Mineralogía y rocas

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ESTRUCTURA MINERALÓGICA Y DIVERSAS ROCAS

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Mineralogía y rocas

  1. 1. TEMA 1 MINERALOGÍA Y CRISTALOGRAFÍA Materia Cristalina Elementos geoquímicos: Los elementos existen como formas puras pero la mayoría se combinan entre si para formar compuestos. De todos ellos, sólo 8 forman los elementos geoquímicos, representando el 98,5% del peso total de la corteza terrestre. Materia Amorfa: es aquella formada por átomos y moléculas desordenadas, ejemplo ópalo. Materia cristalina: átomos y moléculas están ordenados internamente. Cristal: Es aquella materia cristalina que también presenta un orden externo. Su forma y tamaño dependen de: El espacio que hayan tenido en el momento de crecer. El tiempo, cuanto más tiempo tengan para crecer más grandes. Vidrio: cuerpo que no posee orden interno; por ejemplo la obsidiana. Formación de los cristales Precipitación a partir de una disolución, por ejemplo la formación de halita. Enfriamiento de un magma, por ejemplo el cuarzo, feldespatos y mica del granito. Por sublimación de un gas, por ejemplo el azufre. La forma externa de los cristales viene determinada por su orden interno. La disposición espacial de los átomos en la estructura cristalina depende de: Tamaño Carga eléctrica Celdilla unidad: grupo más pequeño de átomos unidos entre sí que mantiene una estructura ordenada. 1
  2. 2. Sistemas cristalinos. Sistema Cristalino Ejes Ángulos entre ejes Cúbico a=b=c α = β = γ = 90º; Tetragonal a=b≠c α = β = γ = 90º Ortorrómbico a≠b≠c≠a α = β = γ = 90º Hexagonal a=b≠c α = β = 90º; γ = 120º Trigonal (Romboédrica) a=b=c α = β = γ ≠ 90º Monoclínico Triclínico a ≠ b ≠ c ≠ a α = γ = 90º; β ≠ 90º a≠b≠c≠a α ≠ β ≠ γ = 90º 2
  3. 3. Mineral. Sólido inorgánico natural homogéneo con estructura cristalina y composición definida y expresada mediante una fórmula. Propiedades de los minerales: Dureza: es la resistencia que presenta a ser rayado. Un mineral posee una dureza mayor que otro, cuando el primero es capaz de rayar al segundo. Dureza Mineral 1 Talco Se puede rayar fácilmente con la uña 2 Yeso Se puede rayar con la uña con más dificultad 3 Calcita Se puede rayar con una moneda de cobre 4 Fluorita Se puede rayar con un cuchillo de acero 5 Apatito Se puede rayar difícilmente con un cuchillo 6 Ortosa Se puede rayar con una lija para el acero 7 Cuarzo Raya el vidrio 8 Topacio Rayado por herramientas de carburo de wolframio 9 Corindón Rayado por herramientas de carburo de Silicio 10 Diamante El más duro, no se altera con nada excepto otro diamante . 1) La tenacidad o cohesión es el mayor o menor grado de resistencia que ofrece un mineral a la rotura, deformación, aplastamiento, curvatura o pulverización. Se distinguen las siguientes clases de tenacidad: a) Frágil: es el mineral que se rompe o pulveriza con facilidad. Ejemplos: cuarzo y el azufre b) Maleable: el que puede ser batido y extendido en láminas o planchas. Ejemplos: oro, plata, platino, cobre, estaño. c) Dúctil: el que puede ser reducido a hilos o alambres delgados. Ejemplos: oro, plata y cobre. Flexible: si se dobla fácilmente pero, una vez deja de recibir presión, no es capaz de recobrar su forma original. Ejemplos: yeso y talco. d) Elástico: el que puede ser doblado y, una vez deja de recibir presión, recupera su forma original. Ejemplo: la mica. 2) Fractura. Es la rotura, y lo puede hacer de diversas formas: a) Concoidea: la fractura presenta una superficie lisa y de suave curva, como la que muestra una concha por su parte interior. Ejemplos: sílex y obsidiana. b) Ganchuda: cuando se produce una superficie tosca e irregular, con bordes agudos y dentados. Ejemplos: magnetita y cobre nativo. c) Lisa: es la que presenta una superficie lisa y regular. d) Terrosa: es la que se fractura dejando una superficie con aspecto granuloso o pulverulento. 3) Exfoliación: significa que el mineral se puede separar por superficies planas y paralelas a las caras reales. Ejemplos: mica, galena, fluorita y yeso.- Laminar o fibrosa: cuando presenta una superficie irregular en forma de astillas o fibras. Ejemplo: la actinolita. 3
  4. 4. 4) Electricidad y magnetismo a) Magnetismo: consiste en atraer el hierro y sus derivados. Los imanes naturales son permanentes. La magnetita es un imán natural conocido desde tiempos muy remotos. b) 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 y, si se aplican cargas eléctricas, entonces se produce una deformación de las caras del cristal. Ejemplo: el cuarzo. c) Piroelectricidad: se producen corrientes eléctricas en el extremo de las caras cuando el mineral se somete a un cambio de temperatura. Ejemplos: cuarzo y turmalina. 5) Radiactividad: es la propiedad que poseen determinados minerales para emitir partículas de forma natural y espontánea. Ejemplo: la uraninita Clasificación de Strunz 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Clases Metales Elementos No metales Sulfuros Halogenuros Óxidos e Hidróxidos Nitratos, Carbonatos y Boratos Sulfatos Fosfatos Silicatos Sustancias orgánicas Ejemplo Oro Diamante Pirita, galena Fluorita Casiterita, Cuarzo Calcita Yeso Monacita Mica Ámbar Tipos de Silicatos: Neosilicatos son tetraedros aislados, que no comparten entre ellos ningún oxígeno por ejemplo ANDALUCITA, GRANATE, CIRCÓN y OLIVINO Sorosilicatos Formados por dos tetraedros que comparten un oxígeno. EPIDOTA Y THERVELTITA Ciclosilicatos tetraedros asociados formando un anillo de tres, cuatro o seis tetraedros. Comparten dos oxígenos. BERILO Inosilicatos Tetraedros formando cadenas sencillas o dobles. Cada tetraedro comparte dos oxígenos con el vecino en las cadenas simples. Por ejemplo los PIROXENOS como la AUGITA. Los inosilicatos de cadena doble, son dos cadenas unidas por el oxígeno del vértice de los tetraedros. A este grupo pertenecen los ANFÍBOLES como la HORNBLENDA. Filosilicatos son láminas de tetraedros en las que todos los tetraedros comparten tres oxígenos. Pertenecen a este grupos las MICAS (BIOTITA Y MOSCOVITA), el TALCO y los minerales de la ARCILLA (CAOLINITA O SEPIOLITA) Tectosilicatos Tetraedros en las tres direcciones del espacio que comparten todos sus oxígenos. CUARZO y el grupo de los FELDESPATO. Los feldespatos son un grupo de tectosilicatos. Su composición química es la de aluminosilicatos de Na, K y Ca. Se subdividen en feldespatos potásicos y feldespatos sódicos cálcicos o plagioclasas. 4
  5. 5. LAS ROCAS Una roca es un agregado natural formado por uno o varios minerales y/o mineraloides. Los elementos más abundantes de la corteza son el oxígeno (46,6 % de peso de la corteza) y el silicio (27,7 %), además del aluminio, el hierro, el calcio y el sodio y también son los componentes fundamentales de las rocas presentes en ella. Cuando las rocas están constituidas por un solo mineral (rocas monominerales) se denominan simples u homogéneas, y cuando están formadas por varios minerales (rocas poliminerales) se denominan compuestas o heterogéneas. Las rocas en su inmensa mayoría se presentan en estado sólido, aunque algunas pueden aparecer en estado líquido (como el petróleo) o incluso en fase gaseosa (como el gas natural) Características de las rocas. Podemos encontrar tres tipos de rocas en la corteza terrestre según su origen: magmáticas, sedimentarias y metamórficas. Para su estudio, en general, hay que contemplar varios parámetros. Los más importantes son: La textura. Se refiere al tamaño de los cristales que forman la roca, a la distribución de tamaños de los cristales y al grado de cristalinidad, que es la cantidad de cristales que presenta la roca. Se tiene especialmente en cuenta en las rocas magmáticas. La composición. En algunas clases de rocas se distinguen perfectamente los componentes minerales que las forman. En las rocas magmáticas y metamórficas se tiene especialmente en cuenta la proporción de sílice. Tipos de textura: • Fanerítica. Todos los cristales son reconocibles a simple vista. • Afanítica. Los cristales no son reconocibles a simple vista. En algunas rocas se pueden ver con microscopio. Por la distribución de tamaños de los cristales la roca puede ser: • Equigranular. Cuando los cristales son todos del mismo tamaño. • Inequigranular. Cuando existen cristales de diferentes tamaños. Por el grado de cristalinidad la roca puede ser: • Holocristalina. La mayoría de los componentes de la roca son cristales. • Hialocristalina. La roca se compone tanto de cristales como de vidrio. 5
  6. 6. • Holohialina. Casi toda la roca está formada por vidrio. Figura 4. Granito. Las rocas, después de formadas, pueden sufrir cambios en su estructura o en su composición y transformarse en otra roca distinta. Los procesos que dan lugar a estos cambios se denominan ciclo petrológico, ciclo geológico o ciclo de las rocas. TIPOS DE ROCAS ROCAS SEDIMENTARIAS Toda roca está expuesta a los agentes geológicos externos. Estos agentes alteran y destruyen las rocas, originando fragmentos que pueden ser transportados y, por último, sedimentados. El depósito de estos materiales se realiza en las zonas más bajas de la superficie del Planeta. Estas zonas son fondos oceánicos, o fondos de grandes lagos. A estas zonas se las denomina Cuencas sedimentarias. En ellas se produce el proceso denominado diagénesis TIPOS DE ROCAS SEDIMENTARIAS Las rocas sedimentarias pueden ser de distintos tipos: Rocas detríticas Son rocas formadas por fragmentos que provienen de la erosión de otras rocas. En muchas ocasiones podemos observarlos a simple vista e identificar la roca originaria. Estos fragmentos se denominan clastos. Ejemplos de estas rocas son las areniscas, las arcillas, las pudingas o las brechas. 6
  7. 7. Rocas calizas Formadas por carbonato cálcico, pueden tener distintos orígenes: Biológico: debido al depósito de fragmentos de seres vivos, como conchas o caparazones. Químico: debido a la precipitación de sales de carbonato disueltas en agua. Detrítico: debido a la compactación de antiguas rocas calizas. Rocas evaporíticas Provienen de la precipitación de sales al evaporarse el agua. Ejemplos son la halita (sal común) o los yesos. Este tipo de rocas forma sedimentos horizontales al precipitar, como aparece en los yesos de la imagen. 7
  8. 8. Rocas orgánicas Son rocas formadas por restos vegetales o animales, transformados en ambientes anaeróbicos (sin mucho oxígeno). Ejemplos son el carbón y el petróleo CARBÓN El carbón es un tipo de roca formada en zonas pantanosas, por la descomposición de restos vegetales. Esta descomposición es llevada a cabo por bacterias anaerobias, es decir, que viven en ambientes pobres en oxígeno. Sobre los restos vegetales habitualmente se depositan limos o arcillas que aumentan el ambiente anaeróbico, facilitando el enriquecimiento en carbono de los sedimentos. Generalmente se intercalan capas carboníferas y capas de otras rocas sedimentarias. Los tipos de carbón son: Turba Roca en la que se pueden distinguir bien los restos vegetales. Contiene menos de un 60% de carbono, lo que hace que tenga bajo poder calorífico 8
  9. 9. Lignito Se forma por compresión de la turba. Se puede distinguir algún resto vegetal. Contiene entre un 60 y un 75% de carbono. Hulla Se origina por compresión del lignito. Tiene entre un 75 y un 90% de carbono. Antracita Se forma a partir de la hulla. Contiene hasta un 95% de carbono, lo que le confiere un elevado poder calorífico. Es el carbón de mejor calidad. Aprovechamiento 9
  10. 10. Desde siempre se ha utilizado el carbón para obtener energía calorífica. En la actualidad existen grandes centrales, donde se utiliza el lignito para obtener energía eléctrica. PETRÓLEO El petróleo o aceite de roca (pétreo y óleo), es un líquido oscuro, oleaginoso, de olor fuerte y poco denso, flota en el agua. El petróleo, se origina por acumulación de plancton marino que se transforma, por bacterias, en ambiente anaerobio. En cuencas sedimentarias con alta sedimentación, como un delta de un río, por ejemplo, el plancton muerto se deposita mezclándose con capas de limos y arcillas. El enterramiento del plancton es muy rápido y así se crean las condiciones anaerobias para que las bacterias puedan actuar. Estas transformaciones dan lugar a una mezcla rica en hidrocarburos, llamada sapropel. Éste se transforma en petróleo cuando aumenta la presión y la temperatura. En los yacimientos petrolíferos suelen encontrarse capas de gas natural, petróleo y agua salada, pero todos están separados, formando capas debido a su diferencia de densidades. El petróleo queda confinado en una roca porosa llamada roca almacén. Allí se acumula porque es retenido por rocas impermeables, llamadas rocas de cobertura. Mediante perforaciones de hasta 7000 metros, tanto en tierra firme como en el mar, se puede extraer el petróleo para ser utilizado como fuente de energía, lubricante, para hacer asfalto, plásticos o pinturas. 10
  11. 11. 5. TIPOS DE ROCAS METAMÓRFICAS Cuando predomina la presión, la roca desarrolla esquistosidad, la presencia de esta nos permite clasificar estas rocas en: a) Sin esquistosidad: Aspecto granular, con textura granoblastica, caracterizada por la presencia de cristales en forma de mosaico de granos, equidimensionales. Las + importantes son: Cuarcita (Metacuarcita). Formada por metamorfismo térmico o regional sobre areniscas ricas en cuarzo. De gran dureza debido a su alto contenido en sílice. Muy empleada como material de construcción. Mármol. Formado por metamorfismo térmico de rocas carbonatadas fundamentalmente calizas. De color blanco, el resto de coloraciones se adquieren por impurezas. Utilizada en escultura, decoración y construcción. b) Con esquistosidad: Los minerales se reorganizan en planos mas o menos paralelos entre sí y perpendiculares a la dirección de presión. Se distinguen 3 texturas: Pizarrosa o lepidoblástica. De foliación delgada y plana y con cristales microscópicos. Esquistosa o nematoblástica. De foliacion + gruesa y ondulada con algunos cristales visibles a simple vista. Gneistica o porfidoblástica. Presencia de grandes cristales intercalados en bandas alternantes de biotita o cuarzo y feldespato. Principales rocas esquistosas: Pizarra. Formada por metamorfismo regional de bajo grado de rocas arcillosas pelíticas Aprovechada para techar y para las pizarras de las aulas. Filita. Similar a la pizarra, la diferencia con esta es el brillo superficial provocado por las minas. Esquisto. Formada por metamorfismo regional de grado medio sobre rocas arcillosas. Utilizada en ornamentación. Gneis. Formada por metamorfismo regional de alto grado sobre granito o rocas sedimentarias detríticas utilizada en construcción. 11
  12. 12. 1. TIPOS DE ROCAS MAGMÁTICAS 1.1. Rocas magmáticas intrusivas o plutónicas. Se forman cuando el magma (masa silicatada y fundida) solidifica lentamente a grandes profundidades en la corteza terrestre, lo que provoca una lenta cristalización de los minerales. a) Textura y yacimiento de rocas plutónicas. Presentan textura granuda, caracterizada porque sus minerales están bien diferenciados, son de tamaño similar y visibles al ojo humano. Esto es debido al lento enfriamiento del magma. Los yacimientos afloran a la superficie como resultado de la erosión de las rocas superpuestas. b) Tipos de yacimientos: Batolitos o plutones: Son grandes masas de rocas plutónicas, de contacto irregular y discordante (corta a los estratos). Pueden ocupar extensiones de más de 100 km. Lopolitos: Tienen forma de cubeta, cóncavas por la parte superior, son concordantes (paralelos con la estratificación). Lacolitos: Tienen forma denticular abombada hacia arriba, subconcordantes (concordantes por parte inferior y discordantes por la superior). c) Rocas plutónicas más abundantes en la Península Ibérica: Granito: Roca ácida, clara, rica en sílice (cuarzo) composición: cuarzo, feldespato y mica. Empleada en construcción. Sienita: Roca ácida, clara, rosada, composición similar al granito pero sin apenas cuarzo. Es bastante escasa y poco empleada en construcción. Diorita: Tiene acidez intermedia, oscura, compuesta por elevada proporción de plagioclasas, con una pequeña cantidad de feldespatos, biotita, piroxenos o anfiboles; el cuarzo suele estar ausente. Muy dura y empelada en construcción. 1.2. Rocas hipoabisales o filonianas. El magma solidifica a profundidades intermedias de la corteza terrestre, en el interior de grietas que se rellenan con magmas residuales, de forma que su composición es siempre la de los últimos minerales de la serie de Bowen: feldespato potásico, moscovita y cuarzo. a) Textura de las rocas filonianas: El proceso de enfriamiento del magma es más rápido que en las plutónicas, y presentan 3 tipos de textura: Porfídica: Se caracteriza por la presencia de grandes cristales inmersos en una masa de microcristales. Se suceden 2 fases de cristalización que ocurren a velocidades diferentes. Aplítica: Son microcristales aproximadamente del mismo tamaño. Pegmatítica: Cristales de grandes dimensiones y sin apenas pasta de relleno. Formadas por cristalización lenta de líquidos residuales de donde ya solo quedan materiales para 3 (cuarzo, feldespato y mica), 2 (feldespato y cuarzo) o 1 mineral (filones de cuarzo o feldespato). 12
  13. 13. b) Yacimientos: Diques: Son formas tubulares, largas y estrechas que cortan y atraviesan otras configuraciones rocosas. Se forman por la inyección de magma en grietas. Sills: Son formas tabulares paralelas a otras estructuras rocosas a las que no atraviesa, por lo tanto, concordantes. c) Rocas filonianas más abundantes en la Pen. Ibérica. Aplita: Composición similar al granito blanco, color blanquecino o gris claro. Escaso valor industrial por su tendencia a fracturarse. Pórfidos: Pueden ser graníticos, sieníticos y dioríticos; características similares a las del granito. 1.3. Rocas magmáticas, extrusivas, efusivas o volcánicas. El magma solidifica en el exterior de la corteza. Textura: el magma se enfría de forma brusca, lo que provoca una solidificación tan rápida, que los minerales no cristalizan bien y no se pueden distinguir. Los tipos de textura son: a) Texturas: Microcristalina: Los cristales son visibles con la lupa Hipocristalina: Los cristales se diferencian / son visibles al microscopio óptico. Vítrea: No hay formación de cristales, masa amorfa. b) Materiales arrojados por los volcanes. Pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. Los líquidos son las lavas. (Lava = Magma- gases). La masa de lava que corre como un rio siguiendo la pendiente es colada. c) Clasificación de las rocas volcánicas: Piroclásticas: Formadas por fragmentos de lava solidificada, producidos durante las explosiones volcánicas, o por la proyección a la atmosfera de lava liquida, que se consolida antes de caer al suelo. Se clasifican según su tamaño. Bombas volcánicas. Se forman por solidificación de porciones de lava, de tamaño considerable, lanzadas por el volcán. Tienen forma fusiforme debido a su giro sobre sí mismo en el aire. Bloques volcánicos: Son fragmentos grandes y angulosos expulsados ya sólidos. Lapilli (2 – 60 mm). Proyecciones del tamaño de guisantes. Puzolanas (2 mm). Similares al lapilli pero de un tamaño parecido a los granos de arena. Cenizas y polvo volcánico (< 2mm). Se originan al pulverizar la lava y pueden ser arrastradas por el viento y permanecer mucho tiempo en la atmosfera. d) Rocas volcánicas más abundantes en la Pen. Ibérica. Pumita o piedra pómez. Ácida, vacuolar, muy ligera. Empleada en cosmética, para eliminar las asperezas de la piel y para elaborar el cemento Pórtland para filtros y para la agricultura. Riolita: Rica en cuarzo con ortosa y albita y con poca biotita. Para adoquinados. Traquita. Clara, formada por feldespatos con un poco de biotita. Basalto. Roca básica, oscura, formada por olivino, piroxenos y plagioclasas. Empleada en construcción. 13

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