fig. 1.1).

Fig. 1.1. Estructura del cloruro sódico (sal común, mineral halita): a) disposición de iones de cloro y sodio; b)celda unidad de la estructura.

Para caracterizar el orden interno tridimensional de una sustancia cristalina tenemos que describir su celdaunidad, caracterizando sus constantes reticulares. Esto se traduce en seis parámetros que representan susmódulos, (a, b y c) y los ángulos α, β y γ que forman entre sí (Fig. 1.2).





Fig. 1.2. Constantes reticulares de la celda unidad

La ordenación interna de la materia cristalina explica las propiedades específicas de los cristales como son:anisotropía de las propiedades físicas, configuración externa definida y simétrica.

a)

Anisotropía. Debido a la ordenación interna de la materia cristalina, sus propiedades físicas varíansegún la dirección, siendo iguales en direcciones paralelas (Fig. 1.3). Por ejemplo, encontraremosdistinta dureza en la dirección de a y b, debido a que los átomos se encuentran a distinta distancia,pero entre las direcciones a y a' la dureza es la misma.

Fig. 1.3. Anisotropía en sustancias cristalinas.

b) Configuración externa definida. En condiciones de crecimiento cristalino adecuadas, laestructuración geométrica interior se refleja externamente, produciéndose cristales limitados porcaras, aristas y vértices.

Cuando estas condiciones no son adecuadas, o existen procesos de corrosión o competenciacristalina; los cristales no presentan su geometría externa característica, pero conservan suestructura interna y, con ella, sus propiedades físicas y ópticas.

c) Simetría. Los elementos repetidos de los cristales (caras, aristas y vértices) se disponen según undeterminado orden, es decir, se relacionan entre sí por medio de elementos de simetría.

1.2 Elementos de simetría

Se diferencian los siguientes elementos de simetría: planos de simetría, ejes de rotación de diferentes órdenes,centro de simetría y ejes de rotoinversión.





El plano de simetría es un plano imaginario que divide al cristal en dos partes iguales, quedando una respectoa la otra como reflejada en un espejo.

En la figura 1.4, las líneas AA' y BB' corresponden a dos planos de simetría, mientras que DD' no. Obsérveseque en DD' ambos lados no aparecen de forma especular. También observamos en la misma figura la posiciónde diferentes planos de simetría en un octaedro.

Fig 1.4. Operaciones de plano de simetría. Ejemplos de planos de simetría en un octaedro.

El eje de simetría se puede definir como una línea de eje imaginaria que en un recorrido de giro de 360 haceque un elemento se repita un cierto número de veces, siendo este número el orden del eje. Los cristalespresentan ejes de orden 2, 3, 4 y 6 (Fig. 1.5).

El eje de orden 2 se llama binario y rota ángulos de 180 (360/2 = 180).

El eje de orden 3 se llama ternario y rota ángulos de 120 (360/3 = 120).El eje de orden 4 se llama cuaternario y rota ángulos de 90 (360/4 = 90).El eje de orden 6 se llama senario y rota ángulos de 60 (360/6 = 60).

Fig. 1.5. Ejes de rotación en simetría cristalina. Ejes de simetría en un cubo.





El centro de simetría (o centro de inversión) es un punto imaginario en el centro del cristal que relacionaelementos iguales, invertidos uno respecto del otro. Cada punto del elemento inicial se reproduce a la mismadistancia en una recta que atraviesa el centro de simetría (Fig. 1.6).

Fig 1.6. Operaciones de centro de simetría: a) sobre un punto; b) sobre una cara de cristal.

Los ejes de rotoinversión combinan las operaciones de rotación que realizan los ejes ordinarios de diferentesórdenes con la inversión en un centro de simetría (Fig. 1.7). Algunos de ellos tienen equivalencias con otroselementos de simetría, por ejemplo:

Eje de rotoinversión binario = plano de simetríaEje de rotoinversión senario = eje ternario + plano perpendicular

Fig 1.7. Operaciones de un eje de rotoinversión binario.





Fig 1.8. Las seis caras de esta forma (romboedro) están unidas por el mismo elemento de simetría - eje derotoinversión ternario .

1.3 Sistemas cristalinos

Un estudio sistemático de la simetría de los cristales conduce a 32 posibles combinaciones de elementos desimetría, conocidas como 32 clases cristalinas, que se agrupan en 7 sistemas cristalinos: cúbico,tetragonal, hexagonal, trigonal, rómbico, monoclínico y triclínico. Cada sistema cristalino se caracteriza pordeterminados parámetros de la celda unidad y puede ser determinado mediante el estudio de la simetría de loscristales (Fig. 1.9).

Sistema,parámetros

Celda unidadCriterios de

identificaciónEjemplos de

formasEjemplos de

minerales

Triclínico

a b c

Centro de simetríao sólo traslación

Monoedro,pinacoide

Cianita,plagioclasas,

rodonita, turquesa

Monoclínico

a b c = = 90º

1 eje binario o unplano de simetría

Prismamonoclínico,

esfenoide

Espodumena,esfena, diópsido,

malaquita

Rómbico

a b c = = = 90º

3 ejes binarios, ó1 eje binario y 2

planos de simetría

Prisma rómbico,pirámide rómbica

Topacio,crisoberilo, olivino

cordierita





Tetragonal

a = b c = = = 90º

1 eje cuaternarioPrisma tetragonal,

pirámidetetragonal

Escapolita, rutilo,zircón

Hexagonal

a = b c = = 90º = 120º

1 eje senario

Prismahexagonal,pirámide

hexagonal

Berilo, apatito,benitoita

Trigonal

a = b = c = = 90º

1 eje ternarioPirámide trigonal,

romboedro

Cuarzo, corindón,turmalina,

rodocrosita

Cúbico

a = b = c = = = 90º

4 ejes ternariosCubo, octaedro,

tetraedro

Diamante,espinela,

granates, fluorita,pirita

Fig. 1.9. Características de los siete sistemas cristalinos.

1.4 Formas cristalográficas

En cristalografía se llama forma al conjunto de caras iguales de un cristal. Todas las caras de una misma formason exactamente iguales en tamaño y geometría, y tienen posiciones análogas en relación a los elementos desimetría.

Las formas cristalográficas pueden ser abiertas o cerradas, según limiten o no el espacio. Las formas abiertassiempre se combinan con otras formas para completar el facetado de un cristal.

Las formas del sistema cúbico tienen nombres especiales y siempre son formas cerradas, mientras que las

formas que encontramos en otros sistemas cristalinos son: (Fig. 1.11).

Pedión. Forma abierta constituida por una sola cara.

Pinacoide. Forma abierta constituida por dos caras paralelas y opuestas con respecto a un centro oun plano.

Domo. Forma abierta formada por dos caras no paralelas, simétricas con respecto a un plano.

Esfenoide. Forma abierta constituida por dos caras no paralelas, simétricas con respecto a un ejebinario.





Prisma. Forma abierta compuesta por 3, 4, 6, 8 ó 12 caras paralelas a un eje y simétricas conrespecto al mismo.

Pirámide. Forma abierta compuesta por 3, 4, 6, 8 ó 12 caras no paralelas a un eje (y simétricas conrespecto al mismo) que se cortan en un punto común.

Escalenoedro. Forma cerrada de 8 ó 12 caras, triángulos escalenos.

Trapezoedro . Forma cerrada de 6, 8 ó 12 caras trapezoidales, con las superiores giradas conrespecto a las inferiores.

Bipirámide. Forma cerrada de 6, 8, 12, 16 ó 24 caras. Puede considerarse como el resultado de lareflexión de una pirámide mediante un plano de simetría horizontal.

Romboedro. Forma cerrada con seis caras, en forma de rombo, giradas simétricamente las tressuperiores respecto a las tres inferiores.

Prisma hexagonal Pirámide tetragonal Bipirámide trigonal

Bipirámide rómbica Romboedro Escalenoedro hexagonal

Fig. 1.11. Ejemplos de formas cristalinas

Algunos cristales presentan todas sus caras iguales, de un solo tipo, correspondiente a la misma forma; noobstante, es más frecuente encontrar formas combinadas o compuestas cuando en un mismo cristal

aparecen varias formas juntas (Figs. 1.12 y 1.13).





Fig. 1.12. Ejemplos de combinaciones entre formas cristalinas del sistema cúbico - cubo, octaedro ydodecaedro rómbico.

Fig. 1.13. Ejemplos de combinaciones entre formas cristalográficas del sistema hexagonal.

Pueden ver todas las formas cristalográficas simples en los siguientes enlaces de nuestra web Cristamine:

http://www.uned.es/cristamine/cristal/site_formas/portada.htm http://www.uned.es/cristamine/cristal/atlas/atl_mrc.htm





1.5 Crecimiento de cristales

Los cristales se forman por los siguientes mecanismos:

1. Por precipitación a partir de disoluciones.2. Por solidificación de fundidos.3. Por sublimación a partir de gases.4. Por transformaciones en estado sólido, a partir de otros cristales o sustancias amorfas.

Los cristales aparecen bien formados (euhédricos) cuando crecen aislados y disponen de un espacio paradesarrollar sus caras, sin interferencias con otros. Si esto sólo sucede de forma parcial pueden aparecer cristalescon algunas caras, pero sin facetado completo (subhedrales) o hasta no presentar ninguna cara plana(anhedrales). Los cristales pueden presentar impurezas (átomos de otros elementos que sustituyen a losátomos del mineral), inclusiones (sólidas, líquidas, gaseosas y mixtas) y defectos estructurales.

1.6 Hábito cristalino

El aspecto exterior del cristal se llama hábito. La morfología de las caras del cristal, y por tanto del mismo cristal,depende de la estructura cristalina de la materia y de las condiciones de formación en el yacimiento(temperatura, presión, impurezas, etc.).

Se establecen distintos tipos morfológicos de hábito basándose en las relaciones existentes entre las tresdimensiones del cristal:

Hábito isométrico – cristales con desarrollo similar en todas direcciones.

Hábitos alargados, con una de las dimensiones más desarrollada que otras. Incluye los hábitos debloque (cristales con aspecto de caja), prismático (cristales en forma de prismas alargados en unadirección) y acicular (cristales finos y muy alargados, como agujas o fibras).

Hábitos aplanados, con una de las dimensiones menos desarrollada respecto a las otras dos. Incluyelos hábitos tabular (en forma de tableta), hojoso (aplanado, más fino que el tabular) y micáceo (láminas muy finas).

También se utiliza el término hábito para los cristales euhédricos, en los que dominan las caras de alguna

forma cristalográfica definida. Por ejemplo, podemos tener cristales de hábito prismático, octaédrico, etc.

1.7 Maclas

Durante el crecimiento, los cristales suelen agruparse entre sí. La asociación irregular de cristales es másfrecuente y se denomina agregado. La asociación regular de cristales de la misma especie, definida poroperaciones de simetría, origina las maclas. Su presencia, que es típica en determinadas especies minerales,puede ayudar a identificar el mineral.El plano de macla y el eje de macla son los elementos de simetría de las maclas, aunque a veces no se

presentan juntos. Estos elementos son propios de la macla y no siempre coinciden con planos o ejes desimetría de los cristales individuales.





Cuando la sección común a dos cristales es plana (plano de composición), los cristales aparecen yuxtapuestos yse les denomina macla de contacto. Por ejemplo, la macla de flecha o punta de lanza (dos cristalesmonoclínicos) típica del yeso; el pico de estaño (dos cristales tetragonales), típico de la casiterita; la macla dedos octaedros (cúbicos), típica de la espinela y del diamante.

Cuando la superficie es irregular y los dos individuos aparecen entremezclados, o creciendo uno a ambos ladosdel otro, se les denomina macla de penetración. Por ejemplo: macla de dos cubos (fluorita, pirita); macla deCarlsbad (dos cristales monoclínicos de ortosa); macla en cruz de hierro (dos pentagonododecaedros de pirita);maclas en cruz de la estaurolita, etc.

Las maclas múltiples están formadas por más de dos cristales. Por ejemplo, las polisintéticas son muchoscristales paralelos unidos por sucesivos planos. Son típicas de plagioclasas (feldespatos) y corindones. Lasmaclas cíclicas, cuando aparecen varios cristales reunidos alrededor de un eje, como la macla en codo (rutilo),o la macla en estrella (crisoberilo). La formada por tres prismas rómbicos que semejan un prismapseudohexagonal, como en el aragonito, se suele denominar macla mimética o cristal mimético. En la Figura1.14 se muestran algunos ejemplos típicos de maclas más características.

Fig. 1.14. Maclas.





A diferencia del maclado, producido siempre entre cristales del mismo mineral, la epitaxia es el crecimientoorientado de cristales de diferentes especies minerales. (Fig. 1.15). Para que se produzca el crecimientoepitáxico los minerales deben tener semejanza en su red cristalina.

Fig. 1.15. Crecimiento epitáxico: a)cianita en estaurolita; b)albita en ortosa; c) rutilo en hematites.

1.8 Agregados c ristalinos

Generalmente, las rocas están compuestas por agregados irregulares de minerales que no presentanorientación alguna entre sus granos, pero a veces el conjunto de granos adopta formas características.

Los términos más frecuentes para describir el tipo de agregado cristalino son:

Coloforme: Morfologías esferoidales compuestas de agregados radiales de diversotamaño y morfología, que incluye los tipos reniforme (aspecto de un riñón) ybotroidal (aspecto de racimo de uvas): malaquita.

Criptocristalino: Agregados formados por cristales tan pequeños e imbricados, que no sondistinguibles a simple vista: calcedonia.

Fibroso: Agregados de cristales muy finos, en forma de hilos paralelos o radiales:crocidolita.

Acicular: Agregados muy finos, parecidos a agujas: yeso, zeolitas.

Dendrítico: Formas ramificadas que recuerdan plantas: pirolusita.





Estalactítico: En forma de estalactitas: rodocrosita.

Terroso: Sin brillo, como masas de barro seco: limonita.

Geoda: Cavidad recubierta por agregados minerales en disposición radial o

concéntrica, que no cierra completamente la cavidad: cuarzo, ágata.

Drusa: Agregado formado por cristales que recubren superficies planas o ligeramenteconvexas: cuarzo.

Concreción: Masa más o menos esférica originada por la deposición de material sobre unnúcleo: pirita.

2.- INTRODUCCIÓN A LA MINERALOGÍA

2.1 Definición de mineral

La mayor parte de las sustancias químicas se encuentran en la naturaleza en forma de minerales. Un minerales una sustancia inorgánica, sólida, natural, con estructura interna ordenada y composición químicadefinida.

Repasando esta definición, podemos decir que una sustancia debe reunir una serie de características parapoder ser considerada un mineral. Estas características son:

- Inorgánico. Las sustancias orgánicas no se consideran minerales, incluso si cumplen todos los demásrequisitos. Por ejemplo, el ámbar no es un mineral.

- Sólido . Las sustancias líquidas no se consideran minerales. El mercurio nativo no es un mineral, elagua tampoco (el hielo sí).

- Natural . Solo se pueden clasificar como minerales las sustancias de origen natural, en cuya formaciónno ha intervenido el hombre. Las piedras sintéticas obtenidas en el laboratorio tienen prácticamente lasmismas propiedades que sus análogas naturales pero no pueden ser clasificadas como minerales.

- Estructura interna ordenada . Las sustancias sólidas pueden ser cristalinas o amorfas. En lassustancias cristalinas todos los átomos se encuentran de forma ordenada, siguiendo un orden deubicación espacial llamado “red cristalina”. Los átomos que constituyen las sustancias amorfas (vítreas)se encuentran de forma desordenada; estas sustancias no se clasifican como minerales. Por ejemplo, laobsidiana (vidrio volcánico), el ópalo.

- Composición química definida . Cada mineral se caracteriza por una determinada composiciónquímica, es decir, por los tipos de átomos que forman su red cristalina y las proporciones relativas entreellos. La composición de algunos minerales puede variar en rangos relativamente amplios si existe másde un tipo de átomos que pueden ocupar determinadas posiciones en su red cristalina.





Para caracterizar un determinado mineral tenemos que describir su composición química y su estructuracristalina.

Los minerales más importantes se conocen desde la remota antigüedad, muchos de ellos en forma de gemas.La mayoría de los minerales más importantes fueron descritos ya en el siglo XIX. A comienzos del siglo XX, laintroducción de los métodos de la difracción de rayos X en la mineralogía permitió descifrar las estructurascristalinas de muchos minerales, proporcionando una base para la mineralogía y cristalografía modernas.

2.2 Especie, grupo y variedad

Especie mineral. Mineral de composición, estructura y propiedades definidas. Por ejemplo, diamante, cuarzo,topacio, etc. En la actualidad se conocen alrededor de 4.000 especies minerales. A nivel internacional, existeuna comisión de la Asociación Internacional de Mineralogía (IMA) que reconoce las nuevas sustancias

encontradas en la naturaleza como nuevas especies minerales.

Grupo. Es un conjunto de minerales de similar estructura y propiedades, cuya composición química y estructuravaría dentro de ciertos límites. En cada grupo se incluyen varias especies. Por ejemplo, el grupo de los granatesincluye las especies: piropo, almandino, grosularia, etc.

Variedad mineralógica. Son ejemplares pertenecientes a la misma especie que presentan diferenciasapreciables en su color, aspecto, transparencia, etc. Por ejemplo, el rubí y el zafiro son variedades de corindón,la calcedonia es una variedad de cuarzo, etc.

2.3 Clasificación de minerales

Los primeros intentos de clasificación de minerales, basados en sus propiedades físicas, se remontan a lostratados clásicos de la antigüedad, (Teofrasto, s. IV a.C., Plinio el Viejo s. I d.C.). No obstante, los principios de laclasificación actual de los minerales, basada en su composición química, fueron establecidos por el químico ymineralogista sueco Axel Cronstedt a mediados del siglo XVIII.

El mismo concepto fue posteriormente desarrollado en la clasificación de minerales de J. D. Dana ( A system ofmineralogy, 1837), cuando todos los minerales fueron divididos en clases en función de sus aniones o gruposaniónicos predominantes. Además, Dana señaló la importancia del criterio estructural para la clasificación deminerales, proporcionando una base para la clasificación moderna, basada en la estructura y la composiciónquímica.

Versiones revisadas y actualizadas de esta clasificación siguen siendo las más usadas en la mineralogíamoderna, y el manual de mineralogía basado en la obra de Dana se ha convertido en un clásico, con ya más de20 ediciones. La clasificación más usada actualmente, basada en los mismos criterios y elaborada por H. Strunz(1938), divide todos los minerales en las siguientes clases:

Elementos nativos

Son los elementos que aparecen sin combinarse con los átomos de otros elementos, por ejemplo, oro (Au),plata (Ag), cobre (Cu), azufre (S), diamante (C).





Sulfuros y sus análogos

Son compuestos formados por aniones de azufre combinados con cationes metálicos (se incluyen en estegrupo también compuestos de metales con aniones de Se, As, Te, Sb y Bi por su semejanza química yestructural a los sulfuros). Sus ejemplos son galena (PbS), esfalerita (ZnS), pirita (FeS2).

Haluros

Los aniones característicos son los halógenos F, Cl, Br y I, los cuales están combinados con cationesrelativamente grandes de poca valencia, p.ej. halita (NaCl), silvinita (KCl), fluorita (CaF2).

Óxidos e Hidróxidos

Los óxidos son compuestos de metales con oxígeno como anión. Por ejemplo, corindón (Al 2O3), hematites(Fe2O3), rutilo (TiO2), espinela (MgAl2O4).Los hidróxidos están caracterizados por iones de hidróxido (OH) -, por ejemplo, brucita [Mg(OH)2], gibbsita[Al(OH)3], goethita [FeO(OH)].

Carbonatos, Nitratos y BoratosSon combinaciones de cationes con el grupo aniónico (CO3)2-, (NO3)- o (BO3)3-. Por ejemplo, calcita (CaCO3),dolomita [CaMg(CO3)2], malaquita [Cu2(CO3)(OH)2].

Sulfatos, Wolframatos, Molibdatos y CromatosEn los sulfatos los cationes se combinan con el grupo aniónico (SO 4)2-, otros compuestos de este grupotienen los grupos aniónicos parecidos: (WO4)2-, (MoO4)2-, (CrO4)2-. Por ejemplo, baritina (BaSO4), yeso(CaSO4*2H2O), scheelita [Ca(WO4)].

Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos

En los fosfatos el grupo (PO4)3- es el complejo principal, como en el apatito [Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)]. Losarseniatos contienen grupos (AsO4)3- y los vanadatos (VO4)3-.

SilicatosEs el grupo de minerales más abundante en la corteza terrestre, con gran diferencia. Los silicatos se formanpor la combinación de cationes con un grupo aniónico (SiO4)4-, que tiene forma de un tetraedro con un catiónde silicio (valencia 4+) en el centro y cuatro aniones de oxígeno en los vértices del tetraedro (Fig. 2.1).

Cada uno de los aniones de oxígeno tiene una valencia gastada en el enlace con el silicio, y otra libre paraformar enlaces con cationes metálicos o bien con otros cationes de silicio, juntándose en este vértice dostetraedros de silicio-oxígeno adyacentes.

Fig. 2.1. Representación esquemática del tetraedro de silicio y oxígeno, unidad estructural básica de lossilicatos.





En función del grado de polimerización de los tetraedros de silicio-oxígeno, se distinguen las siguientessubclases estructurales de los silicatos (Fig. 2.2):

Fig. 2.2. Polimerización de tetraedros de silicio-oxígeno en distintas subclases de los silicatos: a)nesosilicatos – tetraedros aislados; b) sorosilicatos – parejas de tetraedros; c) ciclosilicatos – anillos detetraedros; d) inosilicatos de cadenas sencillas (piroxenos); e) inosilicatos de cadenas dobles (anfíboles); f)filosilicatos – capas de tetraedros.

Nesosilicatos: formados de tetraedros de silicio-oxígeno independientes, unidos por los cationes

metálicos (olivino). Sorosilicatos: formados por parejas de tetraedros, unidos en un vértice, compartiéndose un anión

de oxígeno entre dos tetraedros (epidota). Ciclosilicatos: los tetraedros de silicio-oxígeno forman anillos; se comparten dos oxígenos en cada

tetraedro (berilo, turmalina). Inosilicatos: los tetraedros de silicio-oxígeno forman cadenas sencillas (se llaman en este caso

piroxenos; por ejemplo: espodumena, jadeíta, diópsido) o dobles (anfíboles; por ejemplo: actinolita,hornblenda).

Filosilicatos: están formados por capas de tetraedros de silicio-oxígeno, compartiéndose tresaniones de oxígeno de cada tetraedro. Estas capas se unen entre sí por cationes metálicos (micas).

Tectosilicatos: desarrollan una carcasa tridimensional de tetraedros de silicio-oxígeno, donde cadauno de los cuatro oxígenos se comparte con un tetraedro adyacente (feldespatos, sodalita,escapolita, cuarzo).

Por su volumen en la corteza terrestre, los silicatos representan más del 90 por ciento de todos los minerales(Fig. 2.3), perteneciendo a esta clase también muchos de los minerales utilizados como gemas.

Entre los silicatos tienen mayor abundancia los tectosilicatos (feldespatos y cuarzo). El cuarzo (SiO 2) a vecesse clasifica como óxido, pero en muchos casos se considera también dentro de la clase de los silicatosdebido a su estructura. El grupo de los feldespatos incluye los feldespatos potásicos (KAlSi3O8, ortosa,microclina, y sanidina) y las plagioclasas, minerales miembros de la solución sólida entre albita y anortita

(NaAlSi3O8 – CaAl2Si2O8) con distintas proporciones de Na y Ca.





Fig. 2.3. Porcentajes de volumen de los minerales más comunes en la corteza terrestre.

Como ya se ha comentado, un mineral se determina por su composición química y su estructura cristalina.Cuando varía al menos uno de estos parámetros tienen lugar los fenómenos de polimorfismo, isomorfismo opseudomorfismo, descritos a continuación.

2.3 Polimorfismo, isomorfismo y pseudomorfismo

Las sustancias que tienen la misma composición química y diferente estructura se clasifican como mineralesdiferentes (polimorfos), por ejemplo, diamante y grafito (C), calcita y aragonito (CaCO3).

La figura 2.4 representa las estructuras del diamante y el grafito, ambos formados únicamente por átomos decarbono con diferentes tipos de enlaces y distribución espacial. Los enlaces covalentes muy fuertes del diamanteexplican su extraordinaria dureza, mientras que la presencia de enlaces muy débiles de tipo van der Waals entrecapas de átomos de carbono en el grafito lo convierte en uno de los minerales más blandos.

Fig. 2.4. Estructuras de dos polimorfos de carbono: diamante y grafito.





Al contrario de los compuestos polimorfos, existen minerales que tienen la misma distribución espacial de losátomos, aunque su composición química es distinta. Estos compuestos se llaman isoestructurales. Porejemplo, halita (NaCl) y galena (PbS).

Cuando tiene lugar la sustitución parcial o completa de un tipo de iones por otro en la red cristalina sin cambiarsu orden, hablamos de un fenómeno llamado solución sólida o isomorfismo. En algunos casos hasta latotalidad de los átomos puede ser sustituida, prácticamente sin alterar la estructura del mineral, formándose unasolución sólida (serie isomorfa) completa.

El proceso de isomorfismo tiene mucha importancia para la gemología, porque muchas variedades gemológicasde minerales comunes deben su color a pequeñas cantidades de elementos cromóforos que sustituyen iones enla red cristalina del mineral. La concentración de estas impurezas a menudo no llega ni a uno por ciento de lacomposición, así que desde el punto de vista mineralógico estas variedades pertenecen a la misma especiemineral, pero son precisamente estas sustituciones las que convierten el berilo en esmeralda, el corindón en rubío en zafiro, etc.

Por otro lado, las soluciones sólidas más amplias (y hasta series isomorfas completas) explican la existencia degrupos de gemas con características parecidas y algunas variaciones de propiedades de color, peso específico,etc. (por ejemplo, grupo del granate, grupo de las plagioclasas, grupo de los carbonatos).

El diagrama ternario de las composiciones de algunos carbonatos está representado en la figura 2.5. Cadavértice del diagrama corresponde a un componente puro y los campos del diagrama representan otrascomposiciones observadas en los minerales.

Fig. 2.5. Diagrama ternario simplificado de las composiciones de los carbonatos minerales.

Podemos ver que entre la magnesita y la siderita existe una solución sólida completa, es decir podemosencontrar minerales carbonatos con variaciones muy amplias de Mg y Fe, al igual que en la serie de dolomita-

anquerita. No obstante, el carbonato cálcico puro (calcita) solo admite una sustitución isomorfa limitada decationes de calcio por magnesio y hierro.





Los factores principales que determinan la posibilidad y la proporción de solución sólida son:

Los tamaños relativos de iones que se sustituyen. Generalmente es posible un amplio intervalo desustitución si la diferencia de tamaño entre los iones es menor de un 15%. Si los radios de los ionesdifieren entre un 15% y un 30%, la sustitución es limitada o rara, y si los radios difieren más de un 30%,la sustitución es improbable.

Las cargas de iones que intervienen en la sustitución. Si las cargas son iguales la estructura permaneceeléctricamente neutra. Si las cargas no son iguales, deben tener lugar otras sustituciones adicionalespara mantener la neutralidad electrostática.

La temperatura a la cual tiene lugar la sustitución. A mayores temperaturas de formación de mineralesse observa mayor tolerancia en las sustituciones atómicas.

Las soluciones sólidas pueden ser sustitucionales (simples o acopladas), intersticiales o con omisión.

En una solución sólida sustitucional siempre interviene la misma cantidad de iones iniciales y sustituidos, de

tal forma que los iones nuevos que entran en la red cristalina del mineral ocupan las posiciones de los ionessustituidos.

En el caso de una solución sólida sustitucional simple, se produce una sustitución entre iones de la mismavalencia, por ejemplo:

Mg2+ ↔ Fe2+ (grupo del olivino)

Al3+ ↔ Cr 3+ (esmeralda, rubí)

En una solución sólida sustitucional acoplada intervienen iones con cargas distintas, el mecanismo se

complica con sustituciones paralelas para compensar la diferencia de cargas. En este caso siempre tiene lugarla sustitución de más de un ion en la red cristalina del mineral, por ejemplo:

2Al3+↔ Fe2+ + Ti4+ (zafiro azul)

Na+ + Si4+ ↔ Ca2+ + Al3+ (grupo de las plagioclasas)

Mg2+ + 2Al3+↔ 2Fe2+ + Ti4 (grupo de la espinela)

Solución sólida intersticial. Entre los átomos de la red cristalina existen espacios llamados intersticios quenormalmente se consideran huecos. En algunas estructuras estos huecos pueden tomar forma de canales,

como en el berilo o en la turmalina. En una solución sólida intersticial los átomos ajenos a la estructura delmineral no sustituyen a uno de los iones de la red, sino se colocan en los intersticios. Por ejemplo, en el berilo,un catión de aluminio puede ser sustituido por un catión de hierro bivalente junto con un catión de metal alcalinoque se acopla en el canal estructural, según el esquema:

Al3+ ↔ Fe2+ + Na+(interesticial) (berilo)

Solución sólida con omisión. Este tipo de solución sólida tiene lugar cuando un catión del mineral reemplazados o más cationes, compensando su carga eléctrica, pero creando una posición vacante en la red cristalina. Porejemplo, cuando el Pb2+ sustituye al K+ en la variedad de feldespato microclina llamada amazonita, reemplazados iones de K+, pero ocupa solo una posición:

K+ + K+ ↔ Pb2+ + [vacante] (amazonita)





A veces pueden darse las condiciones en las que el cristal de un mineral dado se altera y se sustituye por otromineral, de manera que su estructura interna y/o composición cambien, pero la forma externa prevalezca,“heredando” la forma del cristal anterior. Este fenómeno se conoce como pseudomorfismo (falsa forma), y elmineral formado se llama pseudomorfosis, por ejemplo, pseudomorfosis de limonita por pirita.

En un caso particular conocido como paramorfismo, un mineral polimorfo se sustituye por otro, produciendo, porejemplo, grafito en forma de octaedros, sustituyendo al diamante.

2.4 Propiedades de los minerales

Los minerales se definen por su composición química y estructura, pero ambas características son difícilesde determinar sin utilizar métodos analíticos avanzados. Por tanto, para el diagnóstico de minerales en el

campo normalmente se utilizan sus propiedades físicas y ópticas, fáciles de analizar a simple vista o conaparatos sencillos.

Las principales propiedades de los minerales son las siguientes:

Forma de los cristales. En función del sistema y clase cristalina del mineral, el facetado natural de suscristales corresponderá a determinadas formas cristalinas.

Brillo. Es la cantidad y el aspecto de la luz reflejada de la superficie del mineral. El brillo está relacionadocon el índice de refracción, transparencia, tipo de agregado cristalino y carácter de superficie del mineral. Sediferencian distintos tipos de brillo: adamantino, vítreo, metálico, nacarado, céreo, etc.

Color. Aunque el color es una característica obvia del mineral, a veces puede ser muy poco fiable, puestoque muchos minerales pueden presentar variaciones de color muy amplias en función de impurezasquímicas o inclusiones de otros minerales que tengan, tipo de agregado cristalino, etc.

Raya. Es el color del mineral en polvo y se obtiene frotando el mineral contra una placa de porcelana novidriada. Es más constante y más fiable que el color del mineral en sí porque no depende del tipo deagregado cristalino que presenta.

Índices de refracción y birrefringencia. Son propiedades características de los minerales que tienen gran

importancia sobre todo para el análisis de minerales en láminas delgadas, mediante el microscopiopetrográfico. Estas propiedades describen el comportamiento de la luz al atravesar el mineral y se describenmás detalladamente en el apartado dedicado a la microscopía.

Dureza. Propiedad diagnóstica, muy útil para el diagnóstico de los minerales, que determina la resistenciadel mineral a ser rayado.

Se define la dureza como la resistencia que ofrece un mineral a ser rayado. Esta propiedad está relacionada conla fuerza del enlace que mantiene unidas las partículas entre sí, influyendo también en ella la dirección en que sedetermine, como ya vimos al hablar de la materia cristalina.





La determinación del grado de dureza de un mineral se realiza con la ayuda de la llamada escala de dureza deMohs. Esta escala relativa fue establecida por el mineralogista alemán Friedrich Mohs en el año 1812, y constade 10 grados:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Talco Yeso Calcita Fluorita Apatito Ortosa Cuarzo Topacio Corindón Diamante

Para medir la dureza de un mineral se comprueba qué mineral de la escala lo raya y a cuál raya él, con lo quequedará interpolado entre dos de ellos. Si su dureza coincide con la de alguno de la escala, se rayaránmutuamente. Para observar la raya hay que quitar el polvillo de mineral de la superficie, ya que muchas vecesno se aprecia bien de qué mineral procede.

Si expresamos la dureza de los minerales de la escala en términos de su dureza absoluta, medida con otrosmétodos (Vickers, Knoop, Rosiwal, etc.), podemos ver que el aumento de la dureza en la escala de Mohs no eshomogéneo (Fig. 2.6); por ejemplo, el salto de dureza entre el corindón y el diamante es mayor que toda la

diferencia entre los grados 1 y 9. No obstante, la escala de Mohs ha demostrado ser una herramienta muy útilpara el estudio de los minerales, puesto que la mayoría de ellos no tienen durezas tan elevadas y correspondenal rango medio y bajo de la escala.

Fig. 2.6. Dureza de los minerales de la escala de Mohs en términos de dureza absoluta de Vickers.

Para darnos una idea aproximada de la dureza de los minerales que constituyen la escala de Mohs, podemosrecordar que los incluidos en los grados 1 y 2 se rayan con la uña; en 3, 4 y 5 se rayan con la navaja, y losincluidos en los grados 6 al 10, rayan al vidrio.

Existen unos lapiceros de dureza cuyas puntas van del 1 al 10, y también unas placas de dureza de diversosmateriales, ordenadas de menor a mayor dureza, que se utilizan para la determinación de esta propiedad.





Exfoliación. La exfoliación es la propiedad de minerales de romperse con más facilidad siguiendodeterminadas direcciones estructurales, que corresponden a los planos de enlaces químicos más débiles desu estructura. Es una de las consecuencias de la anisotropía de sustancias cristalinas. Se describe superfección (por ejemplo, muy buena, buena, ausente) y las direcciones en las que se produce.

Es la propiedad que presentan algunos cristales de romperse según ciertos planos, dando superficies más omenos lisas, llamadas planos de exfoliación.

Esta propiedad está íntimamente relacionada con la estructura interna cristalina, ya que en ella existen planosreticulares donde se sitúan las partículas. En algunos cristales, la disposición de los átomos y los tipos deenlaces entre ellos favorecen la presencia de determinadas direcciones en las cuales el mineral se separa conmayor facilidad al aplicar una acción mecánica, produciéndose planos de exfoliación (Fig. 2.7).

Con arreglo a la facilidad de producirse y al aspecto de la superficie que queda, se reconocen los siguientesgrados de exfoliación:

Muy buena. Cuando se separan láminas muy delgadas y quedan superficies de gran brillo, como en lamica.Buena. Si las superficies son planas, como en la calcita.Mediana. Si las superficies de exfoliación son alabeadas, como en el apatito.Casi nula. Si las superficies son rugosas, como en el cuarzo.

Fig. 2.7. Planos de exfoliación en la estructura del diamante. Van en paralelo a las caras del octaedro ycorresponden a los planos estructurales más débiles.

Hay que tener en cuenta que para observar la exfoliación no necesariamente hace falta romper el mineral, sinoque basta con observar sus superficies de rotura o bien la orientación de las fisuras internas. Los minerales queno tienen exfoliación forman superficies de rotura irregulares, mientras que en los minerales exfoliables estassuperficies tienden a ser planas y se orientan en paralelo a determinadas caras cristalinas (Fig. 2.8).





Fig. 2.8. Direcciones de fisuras producidas por exfoliación: a) según las caras de octaedro (diamante, fluorita); b)según las caras de romboedro (calcita); c) según las caras de prisma (piroxenos, anfíboles).

Algunas sustancias presentan partición o falsa exfoliación, rompiéndose según ciertos planos de macla. Sediferencia de la verdadera exfoliación en que sólo se produce en ejemplares maclados. Por ejemplo, el corindónpresenta la partición según caras de romboedro, debido a la existencia de maclas polisintéticas.

Fractura. Cuando un mineral no tiene exfoliación, se describe el carácter de la superficie que se forma alromperse, por ejemplo, fractura irregular, concoidea, ganchuda, etc. Algunos tipos de fractura son:

Concoidea. Si la superficie presenta líneas finas y circulares como las de una concha. Es típica delcuarzo y del vidrio, pero la presentan también gran número de minerales.

Fibrosa o astillosa. Si el mineral se rompe en forma de fibras o astillas. Plana. Si la superficie es bastante lisa. Ganchuda. Si es dentada. Desigual o irregular . Si la superficie es basta.

Peso específico. Es un número que representa el cociente entre el peso del mineral y el peso de unvolumen igual de agua. Propiedad importante que a veces podemos apreciar simplemente por el peso de untrozo del mineral en la mano (p.ej. baritina).

Otras propiedades. Aquí podemos incluir características como magnetismo, solubilidad en agua y enácidos, comportamiento frente al calentamiento en el fuego, maleabilidad, etc. Para el diagnóstico en elcampo es de especial utilidad la reacción que produce el ácido clorhídrico diluido a 10% sobre la calcita,comparado con la dolomita (para la diferenciación de rocas sedimentarias químicas - calizas y dolomías).





PRINCIPALES MINERALES FORMADORES DE ROCAS (Pozo et al., 2005) MINERALES(COMPOSICIÓN)

BRILLO DUREZA RAYAPROPIEDADES FÍSICASDESTACABLES DEL MINERAL

SISTEMACRISTALINO

AMBIENTEGENÉTICO

OLIVINO(Fe,Mg)2SiO4 Serie isomórfica:forsterita (Mg)-fayalita (Fe)

No metálicovítreo

6,5-7 Blanca

Colores que van de verde a marróny hasta amarillo. Prismas cortosaplastados. Con frecuencia enagregados granulares. Transparentea translúcido. Fractura concoide.Sin exfoliación (p.e., 3,3-4,4).Utilidades: gema (variedadperidoto) y fuente de magnesio.

Rómbico Magmático

AUGITA (piroxenos)(Ca,Mg,Fe,Na)(Mg,Fe,AI)(Si,Al)2O6

No metálicovítreoo mate

5,5-6Blancaa grisclaro

Color verde a negro. Forma prismascortos de 8 lados. Opaco atranslúcido. Buena exfoliación endos direcciones que se cortana 87° y 93° (p.e., 3,2-3,5).

Monoclínico Magmático

HORNBLENDA(anfíboles)(Na,K)(Ca,Na,Fe,Mg)2 (Mg, Fe,AI)2(Si,AI)8O22 (OH)2

No metálicovítreo asedoso

5-6Blancao verdegrisácea

Color verde oscuro a negro. Formaprismas, hábito columnar a fibroso.Translúcido. Buena exfoliación endos direcciones a 56° y 124°(prismática) (p.e., 3,0-3,4).

MonoclínicoMagmáticoMetamórfico

BIOTITA

Grupo de las micasK(Mg,Fe)3 (AISi3O10)(OH)2

No metálicovítreo a

nacaradoo sedoso

2,5-3

Marrón-

grisácea

Color negro, negro verdoso ocastaño. Se puede presentar como«libritos» de seis lados o comolaminitas dispersas. Translúcido.Exfoliación excelente en una

dirección (basal). Separación enláminas flexibles (p.e., 2,8-3,2).Utilidades: goma, pintura yproductos de construcciónresistentes al fuego.

Monoclínico

Magmático

Metamórfico

PLAGIOCLASASerie isomórfica entrealbita (NaAISi3O8)y anortita (CaAI2Si2O8)

No metálicovítreo

6 Blanca

Incoloro a blanco en los términossódicos. Gris a negro en los términos máscálcicos (ocasionalmente coniridiscencias). Translúcido. Formacristales tabulares, a veces conhábito hojoso y caras estriadas.Buena exfoliación en dosdirecciones que se cortan a casi90° (p.e., 2,6-2,8).Utilidades: cerámica, vidrio, jabóny esmaltes.

TriclínicoMagmáticoMetamórfico

ORTOSAKAISi3O8 Polimorfo de microclinay sanidina

No metálicovítreo

6 Blanca

El color blanco o rosa salmón sonlos más frecuentes. Exfoliaciónexcelente en dos direcciones quese cortan a casi 90°. Lamelas deexsolución paralelas (p.e., 2,5-2,6).Maclas simples (p.e., Carlsbad).Utilidades: cerámica, vidrio, jabóny esmaltes.

MonoclínicoMagmáticoMetamórfico

Pueden ver multitud de imágenes de todos los minerales en el siguiente enlace de nuestra web Cristamine:http://www.uned.es/cristamine/min_descr/busqueda/alf_mrc.htm





MOSCOVITAGrupo de las micas

KAI2(AISi3O10)(OH)2

No metálicovítreo a

nacaradoo sedoso

2-2,5 Blanca

Incoloro a amarillento. Se presentaen «libritos.. o disperso en laminitas.Excelente exfoliación en unadirección (basal). Separación en

láminas transparentes y flexibles(p.e., 2,8-2,9).Utilidades: Soporte de microchips,aislantes y maquillaje.

Monoclínico Magmático

Metamórfico

CUARZOSiO2

No metálicovítreo agraso

7 Blanca

Comúnmente incoloro, blanco o grispero pueden presentarse variedadesde casi todos los colores.Transparente a translúcido. Sinexfoliación. Fractura concoide.Forma prismas hexagonales ypirámides, también hábito enagregados masivos y fibrosos(p.e., 2,7).Utilidades: gemas, abrasivo y

fabricación de vidrio.

Trigonal MagmáticoMetamórficoSedimentario

CALCITACaCO3

No metálicovítreo

3 Blanca

Comúnmente incoloro, blanco oamarillo, aunque puede presentarotros colores. A veces transparente.Excelente exfoliación en tresdirecciones que se cortan conángulos distintos de 90°(romboédrica). Forma con frecuenciaprismas y romboedros. Intensaefervescencia en ácido clorhídricodiluido (10%). Tiñe de rojo conalizarina roja S (p.e., 2,7).Utilidades: antiácido, fertilizantes,cementos y fuente de calcio.

Trigonal Sedimentario

DOLOMITACaMg(CO3)2

No metálicovítreo anacarado

3,5-4 Blanca

Color blanco, gris, rosa o crema.Excelente exfoliación en tresdirecciones que se cortan conángulos distintos de 90°(romboédrica). Forma con frecuenciaromboedros. Con ácido clorhídricodiluido (10%) solo produce reacciónevidente cuando está pulverizado(p.e., 2,8-2,9).Utilidades: Abrasivo suave,fabricación de papel.

Trigonal Sedimentario

YESO

CaSO4 •2H2O

No metálico

vítreo anacarado

2 Blanca

Incoloro, blanco o gris. Formacristales con hábito tabular, hojoso,prismático o fibroso. Transparentea translúcido. Muy blando. Buena

exfoliación (p.e., 2,3).Utilidades: escultura (variedadalabastro) e industria de laconstrucción.

Monoclínico Sedimentario

HALlTANaCI

No metálicovítreo agraso

2,5 Blanca

Comúnmente incoloro o blanco perocon frecuencia puede presentarotros colores. Transparente otranslúcido. Quebradizo. Formacubos. Soluble en agua. Excelenteexfoliación en tres direcciones(cúbica). Sabor salado (p.e., 2,1-2,6).Utilidades: sal común, conservantey fuente de sodio.

Cúbico Sedimentario





PRINCIPALES MINERALES METÁLICOS Y FORMADORES DE MENAS

MINERALES PROPIEDADES FÍSICAS SISTEMA USOS Y

(COMPOSICIÓN)BRILLO DUREZA RAYA

DESTACABLES DEL MINERAL CRISTALINO APLICACIONES

CALCOPIRITACuFeS2

.Metálico

3,5-4Grisoscura averdosa

Color amarillo latón o dorado contonos marrones, que puedepresentar irisaciones azules,verdes y rojas. Forma tetraedroselongados pero en generalpresenta hábito masivo. Pobreexfoliación. Fractura concoide(p.e., 4,1-4,3).

Tetragonal

Mena de cobrepara tuberías,monedas, circuitoseléctricos, latón,munición y bronce.

ESFALERITAZnS

No metálicoa subme-

tálico(adamantinoa resinoso)

3,5-4

Blancaa marrón

o amarillopálida

Color generalmente amarillo-marrón a marrón o negro. Formatetraedros o dodecaedrosdeformes, también hábito en

masas granulares o botroidales.Transparente a translúcido.Maclas frecuentes. Excelenteexfoliación en seis direcciones(dodecaédrico) (p.e., 3,9-4,1).

Cúbico

Mena de cinc para

latón, galvanizadosy baterías.

GALENAPbS

Metálico 2,5 Grisa grisoscura

Color gris plateado a veces grismate. Forma cubos y octaedros.Opaco. Buena exfoliación en tresdirecciones originando cubos(cúbica) (p.e., 7,4-7,6).

Cúbico

Mena de plomopara vidrios,baterías de coche,soldaduras,munición, pintura yescudos protectoresde radiación.

MALAQUITACu2CO3(OH)2 No metálico

a mate(vítreo envariedadesfibrosas ymate en lasterrosas)

3,5-4 Verdepálida

Color verde, verde pálido o verdegrisáceo. Generalmente asociadoa azurita en costras, masasbotroidales o en masas terrosas.Raramente en agregados fibrosos.Translúcido. Se disuelve conefervescencia en HCI diluido(p.e., 3,9-4,0).

Monoclínico

Mena de cobre paratuberías, monedas,circuitos eléctricos,latón, munición ybronce.

MAGNETITAFe3O4

Metálico 6 Grisoscura

Color gris plateado a negro.Opaco. Forma octaedros,

frecuente hábito en agregadosgranulares. Deslustrado es gris.Sin exfoliación. Es atraído por unimán (p.e., 5,2).

Cúbico

Mena de hierro

para acero,latón, clavos,herramientas,vehículos, etc.

OLIGISTO(HEMATITES)Fe2O3

Metálico ano metálico(mate asubmetálicoen variedadterrosa)

1,5-6Rojaa marrónrojiza

Color gris plateado, negro o rojoladrillo. Deslustrado rojo. Opacoa translúcido. Las variedadesblanda (terrosa) y dura (metálica)tienen el mismo color de raya.Forma cristales finos tabulares omasivo. En ocasiones hábitobotroidal a reniforme

(p.e., 2,1-2,6).

Trigonal

Pigmento rojo.Mena de hierropara herramientasde acero,vehículos, clavos,etc.





PIROLUSITAMnO2

Metálico 1-2 Negra

Color negro. Opaco. Formaagregados radiales fibrosos ocolumnares, pero también hábitoen masas granulares o agregadosreniformes y dendríticos.

Exfoliación prismática buena.Fractura astillosa (p.e., 4,75).

Tetragonal

Mena demanganeso.Fabricación deacero. Agenteoxidante ydesinfectante.

Baterías.Colorantede vidrio, cerámicay ladrillos.

PIRITAFeS2

Metálico 6-6,5Grisoscura

Color amarillo latón. Opaco.Deslustrado marrón. Forma cubosu octaedros. A veces caras conestrías. Macla en cruz de hierro.Sin exfoliación observable(p.e., 5,0).

Cúbico

Obtención de ácidosulfúrico,fertilizantesexplosivos einsecticidas.


MINERALES DE INTERÉS ECONÓMICO O GENÉTICO

MINERALES PROPIEDADES Físicas SISTEMA AMB. GENÉTICO

(COMPOSICIÓN)BRILLO DUREZA RAYA

DESTACABLES DEL MINERAL CRISTALINO USOS

APATITO Ca2(F,CI,OH)(PO4)3

No metálico(vítreo a

céreo)

5 Blanca

Color muy variable de incoloro averde oscuro, marrón o púrpura.Transparente a opaco. Formamasas granulares o compactas,

también en prismas hexagonalesterminados en pirámides. Fracturaconcoide (p.e., 3,1-3,2).

Hexagonal

Magmáticoy sedimentarioprincipalmente.Se utiliza como

gema (transparente)y en fertilizantesy pesticidas.

CIANITA (distena)AI2(SiO4)O

No metálico(vítreo aperlado)

4-7 Blanca

Color azul, verde pálido, gris oblanco.Translúcido a transparente.Forma cristales con hábito tabulary agregados hojosos. Exfoliaciónperfecta (basal) (p.e., 3,5-3,6).

Triclínico

Metamórfico.Se utiliza en laelaboración decerámicas de altatemperatura ybujías.

ESTAUROLlTAFe2Al9O6(SiO4)4 (O,OH)2

No metálico(vítreo a

resinosoo mate)

7-7,5 Blanca

a gris

Color marrón a marrón grisáceo.Deslustrado marrón mate.Translúcido. Forma prismas a

veces con maclas en cruz, raroen hábito masivo (p.e., 3,7-3,8).

Monoclínico

Metamórfico.Algunas maclas

en cruz se utilizancomo gemas.

GRANATEA3B2(SiO4)3 (A= Ca, Mg, Fe2+, Mn).(B= Al, Fe3+, Ti, Cr)

No metálico(vítreo aresinoso)

6,5-7,5 Blanca

Amplia gama de colores según lavariedad considerada, comúnmenterojo, negro o marrón, másraramente amarillo o verde.Forma dodecaedros o granosredondeados. Opaco a translúcido(p.e., 3,5-4,3).

Cúbico

Metamórficoprincipalmente.Se usa comoabrasivo y algunasvariedades comogema.





SILLlMANITAAI2(SiO4)O

No metálico 6-7 Blanca

Color marrón pálido, blanco o gris.Transparente a translúcido.Exfoliación buena pinacoidal yvarios planos de fractura.Comúnmente hábito en agregadosfibrosos (fibrolita), también encristales largos y aplastados(p.e. 3,2).

Rómbico

Metamórfico.Se utiliza en laelaboración de

cerámicasrefractarias.

BARITINABaSO4

No metálico(vítreo aperlado)

3-3,5 Blanca

Incoloro a blanco con tintesmarrones, amarillos, azules orojos. Forma cristales cortos dehábito tabular, ocasionalmenterosas o en masas granulares.Transparente a translúcido.Exfoliación en dos direccionesexcelente. Muy pesado para notener brillo metálico (p.e., 4,5).

Rómbico

Magmático ysedimentarioprincipalmente.Seusa en Iodos desondeos, pinturas,cosmética, vidrioy como fuente debario.

CORINDÓNAI2O3

No metálico(adamantinoa vítreo)

9 Blanca

Color azul, rojo gris o marrón.Transparente a opaco. Formaprismas hexagonales cortos confinales planos estriados ymorfología de barril. Ausencia deexfoliación (p.e., 3,9-4,1).

Hexagonal

Metamórfico ymagmáticoprincipalmente. Seusa en polvo comoabrasivo, lasvariedades roja(rubí) y azul (zafiro)son gemas.

FLUORITACaF2

No metálico(vítreo)

4 Blanca

Incolora o coloreada de gris apúrpura, amarillo o azul, a vecessimultáneamente. Generalmenteforma cubos con frecuenciamaclados, también hábito masivo.

Transparente a opaco. Exfoliaciónexcelente originando octaedros(octaédrica) (p.e., 3,0-3,3).

Cúbico

Magmáticoprincipalmente.Se utiliza comofundente en laindustria del

acero, comomaterial óptico ycomo fuente deflúor.

GRAFITOC

Metálico 1-2 Grisoscuraa negra

Color negro a gris plateado.Hábitos en escamas, prismascortos hexagonales y masasterrosas. Tacto graso. Hojasflexibles pero no elásticas.Exfoliación basal excelente(p.e., 2,1-2,3).

Hexagonal

Metamórfico.Se usa comolubricante, minasde lapicero ycañas de pescar.

MAGNESITA

MgCO3

No metálico(vítreo)

3,5-5 Blanca

Colores blanco, gris, amarillo opardo. Generalmente masiva aveces terrosa. Transparente atranslúcido. Exfoliación perfectaromboédrica (p.e., 3,0-3,2).

Trigonal

Metamórficoy sedimentarioprincipalmente.Seutiliza en lafabricación deladrillos refractariosy como fuentede magnesia enproductos químicosindustriales.





TALCOMg3Si4O10(OH)2

No metálico(perladoa céreo)

1 Blanca

Color gris, blanco, verde pálidoo marrón. Translúcido.Frecuentemente forma masas.Séctil. Tacto jabonoso

(p.e., 2,7-2,8).

Monoclínico

Metamórficoprincipalmente. Seutiliza en laelaboración delpolvo de talco,maquillaje,

cerámicas, pinturasy esculturas.

SERPENTINAMg6Si4O10(OH)8

No metálico(céreoa sedoso)

3-5 Blanca

Color verde, amarillo o gris, deoscuro a pálido, a veces enmoteados. Forma con frecuenciahábitos en masas laminadas ofibrosas (asbestiforme)(p.e., 2,2-2,6).

Monoclínico

Las variedadesfibrosas se utilizanpara fibrasresistentes alfuego, tejas yguarniciones defreno.






3.- INTRODUCCIÓN A LA MICROSCOPÍA ÓPTICA

3.1 Los cristales y la luz

Consultar web Cristamine, http://www.uned.es/cristamine/crist_opt/cropt_mrc.htm

3.2 El microscopio petrográfico (microscopio óptico de polarización)


3.3 Cristales isótropos y anisótropos bajo el microscopio


3.4 Identificación de minerales en el microscopio

Para el estudio detallado de la composición mineral y textura de las rocas se preparan secciones muy finastransparentes denominadas láminas delgadas. El espesor de la sección de roca en una lámina delgada esde 0,03 mm, es transparente y está pegada al cristal de portaobjetos y protegida encima con otro cristal finode cubreobjetos.

En el microscopio petrográfico las láminas delgadas se estudian tanto utilizando luz plano polarizada

(polarizadores paralelos), como con luz polarizada cruzada (polarizadores cruzados).

Con polarizadores paralelos estudiaremos las siguientes propiedades de los minerales: morfología y hábito,relieve relativo, color y pleocroismo, líneas de exfoliación. Con los polarizadores cruzados observaremos laanisotropía óptica, colores de interferencia y presencia de maclas.

3.4.1 Estudio de minerales con polarizadores paralelos

Morfología y hábito de los cristales individuales

El las láminas delgadas podemos diferenciar si los granos de minerales presentan caras cristalinas. Según laperfección de los cristales, podemos distinguir:

Cristales idiomorfos (o automorfos): tienen límites rectilíneos que corresponden a caras del cristal. Cristales alotriomorfos (o xenomorfos): carecen de límites rectilíneos netos. Cristales subidiomorfos (o subautomorfos): tienen algunos límites rectilíneos y otros curvos no

asimilables a una cara cristalina recta bien definida.

Según la forma que tienen los cristales, pueden ser de hábito equidimensional, prismático, laminar, etc. Hayque tener en cuenta que en una lámina delgada observamos los granos de minerales en una sección plana,

por tanto las mismas formas cristalinas pueden presentar diferentes secciones en función de la orientacióndel cristal.





Además, si unos cristales grandes destacan en una matriz de cristales mucho más pequeños sedenominarán fenocristales (rocas magmáticas) o porfidoblastos (rocas metamórficas).

Relieve relativo

El término relieve se refiere al contraste óptico que presenta el grano de mineral con su entorno. El relievedepende de la diferencia del índice de refracción del mineral y el índice de la sustancia utilizada comopegamento (bálsamo de Canadá o una resina Epoxy especial, ambos con índice de refracción cercano a1,54). Observando el relieve de los granos en polarizadores paralelos, podemos identificar de forma muyrápida el índice de refracción aproximado del mineral.

Color

El color de los granos de minerales es también característico. Hay que tener en cuenta que los colores en la

lámina delgada siempre son menos saturados que observando el mineral en muestra de mano. Así, se elmineral tiene color pálido, en la lámina se verá como incoloro. En cambio, muchos minerales aparentementenegros presentan colores oscuros al microscopio, por ejemplo, mica biotita – marrón, augita – verde. Noobstante, algunos minerales permanecen opacos en lámina delgada, aún con estos espesores tan finos(pirita, magnetita, etc.). Para estudiar estos minerales se utiliza otro tipo de microscopio con luz reflejada.

PleocroismoLos minerales anisótropos presentan una variación de color según la dirección del paso de la luz, lapropiedad llamada pleocroismo. Observados al microscopio con luz plano-polarizada (polarizadoresparalelos, o sin analizador), cuando giramos la platina del microscopio, estos minerales cambian de colorsegún la posición que tengan respecto al plano de polarización. La presencia y el carácter del pleocroismo

es también muy característico para muchos minerales.

Fig. 3.1. Observación del pleocroismo en un grano de biotita en distintas posiciones de giro de la platina.

Exfoliación

En los minerales que presentan planos de exfoliación, en las láminas delgadas se observan finas líneas quemarcan estos planos (ver la imagen anterior de la mica). Pueden ser líneas más o menos marcadas, en unao en varias direcciones, formando ángulos diferentes (por ejemplo, de 87º en piroxenos y de 124º enanfíboles). Todos estos datos son importantes para la identificación de minerales al microscopio.





3.4.2 Estudio de minerales con polarizadores cruzados

Anisotropía óptica

Como se ha explicado anteriormente, los cristales isótropos (aquellos que cristalizan en el sistema cúbico)permanecen oscuros cuando se observan entre polarizadores cruzados. Los cristales que pertenecen a otrossistemas son anisótropos y se ven iluminados entre polarizadores cruzados, aunque si giramos la platina delmicroscopio, presentan cuatro posiciones de extinción en una vuelta completa que se producen cuando losdos planos de vibración del la luz en el cristal coinciden con los planos de polarizador y analizador delmicroscopio.Hay que tener en cuenta también que en los cristales anisótropos también existen algunas direcciones,llamadas “ejes ópticos” en las cuales el cristal se comporta como isótropo, la luz lo atraviesa en estadirección sin sufrir birrefringencia (cuando las secciones son perpendiculares a los ejes ópticos).

BirrefringenciaAdemás de permanecer iluminados, los cristales anisótropos obtienen una coloración diferente cuando seobservan entre polarizadores cruzados. Esta coloración depende de la birrefringencia del mineral (diferenciaentre su índice de refracción máximo y mínimo) y es característica para cada mineral, aunque tambiéndepende de la orientación del grano y de su espesor. La figura 3.2 representa los colores de interferenciamáximos para el espesor estándar de la lámina delgada de 0.03 mm (MacKenzie, W. S. Adams, 1996).

Maclas

La observación de maclas es muy fácil en el microscopio petrográfico con polarizadores cruzados. Loscristales que forman una macla tienen orientación estructural diferente, incluso si el contorno del grano

parece un único cristal. Debido a esta diferencia de la orientación, las posiciones de extinción de los cristalesque forman la macla no coinciden, según se realiza el giro de la platina del microscopio. Las maclas son muycaracterísticas para algunos minerales y ayudan a identificarlos al microscopio.

Fig. 3.3. Maclas polisintéticas típicas de la plagioclasa.





Fig. 3.2. Colores de interferencia de minerales comunes





Bibliografía

Klein C, Hurlbut C. S. Manual de Mineralogía de Dana. Reverte, vol. I, 1996, 368 p. y vol. II, 1997, 679 p.

McKenzie, W. S. Adams, A.E., Atlas en color de rocas y minerales en lámina delgada. Masson, Barcelona,1996, 215 p.

Perkins, D., Henke, K.E. Minerales en Lámina Delgada. Madrid, Prentice Hall, 2002, 139 p.

Pozo Rodríguez M, González Yélamos J, Giner Robles J, Geología Práctica. Introducción al reconocimientode materiales y análisis de mapas. Pearson, 2005, 340 p.

Recursos en Internet

- CRISTAMINE (http://www.uned.es/cristamine)

Un sitio web de la UNED que permite una combinación de textos e imágenes imprescindible en la docenciade la Mineralogía y Cristalografía. Está estructurado en cinco cursos accesibles desde la hoja de inicio, en laque aparecen vinculados con iconos activables dentro de la representación de la estructura de unciclosilicato, el berilo.

CRISTALOGRAFÍACRISTALOGRAFÍA ÓPTICA

MINERALOGÍAMINERALOGÍA DESCRIPTIVAGEMOLOGÍA

El curso de Mineralogía descriptiva sigue una estructura basada en la clasificación mineralógica de Dana yStrunz que, por otra parte, es la más habitual en el estudio de la Mineralogía en España. Las clases,subclases y grupos minerales son descritos en diferentes fichas, así como un total de 182 minerales,pudiéndose pasar de unas a otras siguiendo los abundantes enlaces internos, de tal manera que no existeuna única manera de consultar el curso, sino que cada visitante puede moverse por él en función de susintereses. La presencia de buscadores permite, a su vez, localizar las diferentes fichas de minerales enfunción de cuatro criterios diferentes:

• Por sistemas cristalinos: en previsión de enlazarlo con el curso de Cristalografía.• Por elementos químicos: diseñado para facilitar el agrupamiento de minerales con un mismo elemento ensu composición.• Por grupos mineralógicos: realizado siguiendo los criterios de Strunz.• Alfabéticamente por denominación del mineral: pensado para todos aquellos usuarios que deseen localizarrápidamente un determinado mineral.

Siguiendo cualquiera de estos cuatro criterios de búsqueda, se accede a las fichas de minerales, en las que,además de una somera descripción de sus propiedades químicas, físicas, cristalográficas, ópticas ygenéticas, es posible encontrar diferentes imágenes del mineral. Estas imágenes se han obtenido en

algunos de los más importantes museos y colecciones particulares españolas.




En el módulo Mineralogía podemos encontrar apartados que describen las disciplinas de estudiomineralógico desde los siguientes ámbitos:

• Química mineral• Propiedades físicas de los minerales• Métodos de análisis mineralógico

— El sitio web del Instituto GeoMinero de España permite realizar búsquedas de minerales:http://www.igme.es/museo/

— David Barthelmy ha compilado y almacenado miles de minerales por su sistema cristalino, composiciónquímica, clasificación de Dana y propiedades físicas y ópticas en:http://webmineral.com/

— La página comercial de la Mineral Gallery aporta información e imágenes de cada uno de susespecímenes:http://mineral.galleries.com/minerals/by_name.htm

— La Mineral Collector Page del Club Mineralogista de Amberes (Bélgica) ofrece abundantes secciones,galerías de imágenes, enlaces, software etc. para los amantes de los minerales:http://www.minerant.org/index.html

— Una WEB muy completa sobre minerales y gemas:http://www.minerals.net/

— Información de minerales, variedades y sinónimos; de localidades de minerales por todo el mundo, fotos,

etc. en:http://www.mindat.org/

— En la página web del BRGM francés se muestra un estudio muy completo de los distintos minerales,donde se pueden consultar sus estructuras cristalográficas, sus características físicas y químicas, etc. yademás se muestran fotos de todos ellos.http://webmineral.brgm.fr:8003/mineraux/Main.html

UNED - Guía Didáctica Práctica I - Reconocimiento Cristalografico y Mineralogico

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