Informació sobre roques i minerals.

1. Minerals i roques

2. Els minerals i les roques són
els components de l’escorça
terrestre.
La mineralogia estudia els
minerals. S’extrauen de les
mines.
La petrologia estudia les
roques. S’extrauen de les
pedreres.

3. Mineral: quars Roca: basalt

4. Els minerals (1).
 Definició de mineral: substància natural, sòlida,
inorgànica, amb una composició química
determinada i amb les seves partícules
disposades ordenadament.
 Propietats químiques i físiques dels minerals: els
minerals es diferencien uns dels altres per la
seva composició química i per les seves
característiques físiques observables com el
color, lluïssor, la densitat, la duresa...

5. Propietats escalars Propietats vectorials: depenen de
l’estructura interna del mineral
• Hàbit: és l’aparença o
forma externa en què està
cristal·litzat.
• Densitat: és la relació que
hi ha entre la massa d’un
mineral i el seu volum.
• Punt de fusió: és la
temperatura a la qual es
fon un mineral.
• Propietats mecàniques: estan relacionades
amb la cohesió: duresa, tenacitat o elasticitat,
fractura, exfoliació.
• Propietats òptiques: fan referència al
comportament dels minerals en relació amb
la llum: color, brillantor o lluïssor i
birefrigència.
• Propietats magnètiques: es relacionen amb
el comportament de certs minerals davant
d’imants de ferro.
• Propietats elèctriques: relacionen els
minerals amb el seu comportament com a
conductors elèctrics.
Propietats dels minerals

6. Cristal·lització a partir de
fluids
Transformació en estat sòlid
Tenen l’origen en una dissolució
aquosa per evaporació del
dissolvent, per refredament del
magma o per sublimació de
vapors.
Es formen quan es produeixen canvis en
les condicions ambientals, sobretot de
temperatura i pressió.
Es produeix un nou mineral a partir d’un
mineral preexistent.
Pot ser que es modifiqui l’estructura del
mineral sense variar la seva composició
o que se’n formin de nous per
transferència d’ions.
Els minerals es poden formar per dos mecanismes:

7. Els minerals (2).
 Mines: llocs de la superfície terrestre d’on
s’extrauen els minerals.
 Mineria: s’encarrega de la localització i
l’explotació dels minerals.
 Els recursos minerals, imprescindibles per la
nostra societat, són recursos no renovables.
Extracció de minerals
en mines a l’aire lliure

8. Els minerals (3).
 Tret d’algunes excepcions, els minerals per dins tenen les
molècules disposades ordenadament, d’una manera
característica i constant per cada espècie mineral.
 Les formes regulars dels minerals reben el nom de xarxa
cristal·lina i direm que formen cristalls.
 Els cristalls dels minerals els estudia la cristal·lografia.
Calcita
Cristall de sal
Xarxa cristal·lina sal

9. Cristal·lografia: xarxes de Bravais

10. Els minerals (4).
Classificació dels minerals segons la seva
composició química:
 1. Elements natius: Or, plata, sofre.
 2. Sulfurs: Cinabri, realgar,
 3. Sals haloides o halurs: Halita, silvita, fluorita
 4. Òxids i hidròxids: Pirolusita, hematites,
magnetita
 5. Carbonats: Calcita, malaquita, aragonita
 6. Sulfats: Celestina, guix, wulfenita
 7. Fosfats: apatita, piromorfita, vanadita
 8. Silicats: Quars, ortosa, moscovita, olivina

11. Elements natius: són minerals formats per un sol element químic.
Sulfurs i compostos afins: són combinacions sense oxigen de diversos
elements metàl·lics o metal·loides amb sofre, bismut, arsènic o altres.
Halurs o sals: són combinacions de metalls amb elements halògens com
el fluor o el clor, a vegades amb incorporació d’aigua.
Òxids i hidròxids: són compostos formats per la combinació de metalls
amb oxigen o amb grups hidroxil.
Carbonats, nitrats i borats: són oxisals combinades amb metalls.
Sulfats, cromats, molibdats i wolframats: són també oxisals amb
metalls, que presenten aspecte no metàl·lic i duresa baixa.
Fosfats, arseniats i vanadats: són combinacions de fòsfor, arsènic o
vanadi amb oxigen.
Silicats: són la classe mineralògica més important. Es caracteritzen pel fet
de contenir Si i O, i formen una unitat fonamental comuna a tots els
minerals del grup amb forma de tetràedre regular, anomenat tetràedre de
sílice.

15. Polimorfisme
Capacitat d’una substancia química de cristal·litzar en més d’una estructura
diferent, degut a diferències de pressió i temperatura que ordenen els àtoms
de forma diferent.
Al tenir estructura distinta, els polimorfs tenen distintes propietats físico-
químiques.
Les principals variables de les que depèn l'estabilitat d’un mineral són:
- La temperatura. Si és molt alta, pot fondre el mineral i modificar
l’estructura mineral i facilitar les reaccions amb altres compostos.
- La pressió. Si la pressió és alta, pot canviar l’estructura del mineral
obtenint minerals més densos.
- Ambient químic. Els compostos que envolten el mineral poden reaccionar
amb ell.

16. Diagrames de fases
Representació gràfica de les fases minerals d’un compost químic que
es troben en equilibri en determinades condicions de pressió i
temperatura.
Un diagrama de fases indica quin mineral és estable en unes
determinades condiciones de pressió i temperatura.
Per exemple, el diagrama de fases de l’aigua representa els tres estats
en què es pot trobar, i els intervals de pressió i temperatura en els què
és estable cadascun.

17. Sèrie polimorfa distena-andalucita-sillimanita
Els tres tenen la mateixa composició química (Al2SiO5), però la seva
estructura és distinta segons la seva formació:
•Distena (o cianita): mineral d’alta pressió.
•Sillimanita: mineral d’alta temperatura.
•Andalucita: mineral de baixa pressió i temperatura.
La gràfica mostra les condicions P/T en
les quals cristal·litza cada polimorf.

18. Sèrie polimorfa calcita-aragonito
El carbonat de calci (CaCO3) presenta dos polimorfs:
•Calcita. Cristal·litza en el sistema trigonal. És el polimorf de baixa
prensió.
•Aragonito. Cristal·litza en el sistema ortoròmbic. Es el polimorf de
alta pressió.
Si el CaCO3 cristal·litza en condicions d’alta pressió, es
forma aragonito. En canvi, si la pressió disminueix, es formarà
calcita. Per tant, l’aragonito no és estable si la pressió és baixa,
però es pot trobar a la superfície terrestre ja que pot seguir amb
l’estructura de l’aragonito si la pressió descendeix ràpidament.

19. Grafit i diamant
Tenen la mateixa fórmula química (C), però les seves propietats són
notablement diferents.
El carboni, como s’aprecia en el diagrama de fases, pot trobar-se en
forma de diamant, grafit, carboni III i líquid. El diamant es forma a altes
pressions, mentre que el grafit es formarà a baixes pressions i
temperatures variables. El diamant és molt més compacte (i per tant
més dur) que el grafit, estable en condicions atmosfèriques.

20. Els minerals. Història dels
minerals (1).
 Primeres eines de tall en l’antiguitat:
sílex (varietat del quars).
 Primers pigments: hematites,
pirolusita, limonita...
Eines fetes de sílex

21. Els minerals. Història
dels minerals (2).
 Una altra de les primeres indústries
humanes és la ceràmica, que utilitza les
argiles, mescles de minerals entre els que
hi ha la caolinita.
 Objectes ornamentals: gemmes.
 Neolític (5.000 anys a. C.): els éssers
humans comencen a fer-se sedentaris i
això dona lloc al desenvolupament de
l’agricultura. Utilització de nous materials i
noves eines.

22. Els minerals. Història
dels minerals (3).
Inici de la mineria i comerç de materials.
 La divisió del Neolític es fa en funció del
metall que més es treballava: Edat del
Coure, Edat del Bronze (aliatge de coure i
estany) i Edat del Ferro.
Pobles primitius com els caldeus, els
babilonis, els fenicis inicien la
metal·lúrgia.

23. Els minerals. Usos dels
minerals (1).
 Minerals metàl·lics o menes minerals:
destinats a l’obtenció de metalls.

24. Els minerals. Usos dels
minerals (2).
 Minerals industrials: serveixen per
obtenir diferents productes
industrials (que no siguin metalls).
Pirita

25. Els minerals. Usos dels
minerals (3).
 Minerals gemmes:
serveixen per obtenir
diferents tipus dels
elements emprats en
joieria. El més apreciat
de tots és el diamant,
carboni pur cristal·litzat.
Altres: robí, safir, àgata,
beril, maragda, ametista,
òpal...

26. Els minerals. Usos dels
minerals (4).
 Minerals
energètics:
serveixen per
a la producció
d’energia, com
ara l’urani que
es fa servir de
combustible
en les centrals
nuclears per
obtenir
electricitat.

27. Les roques (1).
 Les roques són
agregats
naturals de
minerals i són
els constituents
de l’escorça
terrestre.
 Les roques
formen els
relleus que
constitueixen la
superfícies dels
continents.

28. Les roques (2).
 Hi ha tres tipus de
roques segons el
seu origen:
 Roques magmàtiques
o ígnies.
 Roques
sedimentàries.
Roques
metamòrfiques.

29. Roques magmàtiques o ígnies.
Es formen per refredament i solidificació
de magmes de l’interior de la Terra.
 Quan els magmes es refreden lentament a
l’interior de l’escorça terrestre: roques
plutòniques. Tenen una textura cristal·lina
regular. La més abundant és el granit.
 Quan els magmes es refreden de forma
ràpida a la superfície terrestre (arriben per
l’acció dels processos volcànics): roques
volcàniques o efusives. La més abundant
és el basalt.

30. Roques sedimentàries.
 Es formen a la superfície terrestre,
en contacte amb la hidrosfera,
l’atmosfera i la biosfera.
 La seva característica més
important és la estratificació: formen
capes o estrats.
 A causa de les seves
característiques de formació, sovint
contenen fòssils.

31. Roques metamòrfiques.
 Les roques metamòrfiques
s’originen per transformació
(metamorfisme) d’altres roques ja
ben formades (sedimentàries i
magmàtiques).
 Es formen a l’interior de l’escorça
terrestre per l’acció d’elevades
pressions i temperatures.