MINERALOGÍA I
Minerales: componentes básicos de las rocas
Composición de los minerales
Estructura de los minerales
Clasificación de los minerales
Propiedades físicas de los minerales
MINERALES: COMPONENTES BÁSICOS DE LAS ROCAS
Mineralogía: Rama de la geología que se dedica al estudio de los mineralesMinerales: componentes básicos de las rocas
Mineral: cualquier sólido inorgánico natural que posea una estructura interna ordenada y una composición química definida (puede variar según unos límites).
Para que se considere un mineral, debe presentar las siguientes características:
- origen natural (una sustancia creada por el hombre no es un mineral, aún aquellas que cumplen las otras características. Por ejemplo, el diamante sintético no sería un mineral)
- inorgánico (cualquier estructura viva u orgánica no es un mineral, ej: carbón)
- sólido (el mercurio en estado líquido no sería un mineral)
- estructura interna ordenada (las sustancias vítreas tienen una estructura interna no cristalina y por lo tanto no son minerales. El ópalo -sílice amorfa- sería un mineraloide ya que no posee estructura interna ordenada)
- una composición química definida.
Rocas tiene un definición menos precisa: cualquier masa sólida de materia mineral, o parecida a mineral, que se presenta de forma natural como parte de nuestro planeta .
Pocas rocas están compuestas de un solo mineral: ej. Caliza (calcita).
La mayoría de las rocas aparecen como agregados de minerales (pueden estudiarse individualmente)
Unas pocas rocas están formadas de materia no mineral: obsidiana y pumita (son sustancias vítreas no cristalinas, y el carbón (restos orgánicos sólidos)
COMPOSICIÓN DE LOS MINERALES
Se conocen más de 3.000 minerales en la Tierra (cada año 20 o 30 más). Cada uno con una composición química y estructura interna.
Se conocen 112 elementos (92 de forma natural)
Al fin y al cabo, los minerales están formados por átomos, que son las unidades estructurales más pequeñas que conservan las características de los elementos. Los elementos son los componentes básicos de los minerales, y no son más que el cúmulo de átomos eléctricamente neutros, todos con el mismo número atómico.
Algunos minerales están formados por un solo elemento (oro, azufre).
La mayoría están formados por una combinación de 2 o más elementos, por ello se les denomina compuestos.
Sólo una docena de ellos son los que conforman la mayoría de los minerales.
El 98% de la corteza terrestre está formada por 8 elementos químicos: O (46,6%), Si (27,7%), Al (8,1%), Fe (5,0%), Ca, Na, K, Mg
Los más abundantes son el O y el Si que se combinan para formar los SILICATOS (el grupo mineral más común. Constituyen más del 90% de los minerales de la corteza terrestre.
ESTRUCTURA DE LOS MINERALES
La estructura cristalina de un mineral viene determinada por la carga de los iones que intervienen, pero sobre todo por su tamaño.
Cada ion de carga positiva se rodea por el mayor número de iones negativos que puedan acomodarse para mantener la neutralidad eléctrica general y viceversa.
Todas las muestras de un mineral concreto contienen los mismos elementos reunidos en la misma disposición interna. Sin embargo, algunos elementos son capaces de reunirse de más de una manera. Por ello dos minerales con la misma composición química pueden tener diferentes propiedades. Minerales de este tipo se les llama polimorfos (grafito y diamante).
La transformación de un polimorfo en otro se denomina cambio de fase. En la naturaleza este caso en algunos minerales al cambiar las condiciones ambientales: Al aumentar la profundidad, el olivino se transforma en espinela (manto).
Otro caso: calcita y aragonito: misma composición química pero distinta forma.
Calcita: se forma a través de procesos bioquímicos y es el principal consituyente de la caliza
Aragonito: se forma en los manatiales termales y en las perlas y conchas de organismos marinos. Es más inestable y se transforma en calcita (es raro encontrar aragonito en rocas de más de 50 m.a.).
CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES
La clasificación se puede realizar atendiendo a muy diversos criterios, desde su proceso de formación en la Naturaleza hasta su tipo de cristalización, pasando por el que se basa en su composición química. Este último es el sistema más empleado y siguiéndolo pueden distinguirse ocho clases principales.
Clase I.- Elementos (ej.: azufre).
Clase II.- Sulfuros (ej.: pirita).
Clase III.- Halogenuros (ej.: fluorita, halita).
Clase IV.- Óxidos e hidróxidos (ej.: cuarzo y hematita).
Clase V.- Nitratos, carbonatos y boratos (ej.: calcita).
Clase VI.- Sulfatos (ej.: yeso).
Clase VII.- Fosfatos (ej.: apatito).
Clase VIII.- Silicatos (ej.: mica y feldespato).
Imágenes de las diferentes clases de minerales
http://es.geocities.com/minerohobby/classes.html
Clase I: elementos nativos
Son minerales que se presentan como elementos aislados, sin combinar con otros. Atendiendo a sus caracteres más generales pueden agruparse en tres apartados:
Metales nativos
oro, plata, platino, cobre, plomo, iridio, osmio, hierro y ferroníquel.
Entre sus propiedades hay que citar que presentan simetría cúbica, elevada conductividad térmica y eléctrica, brillo típicamente metálico, dureza baja, ductilidad y maleabilidad.
Semimetales nativos
Incluyen el arsénico, antimonio, bismuto, selenio y teluro. Los tres primeros cristalizan en el sistema hexagonal, mientras que los dos últimos lo hacen en el trigonal. Presentan un enlace intermedio entre el metálico y el covalente, una fragilidad mayor que la de los metales y una conductividad más baja.
No metales nativos
Incluyen el azufre y el carbono, este último en sus dos formas de diamante y grafito.
El azufre tiene una dureza y un punto de fusión muy bajos, y cristaliza en el sistema rómbico. El diamante cristaliza en el sistema cúbico, tiene una dureza muy elevada, gran estabilidad química y baja conductividad eléctrica. El grafito cristaliza en el sistema hexagonal, es muy blando y tiene elevada conductividad.
Clase II: sulfuros
Incluye un amplio grupo de minerales formados por la combinación del azufre con un elemento metálico. También se incluyen en este grupo unos pocos minerales que en lugar de azufre llevan arsénico, antimonio, bismuto, selenio o teluro.
Aunque es difícil mencionar unas características generales, se puede decir que normalmente son minerales opacos, de dureza entre 1 y 6 y de gran importancia económica como mena de los metales que los forman.
Los principales integrantes del grupo son:
Argentita (Ag2S): de ella se extrae plata.
Blenda (ZnS): se utiliza para la obtención de cinc.
Calcopirita (CuFeS2): para la obtención industrial de cobre.
Calcosina (Cu2S): para la extracción de cobre.
Cinabrio (HgS): para la obtención de mercurio.
Estibina o antimonita (Sb2S3): para la extracción de antimonio.
Galena (PbS): principal mena de plomo.
Pirita (FeS2): sobre todo para la producción de ácido sulfúrico.
Rejalgar (AsS): para la obtención de anhídrido arsenioso y para dar la coloración blanca brillante a los fuegos artificiales.
Clase III: haluros
Están formados por la combinación del cloro, flúor, bromo o yodo con metales, dando cloruros, fluoruros, bromuros y yoduros, respectivamente.
Todos ellos poseen una estructura cristalina con enlaces iónicos puros, tienen una dureza y un peso específico bajo y sus conductividades eléctrica y térmica son reducidas. El punto de fusión varía desde moderado a elevado. Presentan un brillo vítreo o nacarado poco intenso, son en su mayoría incoloros y muchos se solubilizan en agua.
Atacamita (Cu2(OH)3CI): ocasionalmente para la obtención de cobre.
Carnalita (KMgCI 3·6H2O): como fertilizante potásico y para la extracción de magnesio, potasio, cloro y otros.
Fluorita (CaF2): empleada en multitud de industrias.
Halita (NaCI): es la sal común empleada en alimentación.
Silvina (KCI): empleado para la preparación de sales potásicas fertilizantes.
Clase IV: óxidos e hidróxidos
Incluye a los minerales formados por uno o más elementos, generalmente metálicos, combinados con el oxígeno o el agua. Son abundantísimos en la parte de la corteza terrestre expuesta a la acción de la atmósfera.
Casi todos poseen estructura cristalina, elevada dureza y punto de fusión y gran estabilidad térmica y química.
Casiterita (SnO2): se utiliza para la extracción de estaño, metal base de algunas aleaciones como latón y bronce.
Corindón (Al2O3): las variedades coloreadas y traslúcidas se consideran piedras preciosas (rubí, zafiro, amatista, to_pacio y esmeralda); el resto se emplean como abrasivo.
Cristobalita (O2Si)
Cuarzo (O2Si): posee innumerables aplicaciones, desde piedra semipreciosa y ornamental hasta para la industria cerámica, eléctrica, óptica, de precisión y otras.
Entre las variedades cristalinas que presenta se pueden citar el cuarzo lechoso, el hialino, ahumado, azulado, citrinol, la amatista, el cuarzo rosa, el ojo de tigre, ojo de gato, venturina, el ágata, la calcedonia, el jaspe, sílex, pedernal y xilópalo.
Cuprita (OCu2): se suele utilizar para la extracción de cobre, aunque los cristales más transparentes se tallan como piedras semipreciosas.
Hematites (O3Fe2): se emplea para la extracción de hierro, como pigmento y abrasivo.
Magnetita (O4Fe3): para la extracción de hierro, vanadio y fósforo.
Opalo (O2Si·n(H2O)): las variedades más perfectas se emplean como piedras preciosas, y el resto como material abrasivo, aislante y filtrante.
Pirolusita (O2Mn): sirve para la extracción de manganeso.
Tridimita (O2Si): interesante desde el punto de vista científico y coleccionístico.
Uraninita (O2U): importante materia prima para la extracción de uranio.
Clase V: carbonatos, nitratos y boratos
Los carbonatos están formados por el anión carbonato (CO3=) combinado con un metal. Generalmente su dureza oscila entre 3 y 5 y se pueden formar por muy diversos mecanismos.
Aragonito (CaCO3): las variedades transparentes y las alabastrinas se utilizan como piedras preciosas.
Azurita (Cu3(CO3)2(OH)2): muy apreciada como piedra ornamental y también para la extracción de cobre.
Calcita (CaCO3): los cristales más puros se utilizan para la fabricación de lentes de microscopios, el mármol como piedra de ornamentación, las calizas litográficas en estampación y, en general, para las industrias de la construcción, metalurgia, química, de fertilizantes, de barnices y otras.
Cerusita (PbCO3): mineral para la extracción de plomo y secundariamente de plata.
Malaquita (Cu2CO3(OH)2): como piedra ornamental y para la extracción de cobre.
Siderita (FeCO3): empleado en la extracción de hierro.
Los nitratos están formados por la unión del anión nitrato (NO3 -) con un metal. Son menos abundantes que los anteriores y se caracterizan por su gran solubilidad y por presentar una estructura semejante a los carbonatos.
Nitratina (NaNO3): abundante en zonas secas, sobre todo de Chile.
Los boratos están formados por la combinación de un anión borato (B407=) con un metal. Los minerales que pertenecen a este grupo son bastante raros en la naturaleza y se originan por desecación de cuencas lacustres saladas.
Bórax (Na2B4O7·10H2O): es el principal mineral para la extracción de ácido bórico.
Más imágenes de carbonatos, nitratos y boratos
Clase VI: sulfatos y wolframatos
Los minerales que pertenecen a este grupo presentan una estructura cristalina característica en forma de tetraedros con el azufre o el wolframio en el centro y los oxigenos en los cuatro vértices.
Baritina (BaSO4): principal mineral para la extracción de bario.
Epsomita (MgSO4· 7H2O): se emplea en la industria textil, del papel, del azúcar, en la preparación de productos farmacéuticos y en el curtido de pieles.
Scheelita (CaWO4): mineral para la obtención de wolframio.
Wolframita (Fe, Mn·WO4): para la obtención de tungsteno o wolframio.
Yeso (CaSO4·2H2O): las variedades de alabastro se utilizan como piedras ornamentales, mientras que el resto se emplean en la construcción, como fertilizante y como fundente cerámico.
Clase VII: fosfatos (arseniatos y vanadatos)
Minerales muy poco abundantes formados por la unión del anión fosfato (PO3-) con un metal. Los elementos integrantes del grupo son de origen magmático.
Apatito ((PO4)3Ca5(F, Cl, OH)): las variedades más bellas se emplean como piedras semipreciosas, pero la gran mayoría de los cristales tienen su principal aplicación en la industria de fertilizantes o en la de obtención de ácido fosfórico y fósforo.
Imágenes de fosfatos, arseniatos y vanadatos
Clase VIII: silicatos
Los minerales incluidos en este grupo están formados por la combinación de sílice con otros óxidos y por su abundancia constituyen el 80 por 100 de la litosfera.
Debido a la gran variedad de estructuras que presentan, esta clase se ha dividido en las siguientes subclases:
Nesosilicatos: generalmente son incoloros o de una coloración muy tenue y con una dureza y peso específico elevados.
Almandino (Fe3Al2(SiO4)3): granate empleado en joyería o como abrasivo.
Andalucita (Al2OSiO4): los cristales más transparentes se emplean en joyería, mientras que el resto son utilizados para la fabricación de elementos refractarios al calor y la electricidad.
Grosularia (Ca3Al2(SiO4)3): uno de los tipos de granates más empleado en joyería.
Olivino (SiO4(Mg, Fe)2): se suele utilizar para la extracción de magnesio o para la fabricación de refractarios, aunque las variedades transparentes también se emplean en joyería.
Piropo (Mg3Al2(SiO4)3): este mineral es otra variedad de la piedra preciosa conocida por el nombre de granate.
Topacio (Al2(OH, F)2SiO4): las variedades más puras y perfectas se utilizan como piedras preciosas.
Sorosilicatos: su estructura cristalina está formada por dos tetraedros de silicato que comparten uno de los oxígenos de un vértice.
Allanita (silicato hidratado de aluminio, calcio, hierro, magnesio y radio): sólo tiene interés científico.
Epidota tiene únicamente interés científico. (silicato hidratado de calcio, hierro y aluminio):
Hemimorfita (silicato hidratado de cinc): se utiliza para la obtención industrial de cinc.
Vesubiana (silicato hidratado de calcio, hierro, magnesio y aluminio): las variedades más transparentes se emplean como piedras preciosas.
Zoisita (silicato hidratado de aluminio y calcio): la variedad azul, que contiene cromo y estroncio, se emplea en joyería; la variedad rosada, que contiene manganeso, se emplea como piedra ornamental
Ciclosilicatos: su estructura cristalina está formada por la unión de tres, cuatro o seis tetraedros.
Berilo (Al2Be3(Si6O18)): las variedades transparentes son las apreciadísimas esmeraldas y aguamarinas. Este mineral también se emplea para la obtención industrial de berilio.
Cordierita (Mg2Al3(AlSi5O18)): si es transparente se utiliza en joyería.
Crisocola (CuSiO3·H2O)): utilizado para la extracción de cobre.
Turmalina (borosilicato de aluminio, hierro, sodio y magnesio): las variedades coloreadas y transparentes son gemas muy apreciadas en joyería, mientras que el resto se emplean para la fabricación de manómetros y de pinzas polarizantes.
Inosilicatos: su estructura cristalina está formada por grupos de tetraedros unidos entre sí, dando lugar a cadenas sencillas (piroxenos) o dobles (anfíboles), de estructura abierta o cerrada.
Filosilicatos: su estructura cristalina está formada por tetraedos unidos que dan lugar a anillos hexagonales y se disponen formando capas. El mineral final está constituido por varias de estas capas o estratos planos superpuestos. Como característica común a todos ellos se puede decir que son blandos y se exfolian en láminas.
Caolinita (Al4(OH)8Si4O10): se utiliza principalmente en la industria de la porcelana y también en la de la goma y el papel.
Micas (silicatos de aluminio y otros metales): la mica blanca se denomina moscovita, la rosada lepidolita y la negra biotita.
Serpentina (Mg6(OH)8Si4O10): se utiliza en la edificación y para revestimientos.
Talco (Mg3(OH)2Si4O10): se utiliza en las industrias de la goma, papel, textil, en los cosméticos y como colorante.
Tectosilicatos: su estructura cristalina está formada por tetraedros que se reúnen dando lugar a una red tridimensional en la que cada oxígeno es compartido por dos átomos de silicio. Entre las características generales de los minerales pertenecientes a este grupo se puede decir que, en general, son incoloros o de color blanco o gris pálido.
Feldespatos: como la ortosa y la albita.
Feldespatoides: como la leucita y la nefelina.
Zeolitas: como la natrolita y la chabasita.
Tabla de propiedades de los minerales más comunes (con imágenes)
(En inglés)
EnlacesImágenes de los diferentes minerales por orden alfabético
http://es.geocities.com/minerohobby/alfabet.html
Datos e imágenes de minerales
http://www.uned.es/cristamine/min_descr/busqueda/alfb_tb.htm
Fichas de minerales y rocas
http://www.montes.upm.es/Dptos/DptoSilvopascicultura/Edafologia/guia/Fichas/1ndiceFichas.html
