GENERALIDADES

Introducción

La mineralogía es la ciencia que estudia los minerales, su composición interna, su forma y su clasificación.

Definición de mineral

Mineral: Es un sólido natural homogéneo con una distribución atómica ordenada.

Cristal: Es un sólido, limitado por superficies planas que representan el orden interno de sus átomos o iones que lo forman.

Análisis de la definición

Sólido natural sustancia formada por procesos naturales.

Sólido homogéneo quiere decir que no puede ser dividida físicamente en otros componentes.

Composición química definida quiere decir que puede expresarse con una formula química. Ejemplo el Cuarzo = SiO2

Historia de la mineralogíaEl nacimiento de la mineralogía como ciencia ocurre en el año 1556. Steno en 1669 contribuyó al desarrollo de la cristalografía con su estudio de los cristales de cuarzo. Observó que los ángulos entre las caracas correspondientes eran constantes.

En 1850 von Groth, es el primero que adopta sistemas químicos de clasificación, agrupando los minerales en 10 clases elementos nativos

1. sulfuros2. halogenuros3. óxidos e hidróxidos4. nitratos, carbonatos y boratos5. sulfatos, cromatos, molibdatos y wolframatos6. fosfatos, arseniatos y vanadatos7. silicatos8. sustancias orgánicas

Nombre de los minerales

Los minerales se clasifican en función de un principal componente químico, anión o complejo aniónico, presente en el mineral.La identificación se puede dar por análisis químicos y medida de sus proporciones físicas.Sin embargo no siempre sigue una regla fija. Los minerales se nombraron en función de sus propiedades físicas o químicas teniendo en cuenta el lugar donde se encuentra. Por ejemplo:

Albita (NaAlSi3O8) del latín albus: blanco en alusión a su color. Magnetita (Fe2O3) por sus propiedades magnéticas. Chromita (FeCr2O4) por la cantidad de cromo presente en este mineral.

CRISTALOGRAFÍA

IntroducciónLa cristalografía es la ciencia que estudia los cristales, su estructura interna, su forma y su clasificación. Comenzó como una rama de la mineralogía, hoy en día es una ciencia aparte.

Euhedrales: cuando presentan todas sus caras desarrolladas. Subhedrales: cuando algunas de sus caras están bien desarrolladas. Anhedrales: cuando no presentan desarrollo en sus caras.

Proceso de cristalización

Se forman en disoluciones, donde los átomos se encuentran desordenados, pero al aumentar la presión, temperatura y su concentración se pueden ordenar y formar un estado cristalino.

Orden interno en los cristales

El orden interno tridimensional de un cristal es la repetición de un motivo (una unidad del diagrama)

Elementos geométricos de un cristal

Caras: son los planos que determinan la forma del cristal. Aristas: son el resultado de la intersección de dos caras. Vértice: corresponden a la intersección de dos o más aristas.

Diagramas ordenados y sus propiedades

Constituyen diagramas ordenados de un estado energético, menor que el estado aleatorio. La rotación por sí sola, a través de un ángulo α alrededor de un eje imaginario, engendra una secuencia del motivos a lo largo de un círculo. La traslación y la rotación conjuntas generan un diagrama regular siempre que el eje de rotación sea paralelo a la dirección de traslación. Estos tipos engendran diagramas congruentes.La rotación alrededor de un eje, la reflexión mediante un espejo y la inversión alrededor de un punto se

denominan operaciones de simetría.

Morfología cristalinaLos cristales se forman por una repetición de una unidad estructural en tres dimensiones y también dependen del medio interno en el cual se desarrolla el mineral (presión, temperatura y disposición de un espacio para su crecimiento).

Medición de los ángulos cristalinos

Los ángulos que se me miden entre las normales a las caras cristalinas caracterizan un cristal y deben medirse cuidadosamente. El instrumento más sencillo es el goniómetro. De contacto utilizado en cristales de mayor tamaño.

Simetría cristalina

Eje de simetría: dirección alrededor de la cual un cristal puede girar 360°

Planos de simetría: es el plano cualquiera que divide al cristal en dos partes iguales.

Centro de simetría: es una línea imaginaria desde un punto cualquiera de su superficie.

Elementos cristalográficos

Ejes cristalográficos: se toman paralelos a las aristas que corresponden a la intersección de las caras cristalinas principales.

- El eje a es horizontal y está en posición delante-atrás.- El eje b es horizontal y está en posición derecha-

izquierda.- El eje c es vertical.

El extremo frontal de a, el extremo derecho de b y el extremo superior de c son positivos, mientras que los opuestos son negativos. Los ángulos que forman los ejes entre sí se denominan:

- Alfa: α entre b y c- Beta: β entre a y c- Gama: γ entre a y b

Estos conforman la cruz axial, salvo para los sistemas trigonales y hexagonales. Los seis sistemas cristalinos:

Triclínico: tres ejes desiguales que se cortan todos según ángulos oblicuos.Monoclínico: tres ejes desiguales, dos de los cuales forman entre si un ángulo agudo.Rómbico: tres ejes mutuamente perpendiculares, todos ellos de diferente longitud.Tetragonal: tres ejes mutuamente perpendiculares. (Los horizontales de igual longitud) Hexagonal: tiene cuatro ejes cristalográficos, Cúbico o isométrico: tres ejes mutuamente perpendiculares de longitudes iguales.

Clases de simetría y sistemas cristalográficosEstán dadas por el conjunto de sus elementos de simetría, combinación de ejes y planos se han determinado 32 clases de simetría. Estos son sistema rómbico, tetragonal, hexagonal, trigonal, cúbico, monoclínico, triclínico.

Elementos de simetría expresados en función de la simetría cristalina. De izquierda a derecha.Grupo Isométrico

Holoedría y meroedría

La holoedría o clase holoédrica corresponde a cada uno de los siete sistemas cristalinos que tiene una clase con el máximo número de elementos de simetría que pueda presentarse.

Índices de Miller

Consisten en una serie de números enteros que fueron deducidos de sus parámetros por la inversión.

Índices de Miller respecto a los extremos positivos y negativos de los ejes cristalográficos.

Forma

Se dice forma de manera vulgar, pero en cristalografía se usa para dar idea del aspecto externo de un cristal.

Formas abiertasSon los conjuntos de caras equivalentes que conforman planos infinitos y que por sí solas no cierran el espacio.Formas cerradasUn grupo de caras equivalentes constituyen una forma cerrada si en conjunto cierran el espacio y aunque pueden combinarse con otras, por si solas, pueden constituir un cristal. Formas simples y combinadasCuando constituye por sí misma un cristal y deberá ser una forma cerrada. Tipos de formasAlgunas formas son las siguientes:

Pedión: forma que corresponde a una sola cara. Pinacoide: figura formada por dos caras paralelas.Domo: dos caras no paralelas, simétricas con relación a un plano de simetría. Esfenoide: dos caras no paralelas, simétricas con relación a un eje de rotación binario.

Tipos de caras- Cara Pinacoidal: cuando corta a un eje y es paralela a los otros dos.- Cara Prismática: cuando corta a dos ejes y es paralela al tercero.

- Cara Piramidal: cuando corta a los tres ejes.Hábito cristalinoSe usa para designar las formas generales de los cristales como cúbica, octaédrica, prismática. Varia con el medio ambiente y rara vez los cristales muestran una forma geométrica ideal.Proyecciones cristalinas

La proyección de un cristal es un medio de representar un cristal tridimensional en una superficie plana bidimensional.Proyección esférica

Latitud y longitud de la Ciudad de New York.

Proyección esférica de algunas formas isométricas.

Proyección estereográfica

La proyección estereográfica es una representación en un plano de la mitad de la proyección esférica, usualmente el hemisferio Norte. El plano de la proyección es el plano ecuatorial de la esfera y el círculo primitivo que limita a la proyección es el mismo Ecuador

Orientación de los cristales

Los ejes cristalográficos pueden ser usados como un sistema de referencia para determinar la orientación de los cristales sobre el plano de proyección, la red de Wulff.

Las 32 clases cristalinas

Maclas

Bajo ciertas condiciones dos o más granos minerales o cristales crecen conjuntamente de forma racional y simétrica. Tales crecimientos conjuntos controlados cristalográficamente, se denominan maclas o cristales gemelos

Maclas de penetración. a) dos cubos de fluorita interpenetrados maclados según [111] como eje de macla. b) dos cristales de piritoedro en la pirita formando la cruz de hierro con eje de macla [001]. c) ortosa mostrando la ley de macla de Carlsbad en la cual los cristales se interpenetran maclados por una rotación de 180º alrededor del eje c.

Origen de las maclas

Las maclas se originan o crecen en la parte exterior de un cristal. La nueva estructura formada constituirá una macla.

Ley de maclas

Sistema triclínico

Los feldespatos son los mejores ejemplos de maclas en el sistema triclínico.

Sistema monoclínico

En el sistema monoclínico, las maclas según un pinacoide {100} y {001} son las más corrientes. Cristal de yeso con plano de macla {100}.

Maclas de a) Manebach y b) Baveno en el feldespato.Sistema rómbico

En el sistema rómbico, el plano de macla es frecuentemente paralelo a una cara del prisma.

Macla de contacto en aragonito sobre {110}, c) malca ciclica de la cerusita sobre {110}.

Polimorfismo

La habilidad de una sustancia química específica para cristalizar en más de un tipo de estructura se denomina polimorfismo. Las diversas estructuras de tal elemento químico o compuesto se llaman formas polimorfas o polimorfas.

Ejemplos de minerales polimorfos.Politipismo

El politipismo es una variedad de polimorfismo, cuando tiene lugar dos polimorfos solo difieren por en el apilamiento de láminas o capas idénticas en dos dimensiones. Las dimensiones perpendiculares a las láminas o capas de apilamiento no serán idénticas sino múltiplos de ellas.

Pseudomorfismo

La existencia de un mineral con la forma cristalina externa de otra especie mineral se denomina pseudomorfismo. Si un mineral se altera de forma que la estructura interna cambie, pero la forma externa prevalezca, se dice que se ha formado una pseudomorfosis o falsa forma.

1) Sustitución: en este tipo existe una renovación gradual del material primario con un simultáneo reemplazo del mismo por otro, sin reacción química entre ambos.

2) Incrustación: se deposita una capa de un mineral sobre los cristales de otro.

3) Alteración: se forma a partir de una adición parcial de material nuevo o por una

ASIGNATURA MINERALOGÍAMódulo 1: Cristalografía

Dra. Amancay N. Martínez2010