2a. Minerales

Minerales
Geología > 25
Juan D Centeno
Facultad de Ciencias Geológicas
UCM
Geología>25. Tema 2. Minerales
1
Tema 2. Minerales y Rocas
1. Conceptos
de cristal y mineral
2. Estructura interna de los cristales y los minerales
1. Tipos
de enlace
2. Redes cristalinas
3. Los principales sistemas de cristalización
4. Imperfecciones, maclas y agregados cristalinos
3. Isomorfismo
y polimorfismo
4. Minerales petrográficos
1. Minerales
silicatados: su clasificación y propiedades de
los principales minerales.
2. Minerales no silicatados: su clasificación y propiedades
de los principales minerales.
5. Concepto
de roca
6. Clasificación de las rocas
1. Rocas
endógenas: magmáticas y metamórficas
2. Rocas exógenas
Geología>25. Tema 2. Minerales
2
2.1.Conceptos de cristal y mineral
z
Mineral
z
z
z
z
z
z
z
z
Sólido
Inorgánico
Natural
Homogéneo
Componentes
ordenados
Composición fija
Estructura fija
Wulfenite, PbMoO4
Cristal
z
z
z
Amorfo
z
z
z
Sólido
Estructura interna
ordenada
Sólidos
Sin organización
El vidrio no es un
cristal
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3
Formación de minerales y
cristales: CRISTALIZACIÓN
z
z
z
z
z
Precipitación (saturación de soluciones)
Solidificación de fundidos (magmas, agua,
etc)
Transformación química o estructural en
estado sólido
Sublimación (azufre en fumarolas, hielo en
condiciones muy frías)
Si la cristalización se produce con
disponibilidad de espacio y unas condiciones
ambientales estables y duraderas, se
producen cristales con caras planas.
Geología>25. Tema 2. Minerales
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Estructura interna de los
cristales y los minerales
1.Tipos
de enlace:
2.Redes cristalinas
3.Los principales sistemas de
cristalización
4.Imperfecciones, maclas y agregados
cristalinos
Geología>25. Tema 2. Minerales
5
Estructura interna de los
cristales y los minerales
1.Tipos
de enlace:
1.Entre
1.
2.
3.
2.Entre
1.
2.
átomos:
Iónico
Covalente
Metálico
moléculas:
Fuerzas de Van der Waalls
Puentes de Hidrógeno
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Tipos de enlace
Geología>25. Tema 2. Minerales
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Tipos de enlace: iónico
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Tipos de enlace: puentes de
hidrógeno
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Tema 2. Redes cristalinas
1.Generalidades
2.Redes
planas
3.Redes espaciales o redes de Bravais
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Tema 2. Redes cristalinas:
generalidades
z
z
z
z
z
z
La estructura cristalina es una organización
espacial de los elementos constituyentes de un
cristal.
Los átomos o moléculas de un mineral se
disponen en sucesiones repetitivas y regulares
en el espacio.
Red cristalina es la representación (el modelo)
de esa disposición.
En una red cada elemento que se repite está
representado como un punto o nudo.
El poliedro de coordinación es la disposición de
aniones alrededor de un catión, que definen una
figura geométrica y que se repite en el espacio.
El número de coordinación es el número de
aniones que rodean a un catión (formando el
poliedro de coordinación).
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Enlce iónico y estructura de la
pirita
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Tema 2. Redes cristalinas planas
Geología>25. Tema 2. Minerales
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Tema 2. Redes cristalinas planas
Las redes planas: son modelos de la posible
estructura de los minerales si se dieran en un espacio
bidimensional. Para ello, se definen las cinco posibles
estructuras mediante la disposición de los nudos
según sucesiones repetidas de traslación.
Rómbica=Rectangular centrada
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Tema 2. Redes espaciales (de
Bravais) y sistemas cristalinos
La superposición de los
cinco tipos de redes
planas da lugar a redes
tridimensionales. Al
hacerlo, se demuestra
que sólo hay 14 redes
tridimensionales que se
conocen como redes de
Bravais.
La redes se clasifican
en 7 sistemas
cristalinos definidos
por su simetría.
Imagen:
www.hiru.com/es/geologia/geologia_00300.html
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Tema 2. Redes espaciales (de
Bravais) y sistemas cristalinos
z http://www.esi2.us.es/IMM2/estructuras
%20cristalinas/principal.html
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Tema 2. Sistemas cristalinos.
Celda unidad
CÚBICO
a=b=c
α=β=γ=90º
ORTORRÓMBICO
a≠b≠c
α=β=γ=90º
TETRAGONAL
a=b≠c
α=β=γ=90º
HEXAGONAL
a=b≠c
α=β=90º; γ=120º
MONOCLÍNICO
a≠b≠c
α=γ=90º≠β
ROMBOÉDRICO
a=b=c
α=β=γ≠90º
TRICLÍNICO
a≠b≠c
α≠β≠γ≠90º
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Tema 2. Imperfecciones, maclas
y agregados cristalinos
Las imperfecciones cristalinas aparecen por uno de los
siguientes motivos:
z
cuando el espacio disponible para el crecimiento del cristal
no permite que crezca libremente en todas direcciones o
z
el proceso de cristalización presenta alteraciones por la
presencia de impurezas o irregularidades (algo así como
jugar al Tetris y dejar huecos o bloques que resaltan).
Las maclas son un caso especial de agregado cristalino: se trata
de un agregado monomineral (todos los cristales son de
la misma especie mineral) formado por unos pocos cristales
que han crecido compartiendo una parte de su estructura y
definiendo algunos elementos de simetría del conjunto.
Los agregados cristalinos están formado por cristales de varios
tipos de minerales (y así ocurre en la mayoría de las rocas).
Los minerales crecen hasta formar un entramado. Los
minerales no muestran la geometría externa que
correspondería a su estructura interna.
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Tema 2. Imperfecciones
z
Impurezas en calcita (CO3Ca)
z http://www.spanishminerals.com
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Tema 2. Maclas
Macla de Karlsbad
Ortosa
Macla de Pirita
Pirita
http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/casado/G
EORED/Mineralogia/maclas.htm
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Tema 2. Agregados cristalinos
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Tema 2. Isomorfismo y
polimorfismo
Isomorfismo: minerales de distinta
composición tienen la misma
estructura cristalina.
2. Polimorfismo cuando dos minerales
tienen la misma composición pero
diferente estructura
1.
Geología>25. Tema 2. Minerales
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Tema 2. Isomorfismo y
polimorfismo
Isomorfismo: minerales de distinta
composición tienen la misma
estructura cristalina.
2. Polimorfismo cuando dos minerales
tienen la misma composición pero
diferente estructura
1.
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Tema 2. Isomorfismo y
polimorfismo
zIsomorfismo:
minerales
de distinta composición
tienen la misma estructura
cristalina.
zSiderita
(CO3Fe)
(www.elguijo.org)
z
Magnesita (CO3Mg)
(http://usuarios.lycos.es/arrminerales/Magnesita
_Albatera_Ali.JPG)
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Tema 2. Isomorfismo y
polimorfismo
Polimorfismo
cuando dos minerales
tienen la misma
composición pero
diferente estructura
zDiamante (C)
zGrafito (C)
z
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Tema 2. Minerales petrográficos
zMinerales
petrográficos
zSon
los principales constituyentes de las
rocas
zUnos 100 minerales de unas 2.000 especies
minerales y unas 10.000 variedades
zClasificación
1.Minerales
silicatados: su clasificación y
propiedades de los principales minerales.
2.Minerales no silicatados: su clasificación y
propiedades de los principales minerales.
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Tema 2. Silicatos
Geología>25. Tema 2. Minerales
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Tema 2. Silicatos
Geología>25. Tema 2. Minerales
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Tema 2. Silicatos
Filosilicatos
Inosilicatos
Ciclosilicatos
Nesosilicatos
Tectosilicatos
Geología>25. Tema 2. Minerales
Sorosilicatos
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Tema 2. Silicatos
Nesosilicatos
Sorosilicatos
1
2
Olivino, Granate, Circón
Epidota, Hemimorfita
Ciclosilicatos
Cadenas
cerradas
Berilo, Turmalina
Inosilicatos
Cadenas
Diópsido, Augita
Filosilicatos
Moscovita, Biotita, Clorita,
Láminas Talco, Caolinita (minerales
de la arcilla)
Cuarzo, Feldespatos
(Ortosa) y Plagioclasas
(Albita)
Tectosilicatos
3D
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Tema 2. Nesosilicatos
1
Olivino: Forsterita SiO4 Mg2
Fayalita SiO4 Fe2
Granate: Almandino (SiO4)3Fe3 Al2
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Tema 2. Nesosilicatos
Nesosilicatos
1
Circón: ZrSiO4
•Sustituye Zr x U
(en pequeñas
cantidades)
•No incorpora
Plomo
•Datación UranioPlomo
•Muy abundante
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Tema 2. Sorosilicatos
Sorosilicatos
2
Epidota, Hemimorfita
Geología>25. Tema 2. Minerales
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Tema 2. Ciclosilicatos
Ciclosilicatos
Cadenas
cerradas
Berilo, Turmalina
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Tema 2. Inosilicatos
Inosilicatos
Cadenas
Piroxenos
Cadenas sencillas
(Si2O6) XY
XY~Mg2+, Ca2+, Fe2+ y Al3+
Diópsido: Si2O6 (Ca Mg)2
Piroxenos:Diópsido
Anfíboles: Augita
Anfíboles
Cadenas dobles
(Si8O22) XY
Hornblenda:
Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe,Ti) 3Si8O22(O,OH)2
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http://www.uclm.es/profesorado/jaazcarate/Docencia.htmN
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Tema 2. Filosilicatos
Filosilicatos
Moscovita, Biotita, Clorita,
Láminas Talco, Caolinita (minerales
de la arcilla)
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Tema 2. Tectosilicatos
Tectosilicatos
3D
Cuarzo
Cuarzo
Armazón tridimensional del
tetraedros de sílice
SiO2
Variedades: amatista,
lechoso, etc.
http://mineral.galleries.com/minerals/gemsto
ne/rock_cry/roc-26.jpg
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Tema 2. Tectosilicatos
Tectosilicatos
3D
Feldespatos (Ortosa) y
Plagioclasas (Albita)
Feldespatos
Armazón tridimensional de tetraedros
SiO44- y AlO45Ortosa: Si3O8 K Al (Feldespato potásico)
Albita: Si3O8 Na Al (Plagioclasa sódica)
Anortita: Si3O8 Ca Al (Plagioclasa cálcica).
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Tema 2. Minerales no silicatados
Elementos
nativos
Sulfuros
Haluros
Óxidos
Hidróxidos
Carbonatos
Nitratos
Boratos
Fosfatos
Sulfatos
Wolframatos y
Tungstatos
Salvo otra indicación, imágenes procedentes de www.ucm.es/cristamine
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Tema 2. No silicatados:
ELEMENTOS NATIVOS
•METALES
•Cobre
•Plata
•Platino
•Oro
•SEMIMETALES
•Arsénico
•Bismuto
•NO METALES
•Carbono
•Azufre
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Tema 2. No silicatados:
ELEMENTOS NATIVOS
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Tema 2. No silicatados:
ELEMENTOS NATIVOS
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Tema 2. No silicatados:
ELEMENTOS NATIVOS
Animaciones de grafito y diamante
http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Graphite_stereo_animation.gif
44
http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Diamond_stereo_animation.gif
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Tema 2. No silicatados:
HALUROS Y SULFUROS
Haluros
Halita (NaCl), Fluorita
(CaF2), Silvina (KCl)
Sulfuros
Galena(PbS), Calcopirita
(CuFeS2), Cinabrio (HgS),
Blenda (ZnS), Rejalbar
(AsS), Estibina (Sb2S3)
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Tema 2. No silicatados: HALUROS:
Halita (Sal común, NaCl)
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Tema 2. No silicatados: HALUROS
Silvina (KCl)
www.uned.es/cristamine
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Tema 2. No silicatados: HALUROS
Fluorita (CaF2)
Fluorita: CaF. La Collada, Asturias (España). Museo de Ciencias Naturales de la
Salle - Hermano León, Paterna (Valencia) Ref: 1255.
48
Geología>25. Tema 2. Minerales
http://www.uned.es/cristamine/fichas/fluorita/mas/fluori53.htm
Tema 2. No silicatados:
SULFUROS
•Galena(PbS)
•Blenda o Esfalerita (ZnS)
•Cinabrio (HgS)
•Calcopirita (CuFeS2)
•Rejalbar (AsS)
•Estibina (Sb2S3)
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Tema 2. No silicatados:
SULFUROS
•Galena: PbS (Cúbico)
•Blenda o Esfalerita: (Fe,Zn)S (Cúbico)
•Cinabrio (HgS) (Hexagonal)
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Tema 2. No silicatados:
SULFUROS
•Pirita: Fe2S (Cúbico)
•Calcopirita:CuFeS2 (Tetragonal)
•Rejalbar: AsS (Monoclínico)
•Estibina: Sb2S3 (Ortorrómbico)
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Tema 2. No silicatados:
ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS
Óxidos
Hidróxidos
Magnetita
Cuprita
Corindón
Goethita
Limonita
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Tema 2. No silicatados:
ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS
Óxidos
Magnetita (CUB): Fe2+Fe3+2O4
Cuprita (CUB): Cu2O
Corindón (HEX): Al2O3
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Tema 2. No silicatados:
ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS
Hidróxidos
Goethita o Limonita(ORTROM):
Fe3+O(OH)
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Tema 2. No silicatados:
OXISALES
•Carbonatos: CO32•Nitratos: NO3•Fosfatos: PO43•Sulfatos: SO42•Boratos: BO2•Wolframatos o Tungstatos(WO42-)
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Tema 2. No silicatados-Oxisales:
Carbonatos
Calcita
(HEX)
CaCO3
Dolomita
(HEX)
MgCaCO3
Aragonito
(ORTOROM)
CaCO3
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Tema 2. No silicatados-Oxisales:
Nitratos y Fosfatos
Nitrato de
zSodio: Fertiliza
zPotasio: Pólvora
zPlata: Fotografía
Apatito (HEX)
Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)
Piromorfita (HEXA)
Pb5Cl(PO4)3
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Tema 2. No silicatados-Oxisales:
Sulfatos
Yeso
CaSO4.2H2O
(MONOCLÍNICO)
Anhidrita
CaSO4
(ORTORRÓMBICO)
Glauberita
Na2Ca(SO4)2
(MONOCLÍNICO)
Baritina
BaSO4
(ORTORRÓMBICO)
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Tema 2. No silicatados-Oxisales:
Boratos
Borax
Na2B4O5(OH)4·8H2O
(MONOCLÍNICO)
•Detergente, jabones
•Fundente en joyería
•Ácido bórico:
•Antitséptico
•Desodorante
•Insecticida
•Conservador de alimentos
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Tema 2. No silicatados-Oxisales:
Wolframatos
Wolframita
(Fe,Mn)WO4
•Lámparas incandescentes
•Soldadura
•Blindaje
•Dardos (barrilete)
•Joyería
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