Mineralogía
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Mineralogía, minerales, Geología

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Mineralogía Mineralogía Presentation Transcript

  • MÁSTER UNIVERSITARIO EN PROFESORADO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA Y BACHILLERATO, FORMACIÓN PROFESIONAL Y ENSEÑANZA DE IDIOMAS ESPECIALIDAD BIOLOGÍA/GEOLOGÍAESPECIALIDAD BIOLOGÍA/GEOLOGÍA 2010/2011 Complementos de Formación de la Biología GeologíaComplementos de Formación de la Biología y Geología (Itinerario en Biología) Bloque Temático 2. El Sistema Tierra T3.- La materia cristalina. Las propiedades de los minerales.T3. La materia cristalina. Las propiedades de los minerales. Mineralogía sistemática. Mineralogénesis. Mineralogía determinativa. NICOLÁS VELILLA Dpto. Mineralogía y Petrología Univ. Granada Página de la asignatura: http://www.ugr.es/~agcasco/msecgeol/ velilla@ugr.es@ g
  • LA MATERIA CRISTALINA INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN ● Minerales: “bloques” que constituyen las rocas ● La composicion mineralógica define las propiedades de las rocas I t é● Interés - científico: punto de partida en la investigación geológica - económico: yacimientos mineralesy - técnico: aplicaciones tecnológicas de minerales - ambiental, etc.
  • LA MATERIA CRISTALINA ESPECIE MINERAL Elemento o compuesto químico → (Au, CaCO3) Límites composicionales definidos → cuarzo=SiO2, olivino=(Mg,Fe) 2SiO4 Estructura cristalina (estructura ordenada)Estructura cristalina (estructura ordenada) Formado mediante procesos geológicos/geoquímicos (procesos biológicos)
  • LA MATERIA CRISTALINA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CORTEZA TERRESTRE ELEMENTOS MAYORITARIOS (>1%) COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CORTEZA TERRESTRE O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg (suponen cerca del 99%) Ti H P MnTi, H, P, Mn (0.1-1%) Elementos traza < 0.1% S, C, F, Rb, Cl, Sr, Ba, Zr, Cr, etc (Indiana Univ.) Composición global de la tierra Composición de la corteza terrestre (Indiana Univ.) (Indiana Univ.)
  • LA MATERIA CRISTALINA Í IIIA IVA COMPORTAMIENTO GEOQUÍMICO DE LOS ELEMENTOS H Li He1 IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 Atmophile Lithophile Siderophile ArtificialAtmófilo Litófilo Calcófilo Siderófilo Li Na Be Mg B Al C Si N P O S F Cl Ne Ar 2 3 IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB 11 19 12 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 13 31 14 32 15 33 16 34 17 35 18 36 ChalcophileArtificial K Rb Ca Sr Sc Y Ti Zr V Nb Cr Mo Mn Tc Fe Ru Co Rh Ni Pd Cu Ag Zn Cd Ga In Ge Sn As Sb Se Te Br I Kr Xe 4 5 19 37 55 20 38 56 21 39 22 40 72 23 41 73 24 42 74 25 43 75 26 44 76 27 45 77 28 46 78 29 47 79 30 48 80 31 49 81 32 50 82 33 51 83 34 52 84 35 53 85 36 54 86 Cs Fr Ba Ra Hf Rf Ta Db W Sg Re Bh Os Hs Ir Mt Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn6 7 55 87 56 88 72 104 73 105 74 106 75 107 76 108 77 109 78 79 80 81 82 83 84 85 86 La Ac Ce Th Pr Pa Nd U Pm Np Sm Pu Eu Am Gd Cm Tb Bk Dy Cf Ho Es Er Fm Tm Md Yb No Lu Lr Lanthanides Actinides 57 89 58 90 59 91 60 92 61 93 62 94 63 95 64 96 65 97 66 98 67 99 68 100 69 101 70 102 71 103 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No LrActinides
  • LA MATERIA CRISTALINA NaCl CaMgSi2O6 CRISTAL : material sólido, cuyos átomos, iones o moléculas constituyentes están ordenados según un modelo de repetición en las tres direcciones delestán ordenados según un modelo de repetición en las tres direcciones del espacio
  • LA MATERIA CRISTALINA Cedilla unidad unidad básica que mediante traslación genera la totalidad del cristal
  • LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA RED BIDIMENSIONAL RED TRIDIMENSIONAL t1, t2 y t3 , traslaciones elementales
  • LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA REDES PLANAS BIDIMENSIONALES Oblicua a ≠ b γ ≠ 90º Rectangular P a ≠ b γ = 90º Cuadrada a1 = a2 γ = 90º Hexagonal a1 = a2 γ = 60º Diamante a1 = a2 γ ≠ 60º, 90º, 120º Rectangular C a ≠ b γ = 90º γ Sólo 5 tipos de redes planas
  • LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA REDES DE BRAVAISREDES DE BRAVAIS (A. Bravais, 1850)cúbica P I F ● Sólo son posibles 14 configuraciones tridimensionales diferentes de redes puntualestetragonal P I puntuales ● Cada punto representa un átomo o grupo de átomos tetragonal P IC F rómbica P: primitiva I: centrada en el interior P P C: centrada en una cara F: centrada en todas las caras hexagonalromboédrica P PC monoclínica triclínica
  • LA MATERIA CRISTALINA: ELEMENTOS DE SIMETRÍA EJES DE SIMETRÍAEJES DE SIMETRÍA Binario γ=180º Compatibilidad con las redes E2 E4Ternario E3 E4Ternario γ=120º E5 Cuaternario γ=90º E6 E5 Senario γ=60º
  • LA MATERIA CRISTALINA. ELEMENTOS DE SIMETRÍA REFLEXIÓN ROTO-INVERSIÓN Ejes de inversión_ Plano de simetría (m) 11 3 _ 2 2 1 2 INVERSIÓN 4 _ 6 _ Centro de simetría 1 2 1 (i) 1 2 (Whitman Coll.)
  • LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA C COMBINACIONES DE ELEMENTOS DE SIMETRÍA Hay 10 elementos de simetría independientes: Además, son posibles 22 diferentes 1 2 3 4 6 i (=1) m (=2) 3 4 6 ___ __ , p combinaciones compatibles de estos elementos Otras combinaciones son incompatibles o son redundantesredundantes En total existen 32 posibilidades Grupos puntuales de simetría (Klein, 2002) Grupos puntuales de simetría o clases cristalinas Ejemplos de combinaciones
  • LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA C LOS 32 GRUPOS PUNTUALES DE SIMETRÍA (o clases cristalinas)(o clases cristalinas) (Bloss, 1971)
  • LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA SISTEMAS CRISTALINOSSISTEMAS CRISTALINOS Sistema Ejes Ángulos Triclínico a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 90º Monoclínico a ≠ b ≠ c α = γ =90º β ≠ 90º Rómbico a ≠ b ≠ c α = β = γ = 90º Tetragonal a1 = a2 ≠ c α = β = γ = 90º Trigonal a1 = a2 = a3 α = β = γ ≠ 90º Hexagonal a = a ≠ c α = β = 90 γ = 120ºHexagonal a1 = a2 ≠ c α β 90 γ 120 Cúbico a1 = a2 = a3 α = β = γ = 90º +c+c +a+a γγ ββ αα +b+b
  • LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA Ejemplos de formas cristalinas en los sistemas cristalinos SistemaSistema Sistema Ejemplos de formas cristalinas en los sistemas cristalinos Sistema monoclínico Sistema triclínico Sistema rómbico
  • LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA Sistema trigonalSistema hexagonal Sistema trigonalSistema hexagonal a1 = a2 = a3 α = β = γ ≠ 90º a1 = a2 ≠ c α = β = 90 γ = 120º Sistema tetragonal Sistema cúbico α β γ ≠ 90
  • LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA ESPACIAL (a) EJES HELICOIDALES: combinan rotación y traslaciónSIMETRIA ESPACIAL C( ) ySIMETRIA ESPACIAL Ordenamiento atómico implica nuevos elementos de simetría que incluyen traslación (b) PLANOS DE DESLIZAMIENTO: combinan reflexión y traslación
  • LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA ESPACIAL C Combinación de las 32 clases de simetría cristalina con traslaciones (redes de Bravais) 230 Grupos espaciales Representan los modelos posibles de distribución tridimensional de los átomos iones o moléculas en unatridimensional de los átomos, iones o moléculas en una estructura cristalina
  • LA MATERIA CRISTALINA: enlace y estructura • Entre átomos con diferencias de ENLACE IÓNICO • Entre átomos con casi igual ENLACE COVALENTE electronegatividad ≥ 2. • No direccional Entre átomos con casi igual electronegatividad. • Direccional ClCl NaNa ClCl ClCl ClCl Halita ClCl Na diamante Na NaClCl Na
  • LA MATERIA CRISTALINA: enlace y estructura ENLACE METÁLICO Entre átomos de baja pero casi igual electronegatividad Plata nativa Oro nativo nube de electrones móviles “deslocalizados” solapamiento de orbitales
  • LA MATERIA CRISTALINA: enlace y estructura ENLACES DE VAN DER WAALS Y DE HIDRÓGENO Fuerzas dipolo de atración muy débiles entre partículas electricamente neutras (ej.p ( j moléculas) con distribucion de carga no homogénea. Interacción dipolo-dipolo. Entre H que forma un enlace polar (ej. O—H, ó F—H) y un átomo l t ti O N Felectronegativo como O, N, F
  • LA MATERIA CRISTALINA: estructura y coordinación TAMAÑO DE LOS IONES POLIEDROS DE COORDINACIÓNTAMAÑO DE LOS IONES CATIONES ANIONES <0.015 2 lineal Rc/Ra N.C. tipo POLIEDROS DE COORDINACIÓN 0.015 2 lineal 0.15 3 triangular 0.22 4 tetraedro 0.41 6 octaedro 0.73 8 cúbo 1.0 12 cuboctaedro
  • LA MATERIA CRISTALINA. Variaciones composicionales SUSTITUCIONES ISOMÓRFICAS C ● muchos minerales varían en su composición a causa de sustituciones atómicas de un elemento por otro en la estructura cristalina ● requisitos para la sustitución isomórfica: 1) la diferencia de tamaño de los iones que se sustituyen debe ser menor del 15% 2) las cargas de los iones que se sustituyen deben ser iguales o no diferir en más de 12) las cargas de los iones que se sustituyen deben ser iguales o no diferir en más de 1. ej. Na+1 por K+1, Na+1 por Ca+2 Al+3 por Si+4 ● la sustitución puede dar lugar a la formación de series de solución sólida total (ej. plagioclasas) o parcial (ej. calcita-dolomita) aniones cationes (Perkins, 2002)
  • LA MATERIA CRISTALINA: ESTRUCTURA POLIMORFOS ● Minerales con diferente estructura pero con la misma composición química.● Minerales con diferente estructura pero con la misma composición química. ● Es un hecho común. Normalmente obedece a diferentes condiciones de formación (presión, temperatura,...) ● Ej: C: grafito-diamante SiO t idi it i t b lit it ti h itSiO2: cuarzo-tridimita-cristobalita-coesita-stishovita
  • LA MATERIA CRISTALINA: MORFOLOGÍA DE LOS CRISTALES CARAS CRISTALINAS Planos que limitan un cristal ● Se definen por su orientación y notación cristalográfica CARAS CRISTALINAS Dependen de: ● Estructura cristalina del mineral ● Temperatura y presión de formación ● Características del medio de crecimiento● Características del medio de crecimiento La probabilidad de desarrollar Crecimiento p caras está relacionada con la densidad de nudos de la red velocidad de crecimiento
  • LA MATERIA CRISTALINA: MORFOLOGÍA DE LOS CRISTALES HÁBITOHÁBITO Término usado para describir la forma externa de un mineral algunos términos descriptivos: Grado de desarrollo de caras ● euhédrico ~ idiomorfo (buen desarrollo) ● subhédrico ~ hipidiomorfo ● anhédrico ~ xenomorfo (sin caras cristalinas) acicular cúbico prismático columnar laminartabular listón 120o 120o 120o 120o 120o 120o 120o Ley de Steno 1669Ley de Steno, 1669 (constancia de los ángulos diédricos)
  • MINERAL DENSIDAD LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES DENSIDAD (peso específico)MINERAL DENSIDAD hielo 0.92 silvita 1.99 Depende de: á Determinación m / V yeso 2.33 ortoclasa 2.56 cuarzo 2 65 ● átomos constituyentes ● tipo de estructura cuarzo 2.65 calcita 2.71 moscovita 2.80 granate 3.1-4.2 olivino 3.2-4.4 barita 4.50 picnómetro Frecuencia zircón 4.68 pirita 5.02 mnagnetita 5.25 galena 7.58 cobre 8.95 Densidad (g/cm3) webmineral.com oro 19.30 balanza de Penfield
  • LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES DUREZA ESCALA DE MOHS DUREZA Resistencia al rayado Mineral Nº escala Talco 1 Yeso 2 Fuertemente dependiente del tipo de enlace Yeso 2 Calcita 3 Fluorita 4 Algunas referencias útiles: •uña: 2 Apatito 5 Ortoclasa 6 u a •moneda de cobre 3-4 •navaja y vidrio 5-6 Cuarzo 7 Topacio 8 Corindón 9Corindón 9 Diamante 10 Dureza Vickers: resistencia a la indentación de una punta de diamante sometida a una determinada carga(1824)
  • Ó LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES EXFOLIACIÓN Tendencia de un mineral a romperse según planos cristalográficamente determinados. Los planos de exfoliación representan zonas de menor cohesión atómica. Se caracteriza por el número y orientación de los planos, y por la calidad de la superficie. yeso moscovita calcita
  • LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES FRACTURA ▪ En minerales con exfoliación pobre a ausente ▪ Superficies irregulares, curvadas, irregularmente orientadas silex fractura concoidal en obsidiana fractura astillosa en serpentina
  • TENACIDAD LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES ● Resistencia y reacción del mineral a la trituración, flexión, corte o presión TENACIDAD ● Relacionada con el tipo de enlace químico Algunos términos usados: ▪ maleable (láminas)▪ maleable (láminas) ▪ dúctil (hilos) ▪ sectil (corte) ▪ frágil ▪ plástico▪ plástico ▪ flexible ▪ elástico ▪ friable (desmenuzable)
  • COLOR LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES ● Causado por absorción de determinadas longitudes de onda de la luz incidente y reflexión de las restantes. ● Los elementos de la serie de transición son los principales responsables del color, bien como t i l d l i l ( l ió idi áti ) tid d tcomponentes esenciales del mineral (coloración idiocromática) o en cantidades trazas (coloración alocromática) ● Principales iones cromóforos: Ti2+, V3+, V4+, Cr3+, Cr4+, Mn2+, Mn3+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+ ● Otras causas del color: defectos estr ct rales (centros de color)- defectos estructurales (centros de color) - transferencias electrónicas (implican a oxígeno, iones metálicos) - dispersión, interferencia o difracción de la luz a causa de inclusiones, maclas, texturas o estructura Un mismo elemento puede causar colores muy diferentes● Un mismo elemento puede causar colores muy diferentes. turmalina 1 berilo amarillo, 2 heliodoro. 3 esmeralda, 4 aguamarina, 5 morganita
  • LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES RAYA ● Color del mineral pulverizado ● Se observa sobre placas de rayado (porcelana) ● Es una característica más inherente a un mineral que el color N ti i idi l l d l i l● No tiene que coincidir con el color del mineral ● Los minerales translúcidos suelen tener raya blanca cinabrio hematites pirita hematites hematites A. Alden
  • BRILLO LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES BRILLO ● Carácter de la luz reflejada por la superficie del mineral ● Relacionado con la transparencia, índice de refracción, características de la superfice y hábito del mineral TIPOS COMUNES DE BRILLO TIPO CARACTERÍSTICAS p y Metálico reflectancia muy fuerte, minerales opacos Submetálico menor reflectancia que elSubmetálico menor reflectancia que el metálico Vítreo brillante, como el vidrio Ad ti b ill tAdamantino muy brillante, como el diamante y similares Resinoso similar a la resina Sedoso similar a la seda Graso poco brillante, similar a materiales grasossimilar a materiales grasos Perlado iridiscencia blanquecina similar a la perla
  • LOS MINERALES: PROPIEDADES FÍSICAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS C PROPIEDADES ELÉCTRICAS PIEZOELECTRICIDAD ● Generación de un campo eléctrico en respuesta a una deformación mecánica (variaciones de presión)deformación mecánica (variaciones de presión) ● La polarización eléctrica requiere como condición necesaria la ausencia de centro de simetría ● Es un fenómeno reversible: la aplicación de un potencial eléctrico provoca una deformacióneléctrico provoca una deformación ● Aplicaciones en electrónica, óptica, instrumental científico, etc. ● ejemplo típico: cuarzo amazon.com PIROELECTRICIDAD ● Generación de un campo eléctrico en respuesta a variaciones de temperatura ● Solo en cristales con un único eje polar. Tambiénj p requiere la ausencia de centro de simetría. ● Todos los cristales piroeléctricos son piezoeléctricos. Son dos propiedades estrechamente relacionadas. ● ejemplo típico: turmalinaj p p PROPIEDADES MAGNÉTICAS Comportamiento magnético: ● ferromagnetismo (magnetita, ilmenita, pirrotita) (atracción por un imán)
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA LA CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALESLA CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES ● Se conocen más de 4300 especies mineralesp ● 200 son comunes Criterios de clasificación ● Propiedades físicas (muy antiguo) ● Cristalográfico ● QuímicoQ ● Estructural ● Genético ● Más de 20 clasificaciones a lo largo de la historia Las clasificaciones modernas son de tipo mixto:Las clasificaciones modernas son de tipo mixto: ● Dana (1850-1997) ● Strunz (1941-2002), Nickel-Strunz (10 ed)
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA NOMENCLATURA MINERAL ( )I.M.A. (International Mineralogical Association) Comisión de nuevos minerales, nomenclatura y clasificación CNMNC Ejemplos de nombres: ● PROPIEDADES: albita, barita, hematites ● COMPOSICIÓN QUÍMICA: cuprita, zincita, magnesita ● LOCALIDAD: andalucita aragonito vesubianita● LOCALIDAD: andalucita, aragonito, vesubianita ● PERSONAS: biotita, wollastonita, goethita ● ACRÓNIMOS: palarstanide (Pd,As,Sn)
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ●CLASES Según el grupo aniónico o anión ●(SUBCLASES) ● FAMILIA criterio estructural (silicatos, boratos) ● FAMILIA ● SUPERGRUPO ● GRUPO criterios estructurales y químicos ● GRUPO ● SUBGRUPO ● especie mineral (variedades)(variedades)
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA CLASE I. ELEMENTOS Metales Semimetales y no metales II SULFUROS y SULFOSALES Sulfuros II. SULFUROS y SULFOSALES Sulfosales III. HALOGENUROS IV ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS Óxidos IV. ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS Hidróxidos V. NITRATOS, CARBONATOS Y BORATOS Nitratos Carbonatos BoratosBoratos VI. SULFATOS, CROMATOS, MOLIBDATOS Y WOLFRAMATOS Sulfatos Cromatos Molibdatos y wolframatos VII. FOSFATOS, ARSENATOS Y VANADATOS Nesosilicatos VIII. SILICATOS Sorosilicatos Ciclosilicatos Inosilicatos Filosilicatos Tectosilicatos IX. COMPUESTOS ORGÁNICOS
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA LOS SILICATOS Abundancia en la corteza terrestre rSi=0.34 Å rO=1.40Å Si4+ rAl=0.47Å Unidad [SiO4]4- enlace híbrido sp3 t d íUnidad [SiO4] puentes de oxígeno
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA LOS SILICATOSLOS SILICATOS ● Polimerización ● Estructuras básicas Nesosilicates ● Estructuras básicas Subclases ● Nesosilicatos Sorosilicates ● Nesosilicatos ● Sorosilicatos ● Ciclosilicatos Cyclosilicates Inosilicates ● Inosilicatos ● Filosilicatos ● Tectosilicatos● Tectosilicatos Phyllosilicates Inosilicates aniones cationes Inosilicates OH- Li+,B3+, Be2+ xx (Klein & Hurlbut,1977) Tectosilicates
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA NESOSILICATOSNESOSILICATOS t t d l t estructura del olivino ● Tetraedros aislados: (SiO4)4- estructura del granate Tetraedros aislados: (SiO4) ● Empaquetamientos densos ● Alta densidad y dureza ● Poca sustitución Si-Al en los tetraedros
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA C NESOSILICATOS Olivino (Mg,Fe)2SiO4 Rom Rocas ígneas básicas yRocas ígneas básicas y ultrabásicasultrabásicasOlivino (Mg,Fe)2SiO4 ultrabásicas.ultrabásicas. Granates (Mg,Fe,Mn,Ca)3 (Fe3+,Cr,Al)2Si3O12 Cub Metamorfismo. Skarn.Metamorfismo. Skarn. EclogitasEclogitas Andalucita Al2SiO5 Rom Metamorfismo regional yMetamorfismo regional y de contactode contacto Sillimanita Al2SiO5 Rom Metamorfismo gradoMetamorfismo grado altoalto Cianita Al2SiO5 Tric Metamorfismo altaMetamorfismo alta presiónpresión Estaurolita Fe2Al9O6(SiO4)4 Mon Metamorfismo regionalMetamorfismo regional Estaurolita (O,OH)2 Mon de grado mediode grado medio--altoalto
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA SOROSILICATOS C SOROSILICATOS ● Dobles tetraedros: (Si2O7)6- ● Comunmente también contienen tetraedros aislados (SiO4)(SiO4) ● Los más comunes son del grupo de la epidota Epidota Ca(Fe,Al)Al2O(SiO4) (Si2O7)(OH) Mon Metamorfismo regional yMetamorfismo regional y de contacto.de contacto. Metamorfismo de lataMetamorfismo de lata LawsonitaLawsonita CaAl2(Si2O7)(OH)2·H2O Róm Metamorfismo de lataMetamorfismo de lata presiónpresión Vesubianita Ca10(Mg,Fe)2Al4(SiO4)5 (Si2O7)2(OH)4 Tet Metamorfismo de calizas.Metamorfismo de calizas. Skarn.Skarn.( 2 7)2( )4
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA CICLOSILICATOS C CICLOSILICATOS ● Anillos de 3, 4 o 6 tetraedros (SiO3). Comunmente 6. ● Moderada densidad (2.6-3.2) y elevada dureza (7-8)elevada dureza (7-8). ● Pobre exfoliación.n=3 n=4 n=6 n(SiO3)4- n=6 Accesorio en granitos yAccesorio en granitos y Berilo Be3Al2(Si6O18) Hex Accesorio en granitos yAccesorio en granitos y pegmatitas. Gemapegmatitas. Gema CordieritaCordierita (Mg,Fe)2Al4Si5O18·nH20 Róm Metamorfismo térmico yMetamorfismo térmico y regionalregionalgg Turmalina (Na,Ca)(Li,Mg,Al)3(Al,Fe,Mn)6 (BO3)3(Si6O18)(OH)4 Trig Accesorio en granitos,Accesorio en granitos, pegmatitas, esquistospegmatitas, esquistos
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA C INOSILICATOS ► Piroxenos ● Estructura con cadenas unicas de tetraedros: (SiO3)● Estructura con cadenas unicas de tetraedros: (SiO3) ● Enlace entre cadenas mediantes cadenas octaédricas de cationes (Mg, Fe, Ca, Na) ● Simetría rómbica o monoclínica ● Generalmente poca sustitución Si-Al en los tetraedros ● Amplio desarrollo de soluciones sólidas y variación composicional ● Característica exfoliación a aprox 90º● Característica exfoliación a aprox. 90º cadena tetraédrica desarrollo de 2 sistemas de exfoliación a ~ 90º cadenas octaédricas
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA C INOSILICATOS ► Piroxenos diópsido R í bá iR í bá i Enstatita (Mg,Fe) SiO3 Róm Rocas ígneas básicas yRocas ígneas básicas y ultrbásicas.ultrbásicas. Diópsido CaMgSi2O6 Mon Metamorfismo. Skarn.Metamorfismo. Skarn. Augita (Ca,Mg,Fe)2(Si,Al)2O6 Mon Metamorfismo regional yMetamorfismo regional y de contactode contacto Egirina NaFeSi2O6 Mon Metamorfismo grado altoMetamorfismo grado alto augita egirina Jadeita NaAlSi2O6 Mon Metamorfismo altaMetamorfismo alta presiónpresión Espodumena LiAlSi2O6 Mon PegmatitasPegmatitas
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA INOSILICATOS ► Anfíboles C INOSILICATOS ► Anfíboles ● Estructura con cadenas dobles de tetraedros: (Si4O11)Estructura con cadenas dobles de tetraedros: (Si4O11) ● Enlace entre cadenas mediantes cadenas octaédricas de cationes (Mg, Fe) y cationes grandes (Na, Ca) ● Simetría rómbica o monoclínica ● Generalmente poca sustitución Si-Al en los tetraedros● Generalmente poca sustitución Si-Al en los tetraedros ● Gran complejidad química y variaciones composicionales con soluciones sólidas muy amplias ● Característica exfopliación a aprox. 120º doble cadena tetraédrica desarrollo de 2 sistemas de exfoliación a ~ 120º estructura
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA INOSILICATOS ► Anfíboles C INOSILICATOS ► Anfíboles C i t it Metamorfismo regionalMetamorfismo regional Cummingtonita (Mg,Fe)7Si8O22(OH)2 Rom Metamorfismo regionalMetamorfismo regional grado mediogrado medio Tremolita Ca2Mg5Si8O22(OH)2 Mon Metamorfismo regionalMetamorfismo regional y de contactoy de contacto Actinolita Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 Mon Metamorfismo regionalMetamorfismo regional y de contacto gradoy de contacto grado bajobajo “H bl d ” Ca2(Fe4(Al,Fe))(Si,Al)8O22 Rocas ígneas yRocas ígneas y “Hornblenda” Ca2( e4( , e))(S , )8O22 (OH,F)2 Mon Rocas ígneas yRocas ígneas y metamórficasmetamórficas Glaucofana Na2(Mg3Al2)Si8O22(OH)2 Mon Metamorfismo altaMetamorfismo alta presiónpresión Riebeckita Na2Fe3Fe2)Si8O22(OH)2 Mon Granitos alcalinos yGranitos alcalinos y sienitassienitas
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA FILOSILICATOS C FILOSILICATOS c. octaédrica c. tetraédrica tipo 1:1 interlámina tipo 2:1 ● Estructura laminar ● Capa tetraédrica: (Si4O10). Sustitución Si-Al. ● Capa octaédrica: normalmente Al y Mg ● Interlámina: cationes grandes K, Na, Ca ● Exfoliación perfecta Dureza baja● Exfoliación perfecta. Dureza baja
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA C TOSOSILICATFILO
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA TECTOSILICATOS C TECTOSILICATOS ● máximo grado de polimerización ● presencia de cationes grandes K, Na, Ca ● densidad baja (2-2 7) dureza media-alta FAMILIAS MÁS IMPORTANTES ● grupo de la sílice ● feldespatos ● feldespatoides● densidad baja (2-2.7), dureza media-alta ● brillo vítreo ● feldespatoides ● zeolitas
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA TECTOSILICATOS : Grupo de SiO2 C TECTOSILICATOS : Grupo de SiO2 Cuarzo www.quartzpage.de silexcalcedoniaópalo
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA TECTOSILICATOS: FELDESPATOS FELDESPATOS ALCALINOS Albita Ortoclasa NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8 eol.ucsb.edu PLAGIOCLASAS Albita Anortita www.ge Granito NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA TECTOSILICATOS: Feldespatos alcalinosTECTOSILICATOS: Feldespatos alcalinos T tTemperatura Sanidina KAlSi3O8 MonSanidina FELDESPATOS POTÁSICOS KAlSi3O8 KAlSi3O8 Tric Mon Microclina Ortoclasa Ortoclasa Microclina
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA TECTOSILICATOS: FELDESPATOS ► PlagioclasasTECTOSILICATOS: FELDESPATOS ► Plagioclasas zonación composicional (microscopio) Albita Anortita NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8 serie composicional contínua maclas multiples (microscopio)macla de la albita
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ► NO SILICATOS CLASE MINERAL FÓRMULA SIST. INTERÉS ELEMENTOS Oro Au Cúb mena de Au Plata Ag Cúb mena de Ag Cobre Cu Cúb aleaciones Elementos Platino Pt Cúb catalizador Azufre S Róm indust. química G fit C H l b i t f t iGrafito C Hex lubricante, refractario Diamante C Cúb gema, abrasivo Grafito Oro Cobre Azufre Diamante Plata
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ► NO SILICATOS Galena PbS Cúb mena de Pb SULFUROS Sulfuros Esfalerita ZnS Cúb mena de Zn Cinabrio HgS Trig mena de Hg Pentlandita (Ni,Fe)9S8 Cúb mena de Ni( , )9 8 Pirita FeS2 Cúb prod. sulfúrico Molibdenita MoS2 Hex mena de Mo C l i it C F S T t d CCalcopirita CuFeS2 Tet mena de Cu Pirita Esfalerita Calcopirita Galena Cinabrio
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ► NO SILICATOS ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS CLASE MINERAL FÓRMULA SIST. INTERÉS Hematites Fe2O3 Trig mena de Fe, pigmento ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS Óxidos 2 3 g , p g Ilmenita FeTiO3 Trig mena de Ti Corindón Al2O3 Trig gema, abrasivo M tit F O Cúb d FMagnetita Fe3O4 Cúb mena de Fe Cromita Cr2FeO4 Cúb mena de Cr Pirolusita MnO2 Tet mena de Mn Hidróxidos Goethita FeO.OH Róm mena de Fe Gibbsita Al(OH)3 Mon mena de Al Hematites Magnetita Corindón Goethita
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ► NO SILICATOS OTRAS CLASES MINERALES ( 1) CLASE MINERAL FÓRMULA SIST. INTERÉS Halita NaCl Cúb sal indust química OTRAS CLASES MINERALES (parte 1) Halogenuros Halita NaCl Cúb sal, indust. química Silvita KCl Cúb fertilizante Fluorita CaF2 Cúb indust. química y acero Carbonatos Calcita ♦ CaCO3 Trig calizas Dolomita ♦ CaMg(CO3)2 Trig dolomías Magnesita MgCO3 Trig refractarioMagnesita MgCO3 Trig refractario Halita Fluorita Calcita DolomitaHalita Fluorita Calcita
  • MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ► NO SILICATOS Barita BaSO4 Róm en sondeos OTRAS CLASES MINERALES (parte 2) Sulfatos Anhidrita CaSO4 Róm cemento Yeso CaSO4.2H2O Mon escayola, cemento Celestina SrSO Róm fuente de SrCelestina SrSO4 Róm fuente de Sr Wolframatos Scheelita CaWO4 Tet mena de W Fosfatos Apatito Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) Hex fertilizante, min. acces. Scheelita Apatito Barita Yeso Celestina
  • MINERALOGÉNESIS MAGMA MAGMA • Material fundido silicatado • Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, H, O • Rango de temperatura: 650-800 ºC (magmas ácidos) a 1000-1200 ºC (magmas básicos) ● Solidificación en el interior de la corteza (plutones) o en el exterior (volcanes)
  • MINERALOGÉNESIS MAGMAMAGMA Cristalización ● En el magma existen grupos aniónicos (en forma de poliedros de coordinación): ej. (Si,Al)O4, n(SiO3), (MgO6)4 3 6 ● se agrupan en “clusters” (“racimos”) ● representan núcleos de cristalización y “bloques” para la cristalización de silicatos objective earth unil chsilicatos Minerales ígneos más comunes objective-earth.unil.ch Minerales ígneos más comunes SilicatosSilicatos ● plagioclasa, feldespatos K, cuarzo ● olivino roca plutónica ● augita, ortopiroxeno, hornblenda ● biotita ● nefelina, leucita “clusters” (Lee,1964) roca volcánica
  • MINERALOGÉNESIS SO C O S C OS SSOLUCIONES ACUOSAS ORIGEN DE LAS SOLUCIONES ● magmático ● metamórfico● metamórfico ● aguas “fósiles” ● aguas superficiales o meteóricas ● es común la mezcla de soluciones SOLUCIONES HIDROTERMALES (Hoef, 1987) ● Rango de temperatura: ≈ 50-600ºC ● Composición: soluciones salinas de composición y concentración variable (3-50%): Cl, Na, K, Ca, Mg, CO2... t t d t l i l j l bl● transporte de metales como iones complejos solubles (CuCl2-, AuCl2-, Cu(HS)2-)
  • MINERALOGÉNESIS PRECIPITACIÓN A PARTIR DE SOLUCIONES ACUOSASPRECIPITACIÓN A PARTIR DE SOLUCIONES ACUOSAS minerales hidrotermales comunes: - silicatos: cuarzo, calcita SOLUCIONES HIDROTERMALES Precipitación ● descenso de temperatura ● descenso de presión (ebullición) ● reacciones químicas solución roca , - halogenuros: fluorita, - sulfuros: pirita, calcopirita, esfalerita, galena óxidos: hematites magnetita● reacciones químicas solución-roca (pH, Eh, adición de componentes) ● mezcla de aguas - óxidos: hematites, magnetita, casiterita - elem. nativos: oro, plata SOLUCIONES ACUOSAS FRÍAS minerales comunes : - sulfatos: anhidrita, yeso, - halogenuros: halita, silvita, - carbonatos: calcita, magnesita,carbonatos: calcita, magnesita, dolomita - silicatos: minerales arcillosos Britannica.com
  • MINERALOGÉNESIS GASES Ejemplos azufre nativo Sublimación de gases volcánicos - azufre nativo - sulfuros: cinabrio (Hg), galena (Pb), rejalgar As, oropimente (As) - halogenuros: halita (Na), silvita (K)
  • MINERALOGÉNESIS REACCIONES EN ESTADO SÓLIDO incremento de P-T / deformaciónREACCIONES EN ESTADO SÓLIDO PROCESOS METAMORFICOS ● Intervalo de temperatura: desde unos 200ºC hasta el inicio de la fusión (>650ºC) ● Intervalo de presión muy variable ● La presencia de H2O tiene efecto catalítico y de medio de transporte ● Proceso esencialmente isoquímico Cambios mineralógicos y/o texturales www.indiana.edu
  • MINERALOGÉNESIS REACCIONES EN ESTADO SÓLIDO Cianita REACCIONES EN ESTADO SÓLIDO Sillimanita A+B C Andalucita Minerales metamórficos más comunes campos de estabilidad Minerales metamórficos más comunes Silicatos ● granate, estaurolita, cloritoide, andalucita, sillimanita, cianita objective-earth.unil.ch ● moscovita, biotita, clorita ● hornblenda, actinolita, glaucofana clinopiroxeno Na ● epidota● epidota
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA PRINCIPALES TÉCNICAS DE ESTUDIOPRINCIPALES TÉCNICAS DE ESTUDIO • Microscopía Óptica - Luz Transmitida Luz Reflejada- Luz Reflejada • Difractometría de Rayos X • Microscopía electrónica - Microanálisis mediante microsonda de electrones I á l ó i- Imágenes electrónicas
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica MICROSCOPIO DE LUZ TRANSMITIDA (POLARIZACIÓN)MICROSCOPIO DE LUZ TRANSMITIDA (POLARIZACIÓN) • Ocular: aumentos 8x a 12x • Objetivos: 2,5/4x, 10x, 40/50x / / Polarización de la luz • Aumentos totales: 20/40 → 100 → 400/500
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica CRISTALES ANISÓTROPOSCRISTALES ANISÓTROPOSMATERIALES ISÓTROPOS Sistemas: • Rómbico • Monoclínico • Triclínico Sistemas: • Tetragonal • Trigonal • Hexagonal Sistema cúbico y materiales amorfos V3 g V1 V1 V2 V1 V2 V1 V1 V1 V=velocidad de propagación de la luz
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica C R li Relieve R li lt Índice de refracción. Relieve n=Vaire/Vmineral Relieve bajo Relieve moderado Relieve muy alto sillimanita Pol titanita
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica Color y pleocroísmo C Color y pleocroísmo Pol biotitacalcita Color de interferencia Analiz. Pol cuarzo moscovitacalcita
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica C Ángulo de extinción Pol Analiz. Pol yeso augita
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica C Figura de interferencia y signo óptico Minerales niá icos Analiz. L. Bertrand Minerales uniáxicos: Sistemas Tetragonal, Trigonal y Hexagonal Minerales biáxicos: Pol Minerales biáxicos: Sistemas rómbico, monoclínico y triclínico Isogiras Uniáxico Biáxico eje óptico Isocromáticas
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica MICROSCOPÍA ÓPTICA CON LUZ REFLEJADAMICROSCOPÍA ÓPTICA CON LUZ REFLEJADA Minerales opacos en LTMinerales opacos en LT calcopirita trayectoria de la luz pirita Microscopio de luz reflejada (polarización)(polarización) molibdenita
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Difracción de Rayos X Difractómetro de rayos X● Longitud onda rayos (λ) de 0,01 a 10 nanómetros ● Rango utilizado ~ 0,07 a 0,19 nanómetros rayos X incidentes Preparación de una muestra pulverizada rayos X incidentes
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Difracción de Rayos X Pirita cúbico DIFRACTOGRAMA Fayalita rómbicorómbico
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Difracción de rayos X CRISTAL ÚNICO Diagrama de Laue
  • H d l t MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía electrónica SEM TEM Haz de electrones Muestra emisión radiaciones analizables EMP Microscopio electrónico de barrido Microscopio electrónico de transmisión Microsonda electrónica
  • No se puede mostrar la imagen. Puede que su equipo no tenga suficiente memoria para abrir la imagen o que ésta esté dañada. Reinicie el equipo y, a continuación, abra el archivo de nuevo. Si sigue apareciendo la x roja, puede que tenga que borrar la imagen e insertarla de nuevo. serpentina MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía electrónica de barrido p ópalo y cristobalita clorita-cuarzo Dickita IMÁGENES DE ELECTRONES SECUNDARIOS (SEI)
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía electrónica de transmision C Imágenes deImágenes de alta resolución Difracción de electrones Putnis, 1992
  • MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microsonda electrónica Microanálisis químicoMicroanálisis químico •Análisis puntual •Perfil Mapa composicional 50 μm RodoniteO Mapa de distribución de elementos
  • RECURSOS WEB ● Cursos de Cristalografía y Mineralogía. Universidad Nacional de Educación a Distancia. http://www.uned.es/cristamine/inicio.htmp ● Mineralogy 4 Kids. Mineralogical Society of America. http://www.minsocam.org/MSA/K12/K_12.html ● IMA Database of Mineral Properties. RRUFF Project in partnership with the IMA. http://rruff.info/ima/ ● The mineral and locality database.y http://www.mindat.org/index.php ● Mineralogy Database. http://www.webmineral.com/p ● Atlas minéralogique. BRGM France http://webmineral.brgm.fr:8003/mineraux/Main.html ● Óptica mineral. Univ. de Jaén y de Granada. http://geologia.ujaen.es/opticamineral/ ● Common minerals in igneous, metamorphic, and sedimentary rocks under the microscope. John Longshore, HSU Geology Dept. http://sorrel.humboldt.edu/~jdl1/minerals.list.html