REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE CIENCIAS INSTITUTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA TEMA 4 MINERALES Y ROCAS MINERALES Y ROCAS •Introducción •Rocas registro de cómo la Tierra a evolucionado evolucionado.. •Guía de cómo actualmente trabaja la Tierra Tierra.. •Importante para entender dinámica de la Tierra Tierra.. •Formación de minerales y rocas y evolución en el tiempo. tiempo. •Materiales sólidos Tierra mezclas o agregados de minerales minerales.. –Mineralogía y Petrología •Estudian naturaleza y origen de los minerales y rocas rocas.. •Importantes subcampos de la Geología Geología.. MINERALES Y ROCAS ¿Qué información pueden obtenerse al estudiar las rocas? •Reconocer los minerales de los cuales las rocas están compuestas y el modo de construcción de las rocas por sus componentes minerales principales.. principales •Si se desea investigar sobre el origen de las rocas rocas:: –En el caso de las magmáticas magmáticas:: ¿Qué tipo de magma corresponde a la roca ígnea, por ejemplo qué composición tiene un magma? –En el caso de las rocas sedimentarias sedimentarias:: ¿Cuál es la roca madre? ¿Cuál es la área fuente de los componentes, que constituyen la roca sedimentaria, por ejemplo de los clastos de un conglomerado? ¿Qué significa la presencia de estructuras sedimentarias? –En el caso de las metamórficas metamórficas:: ¿Cuál es la roca de partida? ¿Cuáles son los intervalos de P y T, bajo las cuales se formó? MINERALES Y ROCAS •Concepto de mineral –Compuesto químico sólido inorgánico de ocurrencia natural natural.. –Caracterizado por una composición química definida y/o un intervalo restringido de composición química química.. –Cristalinos Cristalinos:: poseen un arreglo específico regular de los átomos que lo conforman conforman.. –En algunos casos amorfos sin estructura cristalina:: vidrios naturales cristalina –Materialmente homogéneos homogéneos:: un mineral no puede ser separado mecánicamente en diferentes sustancias sustancias.. Los nombres de los minerales dependen de su formula y de su estructura atómica atómica.. –Los minerales pueden consistir de un elemento simple, tales como oro (Au), plata (Ag), diamante ( C ) y azufre (S) (S).. –Debido a la abundancia de los elementos en la Tierra tendencia a combinarse muchos minerales compuestos de dos o mas elementos.. elementos MINERALES Y ROCAS •Estructura de los minerales –Estructura interna •Palabra clave en la definición de un mineral mineral.. •Componentes atómicos de un mineral tienen un arreglo específico en un patrón geométrico definido definido.. •Nicolas Steno (1638 1638--1687 1687)) mineral tiene formas cristalinas específicas.. específicas •René Ha Haüy üy (1743 1743--1822 1822)) observó que la calcita se parte a los largo de tres planos solamente solamente.. MINERALES Y ROCAS •Estructura de los minerales –Celda unitaria •Unidad tridimensional más pequeña de un cristal, que además en ella está contenida la formula química química.. •Entender importancia de estructura mineral mineral:: diamante y grafito propiedades físicas muy diferentes diferentes.. •Polimorfismo Polimorfismo:: Capacidad de una sustancia química específica de cristalizar con más de un tipo de estructura estructura.. Diferentes arreglos estructurales de un mismo elemento producen distintos minerales con propiedades disímiles disímiles.. MINERALES Y ROCAS •Estructura de los minerales –Sustitución iónica •Cambio en composición química en el mineral sin cambio en la estructura cristalina, dentro de límites definidos definidos.. •Común en minerales formadores de rocas rocas.. •La conveniencia de un ión a ser sustituido por otro determinado por diversos factores factores:: (Z/r) –Tamaño –Carga • Sustitución ocurre si r iónico difieren < ~ 15 15% %. •Entender importancia de estructura mineral mineral:: diamante y grafito propiedades físicas muy diferentes diferentes.. •Causan cambios en color, dureza, brillo, etc etc.., sin mostrar cambios en su estructura interna interna.. MINERALES Y ROCAS •Estructura de los minerales –Solución sólida (mezcla cristalina) •Presencia en un cristal homogéneo de moléculas de dos o más sustancias sólido cristalino de composición variable –Olivino Olivino:: (Fe,Mg)2SiO4 Mg2SiO4 (forsterita) – Fe2SiO4 (fayalita) –Feldespatos Feldespatos:: CaAl2Si2O8; NaAlSi3O8 –Micas, piroxenos •Isomorfismos Isomorfismos:: –Sustancias con formulas análogas que tienen estructuras cristalinas muy relacionadas NaNO3 isomorfo con calcita (CaCO3) KNO3 isomorfo con aragonito (CaCO3) •Cambio en composición química en el mineral sin cambio en la estructura cristalina, dentro de límites definidos definidos.. MINERALES Y ROCAS •Propiedades físicas y químicas de los minerales –La forma en como los átomos e iones están enlazados, tiene un gran efecto sobre sus propiedades físicas •Propiedades físicas –1.-Dureza –2.-Clivaje –3.-Hábito –4.-Fractura –5.-Raya –6.-Brillo –7.-Color –8.-Gravedad específica y densidad –9.-Tenacidad y cohesión –9.-Electricidad y magnetísmo MINERALES Y ROCAS •Propiedades físicas y químicas de los minerales –Dureza •Es la resistencia que presenta a ser rayado rayado.. Un mineral posee una dureza mayor que otro, cuando el primero es capaz de rayar al segundo segundo.. •El mineralogista alemán Mohs estableció en 1822 una escala de medidas que lleva su nombre, y que se utiliza en la actualidad, en la que cada mineral puede ser rayado por los que le siguen siguen.. • Se toman 10 minerales comparativos MINERALES Y ROCAS •Propiedades físicas y químicas de los minerales –Clivaje •Las fuerzas que mantienen a los átomos juntos en una estructura cristalina no es necesariamente igual en todas las direcciones direcciones.. •Si define planos de debilidades, el mineral tenderá a romper o quebrar o “clivar” a lo largo de planos de debilidades mucho más fácilmente que en otras direcciones direcciones.. •La superficie a lo largo de lo cual el rompimiento desarrolla es conocido como plano de clivaje clivaje.. •La orientación del plano es la dirección del clivaje clivaje.. •Los cristales pueden tener uno, dos, tres, cuatro o seis direcciones de clivajes clivajes.. MINERALES Y ROCAS •Propiedades físicas y químicas de los minerales –Hábito •El hábito o morfología de crecimiento de un mineral, se puede definir como la manera relativa en que se desarrollan sus caras cristalinas cristalinas.. •Generalmente el habito depende de los factores fisicoquímicos del medio (temperatura, presión, viscosidad, entre otras) que existen durante la formación del mineral mineral.. Por tanto, un mismo mineral puede tener distintos hábitos.. Los hábitos son columnares, tabulares, en agujas, entre otros hábitos otros.. Cúbico Romboédrico halita, galena, pirita, fluorita, fluorita, pirita, Rombododecaédrico Octaédrico diamante, metales nativos calcita, dolomita Trigonal columnar granate turmalina, calcita, cuarzo MINERALES Y ROCAS •Propiedades físicas y químicas de los minerales –Fractura •Forma de un mineral a partirse más que a lo largo de los planos de clivaje sirve para agruparlos y ayuda a agruparlos agruparlos.. •Fractura puede ser ser:: –Raya –Exfoliación Exfoliación:: significa que el mineral se puede separar por superficies planas y paralelas a las caras reales reales.. Ejemplos Ejemplos:: mica, galena, fluorita y yeso.. yeso –Concoidea Concoidea:: muestra suaves superficies curvadas similar pieza gruesa de vidrio vidrio.. –Fibrosa o astillosa –Cortante y desigual o irregular irregular.. •Color del polvo fino que es producido cuando el mineral es raspado o friccionado sobre una pieza de porcelana porcelana.. •Más diagnóstico que el color observado en grano grueso grueso.. •Minerales más blandos que porcelana dejan una raya o línea de polvo.. polvo •Minerales más oscuros hay que triturarlos triturarlos.. MINERALES Y ROCAS •Propiedades físicas y químicas de los minerales –Raya Mineral Raya Dureza OLIVINO Blanca 6,5 a 7 PIROXENO Augita Blanca grisácea 5,5 a 6 ANFÍBOL Horblenda Blanca amarillenta 5,5 a 6 BIOTITA Blanca 2,5 a 3 MOSCOVITA Blanca 2 a 2,5 PLAGIOCLASAS Blanca 6,5 a 6 ORTOSA Blanca 6 CUARZO Blanca 7 CALCITA Blanca 3a4 YESO Blanca 2 HALITA Blanca 2 GRANATE Blanca 7 DISTENA Blanca 4a7 ESTAUROLITA Blanca 7,5 a 7 SILLIMANITA Blanca 6a7 ANDALUCITA Blanca 7,5 HEMATITES Negro metálico, rojo 5 PIRITA Negra 6,5 MINERALES Y ROCAS •Propiedades físicas y químicas de los minerales –Brillo •Forma en la cual la superficie de un mineral refleja la luz luz.. •Calidad de la luz reflejada, está controlada por el índice de refracción y absorción de la luz y por los elementos que componen al mineral mineral.. •Tipos Tipos:: mate, metálico, submetálico, no metálico metálico:: adamantino, vítreo, resinoso, nacarado, sedoso, graso •También está relacionada a los tipos de enlace enlace.. –Color –Minerales covalentes brillo adamantino –Minerales iónicos –> más vítreos •Propiedades más obvias de los minerales desafortunadamente no es diagnóstico diagnóstico.. •El color puede ser el resultado de una sustancia pura o de impurezas impurezas.. •Minerales más iónicamente unidos son menos coloreados coloreados.. Para ay udarle a proteger su priv acidad, PowerPoint ev itó que esta imagen externa se descargara automáticamente. Para descargar y mostrar esta imagen, haga clic en Opciones en la barra de mensajes y , a continuación, haga clic en Habilitar contenido externo. –Gravedad específica •Relación en peso de un volumen de una sustancia al peso de igual volumen de agua agua.. •Densidad depende de estructura interna y composición del mineral mineral.. –Peso atómico de los elementos –Empaquetamiento de los átomos en la estructura cristalina –Hematita magnetita altas densidades debido al peso atómico del hierro –Magnetita (Fe3O4); densidad específica 5,2 –Hematita (Fe2O3); densidad específica 4,9 – 5,3 MINERALES Y ROCAS •Propiedades físicas y químicas de los minerales –Tenacidad o cohesión •Es el mayor o menor grado de resistencia que ofrece un mineral a la rotura, deformación, aplastamiento, curvatura o pulverización pulverización.. •Se distinguen las siguientes clases de tenacidad tenacidad:: –Frágil Frágil:: es el mineral que se rompe o pulveriza con facilidad facilidad.. Ejemplos Ejemplos:: cuarzo y el azufre azufre.. –Maleable Maleable:: el que puede ser batido y extendido en láminas o planchas planchas.. Ejemplos Ejemplos:: oro, plata, platino, cobre, estaño estaño.. –Dúctil Dúctil:: el que puede ser reducido a hilos o alambres delgados delgados.. Ejemplos Ejemplos:: oro, plata y cobre cobre.. –Flexible Flexible:: si se dobla fácilmente pero, una vez deja de recibir presión, no es capaz de recobrar su forma original.. Ejemplos original Ejemplos:: yeso y talco talco.. –Elástico Elástico:: el que puede ser doblado y, una vez deja de recibir presión, recupera su forma original original.. Ejemplo:: la mica Ejemplo mica.. –Electricidad y magnetísmo •Muchos minerales conducen bien la electricidad (conductores), mientras que se oponen a su paso (aislantes) (aislantes).. Unos pocos la conducen medianamente (semiconductores) (semiconductores).. Pero hay más comportamientos de los minerales en relación con las fuerzas electromagnéticas electromagnéticas:: •Magnetismo Magnetismo:: consiste en atraer el hierro y sus derivados derivados.. La magnetita es un imán natural conocido desde tiempos muy remotos remotos.. •Piezoelectricidad Piezoelectricidad:: es la capacidad para producir corrientes eléctricas cuando se les aplica presión.. Si se aplica una fuerza a las caras de un cristal, genera cargas eléctricas presión eléctricas.. Ejemplo Ejemplo:: el cuarzo.. cuarzo •Piroelectricidad Piroelectricidad:: se producen corrientes eléctricas en el extremo de las caras cuando el mineral se somete a un cambio de temperatura temperatura.. Ejemplos Ejemplos:: cuarzo y turmalina turmalina.. •Radiactividad Radiactividad:: es la propiedad que poseen determinados minerales para emitir partículas de forma natural y espontánea espontánea.. Ejemplo Ejemplo:: la uraninita uraninita.. MINERALES Y ROCAS •Propiedades químicas de los minerales –1.-Elementos nativos nativos:: Cu, Au, Ag, Pt, S –2.-Sulfuros Sulfuros:: compuestos de diversos minerales combinados con el azufre azufre.. Ejemplos:: pirita (FeS2), galena (PbS), blenda (ZnS), cinabrio (HgS) Ejemplos (HgS).. –3.-Sulfosales Sulfosales:: minerales compuestos de plomo (Pb), plata (Ag) y cobre (Cu) combinados con azufre y algún otro mineral como el arsénico (As), bismuto (Bi) o antimonio (Sb) (Sb).. Ejemplos Ejemplos:: Pirargirita Ag3SbS3 , Proustita Ag3AsS3. –4.-Óxidos e hidróxidos hidróxidos:: producto de la combinación del oxígeno y de iones hidronios (OH-) con un elemento elemento.. Ejemplos Ejemplos:: Magnetita (Fe3O4); Hematita (Fe2O3); Goethita (FeOOH) (FeOOH).. –5.-Haluros Haluros:: compuestos de un ión halógeno como el cloruro, fluoruro, yoduro o bromuro con otro elemento elemento.. Ejemplos Ejemplos:: halita o sal común (NaCl) , silvita (KCl).. (KCl) –6.-Carbonatos Carbonatos:: sales derivadas de la combinación del ácido carbónico y un metal.. Ejemplos metal Ejemplos:: calcita (CaCO3), magnesita (MgCO3), dolomita (Ca,Mg)2CO3. MINERALES Y ROCAS •Propiedades químicas de los minerales –7.-Nitratos Nitratos:: sales derivadas del ácido nítrico nítrico.. Ejemplos Ejemplos:: nitrato sódico (o de Chile), salitre o nitrato potásico potásico.. –8.-Boratos Boratos:: constituidos por sales minerales o ésteres del ácido bórico bórico.. Ejemplos Ejemplos:: bórax (Na2B4O7·10 10H H2O, borato de sodio o tetraborato de sodio sodio)), rasorita (Na2B4O7·4H2O) O).. –9.-Fosfatos, arseniatos y vanadatos vanadatos:: sales o ésteres del ácido fosfórico, arsénico y vanadio.. Ejemplos vanadio Ejemplos:: apatito Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) (F,Cl,OH).. –10 10..-Sulfatos Sulfatos:: sales o ésteres del ácido sulfúrico sulfúrico.. Ejemplos Ejemplos:: yeso (CaSO4.2H2O), anhidrita (CaSO4), barita (BaSO4). –11 11..- Cromatos, volframatos y molibdatos molibdatos:: compuestos de cromo, molibeno o wolframio wolframio.. Ejemplos:: wolframita (Fe,Mn)WO4. Ejemplos –12 12..- Silicatos Silicatos:: sales de ácido silícico, los compuestos fundamentales de la litosfera, formando el 95 95% % de la corteza terrestre terrestre.. Ejemplos Ejemplos:: sílice (SiO2), feldespato (KAlSi3O8) , cuarzo (SiO2), piroxeno (Ca(Mg,Fe,Al)Si2O6). –13 13..- Minerales radioactivos radioactivos:: compuestos de elementos emisores de radiación radiación.. Ejemplos Ejemplos:: uraninita (UO2,25), torianita (ThO2), toritita ((Th,U,Ca)Ti2(O,OH)6). MINERALES Y ROCAS •Rocas como agregados minerales –Roca Roca:: ensamblaje sólido coherente de uno o más minerales minerales.. •Mayoría de corteza y manto compuesto de minerales silicatos •Más del 95 95% % elementos como Fe, Al, Mg, Ca, Na y K se combinan con Si y O. MINERALES Y ROCAS •Rocas como agregados minerales –Identificación de minerales en rocas presentan problemas especiales especiales:: –Minerales en rocas raramente bien desarrollados crecen a partir de un fundido (magma) o a partir de soluciones (agua de mar) vigorosamente compiten por espacio, o son reducidos cuando son transportados como sedimentos o deformados bajo altas P y T. •En adición muchos minerales son pequeños lupa o microscopio microscopio.. •Mayor complicación muchos minerales tienen composición variable sustitución iónica en estructura del mineral color, dureza y otras propiedades físicas pueden ser variables variables.. MINERALES Y ROCAS •Rocas como agregados minerales –Minerales silicatados •Minerales complejos tanto química como en estructura cristalina cristalina.. •Todos contienen unidad básica llamada tetraedro silicio oxígeno SiO4-4 MINERALES Y ROCAS •Rocas como agregados minerales –Minerales silicatados •Nesosilicatos Nesosilicatos:: SiO4-4 Mg2SiO4 (forsterita) (forsterita);; Fe2SiO4 (fayalita) •Sorosilicatos Sorosilicatos:: Si2O7-6 (no son muy comunes) •Ciclosilicatos Ciclosilicatos:: Si3O9-6 (berilo (berilo:: Be3Al2SiO3 o Be3Al2(Si6O18)) •Inosilicatos Inosilicatos:: SiO3-2 (Piroxenos diópsido diópsido:: (Ca,Mg2)Si2O6) •Filosilicatos Filosilicatos:: Si4O11-6 (Anfiboles Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2) –Cadena simple (Si4O11-6) y doble (Si2O5-2) •Tectosilicatos Tectosilicatos:: SiO2 (Cuarzo) MINERALES Y ROCAS •Rocas como agregados minerales Minerales silicatados MINERALES Y ROCAS •Ciclo de las rocas MINERALES Y ROCAS MINERALES Y ROCAS
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