Tema 2: minerales y rocas

I.N.E.S ANEJA L. KING 2º “A” BACHILLERATO ARCADIO NSENG OVONO

2.1 CONCEPTO DE MINERAL Y ROCA

➢ Un mineral es una sustancia natural, homogénea, de origen inorgánico, generalmente con estructura cristalina, y con una composición química determinada.

➢ Una roca es un agregado de partículas minerales que se ha formado como consecuencia de un proceso natural, y pueden ser: mono minerales (formadas por un solo mineral. Ejemplo: caliza, yeso.) y poli minerales (formadas por varios minerales. Ejemplo: granito, gneis.)

2.2 formación de los minerales

La mayoría de los cristales naturales se forman a partir de la cristalización de gases a presión en la pared interior de cavidades rocosas llamadas geodas. La calidad, tamaño, color y forma de los cristales dependen de la presión y composición de gases en dichas geodas (burbujas) y de la temperatura y otras condiciones del magma donde se formen.

Los minerales se forman a través de los siguientes mecanismos:

● Filonianos: a los minerales que se forman por relleno de la grieta de una roca (cuando el mineral se encuentra en estado fluido y posteriormente se solidifica).

● Hidrotermales: los que se forman en un yacimiento hidrotermal. ● Magmáticos: los que se forman por consolidación de un magma. ● Metamórficos: los que proceden de la transformación de una sustancia pétrea ya

existente. ● Orgánicos: los que proceden de la transformación de restos biológicos (animales y

plantas). ● Sedimentarios: aquellos que se forman por deposición de determinadas sustancias en

cuencas sedimentarias.

2.3 ESTRUCTURA INTERNA DE LOS MINERALES

Los átomos que forman los minerales no se encuentran aislados sino que se organizan de forma ordenada en redes cristalinas.

Al estar formados por materia cristalina, los minerales manifestarán las propiedades de la materia cristalina:

● Es periódica. Se repite un mismo motivo (átomo, ión, conjunto de átomos, etc.) en todo el espacio tridimensional. Las propiedades físicas se mantienen en todas las partes del mineral.

● Es homogénea. Todos los átomos iguales y equivalentes cristalográficamente tienen a su alrededor entornos iguales.

● Es anisótropa. Dependiendo de la dirección del espacio que se considere, las distancias entre los átomos o iones equivalentes varían. Por lo tanto, algunas propiedades del mineral también varían. Ej.: conductividad eléctrica del grafito es 10000 veces mayor en las capas perpendiculares al eje vertical.

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● Es simétrica. El orden de las partículas elementales o motivos pueden hacer aparecer distintos elementos de simetría: Vector (traslación), Eje de simetría (rotación), Plano de simetría (reflexión), Centro de simetría (inversión).

Los minerales con elementos de simetría comunes se agrupan en clases cristalinas.

A su vez las clases se pueden reagrupar por afinidades en 7 sistemas cristalinos: cúbico o regular, tetragonal, rómbico, monoclínico, triclínico, tetragonal, hexagonal. Cada uno de estos sistemas tiene una celdilla unidad o poliedro fundamental.

Según la simetría que posea la materia cristalina que forma un mineral, este estará formado por un conjunto de caras, aristas y vértices. A cada disposición de caras, aristas y vértices se le denomina forma cristalina.

La estructura de un mineral se conoce al determinar la forma y las dimensiones de la celdilla unidad, la naturaleza de sus unidades elementales, los enlaces que se establecen entre ellas y los elementos de simetría que posee el mineral. Esta estructura está en relación directa con la fórmula química del mineral pero en ocasiones se presentas casos especiales como el isomorfismo y el polimorfismo.

2.4 MORFOLOGÍA DE LOS CRISTALES. DEFINICIÓN DE UN CRISTAL

Un cristal es un sólido que presenta un patrón de difracción no difuso y bien definido.

La morfología de los cristales es la parte que se encarga del estudio de la forma de los cuerpos cristalinos.

Los elementos del cristal son:

➢ Geométricos o elementos reales: aristas, vértices y caras. ➢ Ideales: elementos de simetría y cristalografos. ➢ Elementos reales.

● Caras: son planos considerados como el lugar geométrico de las partículas donde la estructura interna cristalizada y la estructura del medio están en equilibrio. Son por tanto, planos reticulares.

● Aristas: son rectas terminales del cristal, producidas por intersección de dos caras. Son por tanto, filas de nudos.

● Vértices: son puntos donde concurren más de dos caras, son nudos de las redes cristalinas.

Estos elementos están ligados por el teorema de Euler:

Nº caras + Nº vértices = Nº de aristas +2

GONIOMETRÍA. LEY DE STENO.

El estudio de la simetría y medida de los ángulos que forman entre sí las caras de un cristal, determina el tipo de mineral o sustancia química a que dicho mineral pertenece.

A mediados de los años 60 Steno establece que los ángulos de caras equivalentes de la misma sustancia son constantes (deducido de la observación, midiendo los ángulos entre dos caras consecutivas)

La ley de Steno o ley de constancia de ángulos nos dice que en los cristales de igual especie cristalina, el tamaño, la forma de las caras y la distancia que las separa puede ser distinta pero los



ángulos diedros que forman caras homologas son iguales. A igual distancia le corresponde igual morfología. Se traduce de la constancia de los ángulos en las caras homologas.

La medida de estos ánulos se realiza con goniómetros. Con este aparato vamos a medir los ángulos complementarios que es igual que los ángulos que forman las perpendiculares de las caras y recibe el nombre de ángulo polar.

El goniómetro de contacto, se utiliza para medir ángulos entre caras de cristales de tamaño normal, la medida obtenida no es muy precisa. Para obtener mayor precisión usamos otros goniómetros, los de reflexión que son: limbo vertical, limbo horizontal, teodolimbo.

Elementos ideales.

Sirven para fijar la posición de los elementos en el espacio.

● Ejes cristalográficos: son tres ejes coordenados que sirven para fijar los elementos en el espacio. Se toman paralelas a la arista de la celda elemental.

Son rectas que se cortan en un punto que pasa por el centro del cristal y son: transversal (y) y su traslación fundamental es B, vertical (z) y su traslación fundamental es C, frontal (x) y su traslación fundamental es A, Centro de ejes: coincide siempre con el centro geométrico del cristal, Planos de simetría: se forman por dos de los ejes y son: plano frontal (y, z); plano

hexagital (x, z) y plano vertical ( x, y).

ELEMENTOS DE SIMETRÍA.

Ángulos axiales: formados por los ejes de dos en dos: ð (y, z), ð (x, z) γ (x, y).

Constante cristalográfica: conjunto de los tres ángulos axiales y los tres parámetros unidad. Son constantes y característicos para cada especie mineral

Cruz axial: representación gráfica de los parámetros axiales o constantes cristalográficas.

ORIENTACIÓN Y PARÁMETROS DE LAS CARAS DE UN CRISTAL.

Las caras respecto a los ejes cristalográficos pueden tener 3 posiciones:

● piramidal, cortan los tres ejes.

● prismática, cortan dos ejes y es paralelo al tercero. Toman el nombre del eje que no cortan.

● Pinacoidal, cortan a un eje y es paralelo a los otros dos. Toman el nombre del eje que cortan.

LEY DE HAÜY

Dice: “La relación entre los parámetros de cualquier cara y la cara unidad es racional y generalmente sencilla.”

Esta ley se la conoce también como: principio de racionalización de parámetros.

2.5 ISOMORFISMO Y POLIMORFISMO



● Los minerales isomorfos son aquellos que tienen la misma estructura cristalina, pero una composición química diferente (aunque similar). Ejm: anortita y albita.

muchos compuestos químicos similares, formados por iones de tamaño parecido y con el mismo tipo de enlace, cristalizan con estructuras que tienen la misma simetría y dimensiones muy parecidas, por lo cual a veces se produce la sustitución de uno o más iones de la red cristalina por otros de características equivalentes.

Las condiciones para que se produzca la sustitución están determinadas por la carga eléctrica y el tamaño de los iones,

● Los minerales polimorfos son aquellos cuya fórmula química es idéntica pero no su estructura interna. Ejm: grafito y diamante, calcita y aragonito.

Polimorfismo: a veces, la naturaleza química de una sustancia permite dos o más estructuras diferentes, que dependen de la temperatura y la presión en el momento que se forma. Esto origina dos o más minerales con la misma fórmula, pero con propiedades físicas distintas. Hay dos tipos de cambios polimórficos: unos reversibles y otros irreversibles.

2.6 propiedades físicas y químicas de los minerales

Las propiedades físicas son de gran importancia en el estudio de los minerales, la mayoría de ellos, como se ha dicho, resulta muy sencillo reconocerlos atendiendo solamente a observaciones muy simples, o mediante el apoyo de un espectroscopio.

Las sustancias cristalinas cuyas propiedades físicas varían con la dirección se llaman anisotrópicas, y se clasifican dentro de las propiedades físicas vectoriales (que son representados mediante vectores que indican dirección, intensidad y sentido).

Por el contrario, si las propiedades descritas tienen el mismo valor en cualquier dirección se llaman isotrópicas, y se clasifican dentro de las propiedades escalares; las escalares dependen del conjunto del cuerpo del mineral, son aquellas que pueden ser descritas perfectamente mediante un valor numérico, ejemplo del peso específico y punto de fusión.

1. Fractura: Forma que presentan las superficies según se rompe un mineral. Puede ser: concoidea, astillosa, laminar, escamosa, etc…

2. Exfoliación: La exfoliación es una propiedad importante que poseen muchos minerales, por la cual se pueden separar presentando superficies planas y paralelas a las caras reales (o posibles) del cristal.

Ejemplo de minerales con propiedades de exfoliación perfecta son: mica, galena, fluorita y yeso; la mica exfolia en hojas muy finas, la galena en cubos, la fluorita en octaedros y el yeso en láminas.

3. Dureza: es el nivel de resistencia que presenta a ser rayado. Se dice que un mineral presenta una dureza mayor que otro, cuando el primero es capaz de rayar al segundo.

El mineralogista alemán Mohs estableció en 1822 una escala de medidas que lleva su nombre, y que se ha venido utilizando hasta la actualidad; en esta escala cada mineral puede ser rayado por todos los que le siguen. Se toman 10 minerales comparativos de más blando a más duro, que son: talco, yeso, calcita, fluorita, apatito, ortosa (feldespato), cuarzo, topacio, corindón y diamante.



4. Tenacidad o cohesión: es el mayor o menor grado de resistencia que ofrece un mineral a la rotura o deformación. Se distinguen las siguientes clases de tenacidad:

➢ Frágil: es aquel que se rompe o pulveriza con facilidad. Ejemplo de minerales con tenacidad frágil son el cuarzo y el azufre.

➢ Maleable: aquel que puede ser extendido o reducido a láminas o planchas. Esta es una propiedad que aumenta con el calor. Si el mineral puede ser cortado en virutas delgadas con una navaja, se dice que es séctil. Ejemplo de minerales maleables son el oro, plata, platino, cobre, estaño, plomo, cinc, hierro y níquel.

➢ Dúctil: es aquel que tiene la propiedad de ser reducido a hilos o alambres delgados cuando son golpeados. Ejemplo de minerales dúctiles son el oro, la plata y el cobre.

➢ Flexible: es aquel que puede ser doblado fácilmente, pero que una vez deja de recibir presión no es capaz de recobrar su forma original. Ejemplo de minerales flexibles son el yeso y el talco.

➢ Elástico: es aquel que puede ser doblado y una vez deja de recibir presión recupera su forma original. Ejemplo de un mineral elástico es la mica.

5. Color: resulta de la luz que refleja. Según el espectro de luz que absorbe presentará un color u otro; si absorbe la luz blanca mostrará color negro; si por el contrario refleja el espectro presentará color blanco. Este parámetro no es un criterio absoluto para su identificación.

6. Raya: puede ser de color diferente al del cuerpo del mineral; se trata del color que muestra el polvo fino que contiene. La raya puede obtenerse frotando el mineral con una superficie áspera de porcelana.

7. Brillo: es el aspecto que presenta la superficie ante la reflexión de la luz, la cual es diferente según el tipo de mineral.

• Mate son aquellos que no tienen brillo, tales como el caolín y la bauxita.

• Metálico como la pirita.

• No metálico como el cuarzo.

– Vítreos: Reflejos similares al del vidrio, ejemplo del cuarzo y cristal de roca.

– Adamantinos: Reflejos muy brillantes similares al del diamante.

– Grasos: Sus reflejos simulan estar cubiertos por una delgada película aceitosa, ejemplo de yeso fibroso y la serpentina.

– Resinosos: Sus reflejos tienen la apariencia de la resina, ejemplo del azufre, blenda y calcedonia.

– Perlados: Por su apariencia con las perlas, ejemplo de los minerales exfoliáceos como la mica y el talco.

– Sedosos: También es un brillo característico de los minerales fibrosos, tienen apariencia de la seda, tales como el yeso fibroso, malaquita y asbesto.

8. Diafanidad: es la propiedad que poseen algunos minerales de permitir que la luz los traspase casi en su totalidad

• Opacos: si la luz no puede ser transmitida a través de ellos, ni siquiera mediante sus bordes más delgados.



• Transparente: cuando el contorno de un objeto puede ser distinguido perfectamente a través del cuerpo del mineral.

• Translúcido: si se intuye un objeto a través del cuerpo del mineral pero no se distingue con claridad.

9. Conductividad eléctrica: gran cantidad de minerales son conductores de la electricidad, como el oro (conductores), otros muchos que se oponen a la corriente eléctrica en mayor o menor medida, como la mica (aislantes), y unos pocos de un tipo intermedio que, según el punto de vista, conducen la electricidad medianamente o son poco aislantes, como el germanio o el silicio (semiconductores).

10. El magnetismo: es la propiedad que poseen determinados minerales para atraer el hierro y sus derivados. En general, los minerales que contienen hierro, níquel o cobalto, son atraídos por el imán.

El primer imán conocido fue la magnetita.

2.7 CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS

Según su origen, las rocas se pueden clasificar en tres tipos: ígneas, sedimentarias y metamórficas. Estas rocas no son permanentes sino que están en constante cambio y evolución, formando parte del llamado ciclo de las rocas.

Magmáticas o Ígneas

Se forman a partir del enfriamiento del magma procedente del interior de la Tierra, de la parte fluida del manto denominada Astenosfera. El magma puede enfriarse tanto dentro como fuera de la corteza terrestre, lo que produce rocas con diferentes tipos de texturas.

a) Granulada: cuando el magma se enfría lentamente, y cada mineral cristaliza formando granos visibles con tamaños semejantes.

b) Porfídica: cuando el magma se enfría en distintos tiempos, primero lentamente y luego con más rapidez.

c) Vítrea o porosa: cuando el magma se enfría con gran rapidez, por lo que no se forman cristales o éstos son microscópicos, quedando una masa amorfa, a veces con aspecto de vidrio. Algunas rocas volcánicas tienen textura espumosa o porosa debido a un enfriamiento rápido con salida de gases con gran presión.

Según el lugar o profundidad a la que se enfría el magma, se distinguen tres tipos de rocas ígneas:

Volcánicas o

extrusivas

El magma se enfría cuando sale a la superficie a través de un volcán.

En contacto con el aire, el enfriamiento es muy rápido, por lo que los materiales no cristalizan o cristalizan muy poco.

A veces, durante el enfriamiento, la salida rápida de gases provoca la formación de rocas porosas.



Filonianas El magma se enfría ocupando grietas y formando vetas o filones. El enfriamiento puede ser en varias fases diferentes, por ejemplo, un enfriamiento lento seguido de uno más rápido.

Plutónicas o

intrusivas

El magma se enfría lentamente en el interior de la Tierra, antes de salir a la superficie. Esto provoca la formación de rocas con granos más o menos uniformes.

El granito es la roca más abundante de la litosfera. Está formado principalmente por tres minerales: cuarzo, feldespato potásico i mica. La descomposición del cuarzo da lugar a la formación de arena, y la descomposición de los feldespatos y de la mica da lugar a la formación de arcilla.

Los principales componentes del magma son silicatos, minerales con carácter ácido proporcionado, sobre todo, por el cuarzo. La proporción de sílice que contenga el magma, condicionará la fluidez de la lava y, por tanto, el tiempo de enfriamiento.

Sedimentarias

Se forman a partir de materiales que proceden de la erosión de otras rocas. Estos materiales son transportados y depositados en el fondo de ríos o mares en capas o estratos. Una vez sedimentados, los materiales sufren un proceso de litificación o diagénesis. El proceso consiste en la compactación (cambio de volumen) y la cementación de sedimentos y, en muchos casos, en la recristalización o metasomatismo (cambio de un mineral en otro: la caliza en dolomía) de materiales hasta formar la roca.

● Según su origen, las rocas sedimentarias se pueden clasificar en:

Tipos Descripción Rocas

Detríticas

Se forman a partir de la sedimentación y compactación de clastos (fragmentos o partículas de diferentes tamaños y procedentes de otras rocas de) que se acumulan por acción de la gravedad en el fondo de lagos, mares o desiertos.

Según el tamaño (de mayor a menor) y composición del grano:

- con cantos rodados: conglomerados (pudingas y brechas);

- con granos de cuarzo: areniscas (ortocuarcitas, grauvacas, gres);

- con granos de arcilla: pelitas o lutitas (arcillita, caoliníticas), pizarra llicorella.



De

precipitación

química

Evaporitas

Se forman en el fondo de mares, lago salado o desierto a partir de la evaporación del agua y la posterior precipitación y sedimentación de las sales minerales que contiene.

Según las sales que precipitan: halita, anhidrita, carnalita, silvina y yeso.

Carbonatadas Se forman a partir de precipitados carbonatados.

Caliza (carbonato cálcico), margas (arcillosa y carbonatos), dolomitas (calizas y magnesio), estalactitas, estalagmitas y travertinos.

Silíceas

Se forman a partir de restos silíceos de seres vivos microscópicos de radiolarios o diatomeas.

Trípoli, geyseritas.

Organógenas

Bioquímicas

Se forman por la actividad de organismos acuáticos o por acumulaciones de caparazones y partes duras de los animales, tanto carbonatadas como silíceas.

Lumaquelas, calizas numulíticas, calizas coralinas, estromatolitos, cretas, toba y diatomita.

Orgánicas

Se forman a partir de restos de seres vivos, tanto vegetales como animales (plancton marino) transformados por bacterias en medios anaerobios.

Carbones (turba, lignito, hulla y antracita) y petróleo.

Metamórficas

Se forman a partir de otras rocas, sobre todo sedimentarias, cuando sufren procesos de transformación química producidos por la acción de agentes geológicos externos como la presión, la temperatura o la combinación de ambos factores. Por tanto, el tipo de roca depende del mineral que se transforma y del grado de transformación que ha sufrido.

Existen tres tipos de ambientes de metamorfización:

Ambiente Descripción Agente Rocas

Dinámico Se originan en zonas de formación de montañas o de fallas, debido al rozamiento

Presión Milonita, pizarras



que origina grandes presiones en la misma dirección de la orogenia.

Térmico o

de contacto

Se forman por acción del magna caliente cuando entra en contacto con rocas sedimentarias. Suele ocurrir en las zonas cercanas donde se forman rocas plutónicas.

Temperatura

Cuarcita, corniana, esquistos, mármol

Regional

Se forman por la acción de grandes presiones y altas temperaturas que actúan en zonas geosinclinales (cuencas de sedimentación progresiva) cuando se produce el choque de placas tectónicas.

Presión y temperatura

Pizarras, esquistos, cuarcita, mármol, gneis

Según el aspecto, las rocas metamórficas se clasifican en:

● Textura foliada: la roca se rompe en láminas: Pizarras, esquistos, gneis.

● Textura no foliada: mármol, cuarcita, serpentinita.

2.8 LA MINERÍA EN GUINEA ECUATORIAL

El territorio de la República de Guinea Ecuatorial presenta buenas perspectivas mineras en uranio y oro, según las investigaciones realizadas en los últimos años por la compañía Guineo-Española de Minas, SA (GEMSA).

Aunque todavía es pronto para tener una evaluación exacta de la cantidad y características de los minerales que se encuentran en nuestro país, se confirma que el subsuelo de la región continental de Río Muni es rico especialmente en oro y uranio. En las investigaciones, que se llevan a cabo, y cuyos resultados son reservados, trabajan más de trescientas personas bajo el control de las autoridades guineanas, con asesoramiento de técnicos españoles.

Por otra parte, según ha podido saber Efe, la Oficina Francesa de Investigaciones Biológico-Mineras (BRGM), que también se encuentra trabajando en Guinea Ecuatorial, ha presentado al Gobierno de Malabo un estudio de minerales radiactivos obtenido al noreste de la provincia del litoral, cuya explotación ha solicitado, sin que hasta el momento haya habido respuesta de las autoridades guineanas.

Opinión personal

En la elaboración de este trabajo me he basado sobre todo en los diversos apuntes que

aparecen en internet y en diversas páginas, los cuales he tratado de comprimirlos lo

mejor posible teniendo en cuenta los aspectos más importantes y ya que en estos apuntes

no aparece información sobre la minería en Guinea Ecuatorial, he tenido que buscar esta

información en revistas y periódicos especializados.

En mi opinión creo que la mineralogía y la petrología son las ciencias geológicas más

importantes ya que el estudio de los minerales y las rocas es la que nos han permitido

conocer más o menos lo que consideramos hoy en día como la edad de la Tierra, la cual

se establece en 4.500 a 4.600 millones de años aproximadamente y la edad de las rocas

más antiguas en 3.800 millones de años.


Tema 2: minerales y rocas

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