UNIDAD 2: Mineralogia y petrologia

 Mineralogia y petrologia

Introducción a la Mineralogia.

MINERALOGIA: Rama de la geología que estudia las propiedades físicas y químicas de todos los minerales que se encuentran en el planeta en todos sus estados de agregación 

Minerales.

Mineral es un sólido cristalino formado por procesos inorgánicos y naturales.

Características 

De acuerdo al concepto, una sustancia para ser considerada un mineral debe poseer las siguientes características:

•Sólido

•Estructura interna ordenada

•Composición química definida (varía solo dentro de estrechos límites)

•Inorgánico

•Natural

MINERALOIDE es una sustancia sólida natural que no tiene estructura cristalina.

PROPIEDADES FISICAS DE LOS MINERALES

Existen propiedades físicas de dos tipos: mecánicas y ópticas.

Las propiedades físicas mecánicas (PFM) se determinan aplicando un esfuerzo mecánico al mineral.

Las propiedades físicas ópticas (PFO) se determinan mediante la incidencia de un rayo luminoso sobre el mineral.

El Hábito y el Sistema Cristalino, que se describen a continuación, no se consideran como propiedades físicas, sino como un aspecto morfológico de los minerales.

PROPIEDADES FISICAS DE LOS MINERALES 

Los minerales presentan diferentes propiedades físicas segun el tipo de mineral que sea. En el siguiente esquema se presentan las propiedades físicas que un mineral puede llegar a tener:

HÁBITO

Es la forma y tamaño de un cristal o agregado de cristales. Se puede decir que las caras de un cristal perfectamente formado constituyen su hábito, pero también se incluyen en este término malformaciones características de cristales, distribuciones de tamaños en agregados y muchas otras características distintivas.

Es más fácil de determinar que el sistema cristalino y las siguientes son las calidades más comunes:

• Isométrico Con Aspecto Individual De Cubo;

• Tabular (Laminar) Con Aspecto Individual De Tabla O Lámina;

•Prismático (Acicular) Con Aspecto Individual De Prisma O Aguja;

•Granular Con Aspecto De Agregado De Granos;

• Botroidal (Mamelar) Con Aspecto De Agregados En Forma De Copas Invertidas; Dendrítico Con Aspecto De Agregados Con Formas De Ramas De Arboles;

• Reniforme Con Aspecto De Agregados Con Forma De Riñones; Drusa con aspecto de agregados con crecimiento radial.

TIPOS DE HÁBITOS

SISTEMA CRISTALINO

Es un sistema que agrupa a los cristales bajo ciertas leyes de simetria, las cuales son parte del estudio de una disciplina denominada Cristalografía. Existen 32 clases de simetría que pueden ser expresadas mediante fórmulas y se agrupan en 6 sistemas. Esta característica de tipo morfológico es una excelente ayuda para la identificación de un mineral pero es dificil de determinar macroscópicamente, a menos que exista un cristal con el tamaño suficiente para analizar la simetría.

Los cristalografistas reconocen seis sistemas cristalinos:

• CÚBICO representado en su forma más simple por un cubo, donde seis caras cuadradas se encuentran en ángulos rectos.

• HEXAGONAL representado en su forma más simple por un prisma hexagonal, que tiene sus bases constituidas por hexágonos y los 6 lados cuadrados o rectángulos, iguales y paralelos de dos en dos.

• TETRAGONAL representado en su forma más simple por un prisma tetragonal, el cual está constituido por 2 caras cuadradas y 4 caras rectangulares que se encuentran en ángulos rectos.

• ORTORRÓMBICO representado en su forma más simple por un prisma ortorrómbico, donde todos los lados son rectángulos y todos se encuentran en ángulos rectos.

• MONOCLÍNICO representado en su forma más simple por un cuerpo monoclínico, que consiste en tres pares de lados, de los cuales 2 pares son rectángulos y 1 par son paralelogramos.

• TRICLÍNICO representado en su forma más simple por un cuerpo triclínico, que consiste de 3 pares de paralelogramos.

PROPIEDADES FÍSICAS MECÁNICAS DE LOS MINERALES

EXFOLIACIÓN

• Es la propiedad física que posee un mineral por medio de la cual se rompe a lo largo de superficies planas. Estos planos están relacionados con los arreglos internos de los iones constituyentes. Para determinar esta propiedad se debe aplicar al mineral un esfuerzo de rotura y las superficies de rotura deben de ser planas y paralelas en una misma dirección.

• De acuerdo a la orientación la exfoliación puede ser en

1 Dirección

2 Direcciones

3 Direcciones.

• De acuerdo a la calidad de los planos de exfoliación puede ser:

• Perfecta,

• Buena,

• Regular.

FRACTURA

Esta propiedad se presenta cuando el mineral se rompe a lo largo de superficies irregulares. Para determinarla se debe aplicar un esfuerzo de rotura. Hay ciertos minerales que poseen fracturas diagnósticas.

La fractura puede tener las siguientes calidades:

• Concoidea Cuando Se Presentan Planos Cóncavos Y Convexos,

•Fibrosa Cuando El Aspecto De Los Planos Es Fibroso,

•Ganchuda Cuando Los Planos De Rotura Poseen Ganchos,

• Irregular Cuando Los Planos De Rotura Poseen Una Forma Irregular,

TENACIDAD

Es la resistencia que ofrecen los minerales cuando se les aplica esfuerzos de rotura, dobladura o corte.

Existen varias calidades de tenacidad:

• Dúctil Cuando El Mineral Se Transforma En Hilo,

• Maleable Cuando El Mineral Se Transforma En Lámina,

•Elástico Cuando El Mineral Soporta El Esfuerzo Y Regresa A Su Estado Original,

•Flexible Cuando El Mineral Se Deforma Permanentemente Debido Al Esfuerzo,

•Séctil Cuando El Mineral Se Corta Como Un Queso,

• Frágil Cuando El Mineral Se Transforma En Pedazos.

DUREZA

• Es la resistencia de la superficie tersa de un mineral a la abrasión o, lo que es lo mismo, a ser rayada. Esta propiedad está controlada por el arreglo iónico interno de los elementos y por el tipo de enlaces.

• Existe una escala de dureza hecha por el minerólogo Friedrich Mohs (1.773 1.839) que es denominada, en honor a su inventor, la Escala de Dureza de Mohs. Esta escala está representada por especies minerales que se numeran del 1 al 10 y constituyen una jerarquía cualitativa y no cuantitativa. La escala es la siguiente:

DIAMANTE

Escala práctica:

2,5 = uña

3 = moneda

5 cuchilla común o

navaja

5. APATITA

4. FIUORITA

3.CALCITA

YESO

TALCO

5,5 vidrio común

6,5 lima de acero o

placa de porcelana

CORINDON

TOPACIO

CUARZO

ORTOCLASAS

PROPIEDADES FÍSICAS ÓPTICAS

BRILLO (PFO)

• Es la apariencia de la superficie fresca de un mineral, que varía según la intensidad de la luz reflejada. Existen dos calidades generales de brillo:

• Metálico cuando el mineral tiene apariencia de metal,

•No metálico cuando la apariencia es diferente a la del metal, pudiéndose tener las siguientes categorías: adamantino, bléndeo o resinoso, córneo, graso, nacarado, sedoso, vítreo,ferroso.

COLOR

• Es la apariencia de la superficie fresca de un mineral a la longitud de onda de la luz reflejada. Las calidades de esta propiedad están dadas basándose en los nombres de los colores que existen. No se considera una propiedad diagnóstica debido a que el mismo mineral puede presentar diferente color de acuerdo a las impurezas que contiene.

RAYA

Es el color del polvo fino del mineral sobre una placa de porcelana.

Esta propiedad puede ser diferente al color y es más diagnóstica que el mismo debido a que la raya No posee el mismo color aún cuando el mineral contiene impurezas.

DIAFANIDAD

Es la apariencia que presenta un mineral en luz transmitida.

Las calidades más comunes son:

opaco cuando no se transmite luz a través del mineral,

no opaco cuando se transmite luz a través del mineral y pueden presentarse dos categorías: translúcido (cuando se transmite luz por las esquinas y bordes del mineral) y transparente (cuando se transmite luz a través de todo el mineral).

OTRAS PROPIEDADES

Las propiedades descritas pueden aplicarse a la mayoría de los minerales comunes.

Otras propiedades están asociadas solo con pocas especies minerales e incluyen:

• Susceptibilidad Magnética Como En El Caso De La Magnetita,

• Olor Como En El Caso Del Azufre,

• Gusto Como En El Caso De La Halita,

• Doble Refracción Como En El Caso De La Calcita,

• Conductividad Eléctrica Como En La Mayoría De Los Minerales Metálicos,

• Piezoelectricidad Como En El Caso Del Cuarzo

CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES

Si bien las propiedades físicas sirven para la identificación del mineral, la clasificación sistemática de ellos se basa en su composición química.

• Existen aproximadamente 2.000 minerales conocidos, pero solamente alrededor de 25 son constituyentes principales de las rocas de la corteza.

Estos minerales son conocidos como formadores de rocas y son: hematita, magnetita, limonita, cuarzo, pirita, calcopirita, galena, yeso, anhidrita, calcita, dolomita, halita, fluorita, olivino, augita, hornblenda, muscovita, biotita, clorita, talco, caolinita, ortoclasa, albita, anortita, esfalerita.

No existe ninguna sistemática para nombrar los minerales.

El nombre puede basarse en su composición química, característica física propia, localidad geográfica, nombre propio, etc. Lo único constante que existe, en la denominación de un grupo numeroso de minerales, es la terminación con ita.

Los grupos mayores de minerales, en orden jerárquico, incluyen los: silicatos, óxidos, carbonatos, sulfuros y sulfatos. Los grupos menores, también en orden jerárquico, incluyen los: elementos nativos, haluros, fosfatos y otros.

SILICATOS

Los miembros de este grupo son los más importantes formadores de rocas. Consisten predominantemente en los elementos Si y O arreglados en forma tetraédrica, con los tetraedros unidos de varias formas y a los cuales se encuentran enlazados varios iones, en su mayoría de los metales Mg, Fe, Ca, Na y K pero incluyendo en algunos casos complejos hidroxilos e iones de fluoruros.

OXIDOS

Se definen como compuestos minerales en los cuales los iones positivos, generalmente de un metal, están combinados con iones negativos de oxígeno que no forman tetraedros.

Los óxidos de interés son tres variedades de óxido de Fe (magnetita, hematita, limonita), dos óxidos de Al (bauxita, corindón) y los óxidos de Sn (casiterita), Mn (pirolusita) y U (uranita).

CARBONATOS

Este grupo de minerales contiene el radical CO3, en el cual se arreglan 3 iones de Oxígeno que rodean un ion de Carbono.

• Los minerales están constituidos por nubes de estas celdas que son rodeadas por iones de otros elementos.

• Mineralógicamente se pueden distinguir dos variedades de carbonato de calcio que se denominan calcita y aragonito, un carbonato doble de Mg y Ca arreglados en planos alternantes denominado dolomita, y los carbonatos de Cu hidratados denominados malaquita y azurita.

Tal como los sulfatos, los carbonatos son precipitados de las aguas naturales.

SULFUROS

• Es un grupo de minerales donde se combinan iones de azufre con uno o más iones metálicos. Existen cuatro minerales sulfúricos con amplia distribución y se los denomina: pirita, galena, esfalerita y calcopirita.

SULFATOS

• Constituyen un grupo de minerales que son combinaciones de complejos de iones sulfatos SO4 con iones de valencia +2, tales como calcio o bario. El mineral sulfatado más conocido es el yeso; la forma anhidra de este último es la anhidrita; el sulfato de bario es la barita o baritina.

ELEMENTOS NATIVOS

Son minerales que consisten en un sólo elemento que no se combina con ninguna otra clase de iones. Entre estos se tienen: grafito y diamante (dos variedades polimórficas de carbono), S, Au, Ag, Pt y Cu.

HALUROS

Son un grupo de minerales constituidos por lones positivos de metales, como Na, Ko Ca, unidos con un ión negativo del grupo halógeno de elementos, es decir, CI, F, Brol.

La halita es el mineral que le da el nombre a este grupo. También se encuentra aquí la fluorita.

FOSFATOS

Este grupo de minerales es importante porque contienen fósforo, que es un elemento esencial en los organismos vivos. El mineral fosfatado más común es el apatito, que se usa como fertilizante Y algunas variedades transparentes como piedras preciosas. Otro mineral fosfatado de Th (Torio) es la monacita.

OTROS

En este grupo se pueden incluir compuestos químicos que forman minerales especiales como: arsenatos, vanadatos, etc.

ROCAS

DEFINICIÓN: es una masa de material sólido inorgánico u orgánico que ocurre de manera natural y forma parte significativa de la corteza terrestre.

Esta definición incluye tanto al duro granito como al suave lodo, pero en el sentido común el término se restringe a las partes duras de la corteza.

La mayoría de las rocas son agregados de minerales, pero algunos tipos importantes no contienen o sólo contienen cantidades insignificantes de estos. Ej.: obsidiana, carbón, etc.

Las rocas son los materiales estudiados por los geólogos de campo, que diferencian un tipo de roca de otro y representan los limites o contactos en un mapa que se denomina mapa geológico.

Existen tres grupos básicos de rocas que se diferencian por su composición mineralógica y textura. Estos tipos de rocas son: igneas, sedimentarias y metamórficas.

CICLO DE ROCAS

Es una representación esquemática ciclica de los tres tipos de rocas y los procesos que llevan a su formación,

EI MAGMA, que consiste en una masa de material fundido que existe en la astenósfera terrestre, puede Inyectarse en la corteza o subir hasta la superficie a través de fracturas, sufriendo un proceso de enfriamiento denominado SOLIDIFICACIÓN que genera las ROCAS IGNEAS.

Los materiales sobre la superficie terrestre incluyen rocas igneas, sedimentos y rocas viejas de todas clases. Estos materiales son meteorizados, transportados y acumulados (sedimentados) en áreas subsidentes como cuerpos de SEDIMENTOS en un proceso que se denomina SEDIMENTACIÓN.

Después de la compactación y cementación de los sedimentos, proceso que se realiza dentro de la corteza y se denomina de manera general como LITIFICACIÓN DIAGENESIS, se generan las ROCAS SEDIMENTARIAS

A profundidades más grandes en la corteza, las rocas sedimentarías o de otro tipo sufren un proceso denominado METAMORFISMO que ocurre a gran presión y temperatura y deforma las rocas originales generando un tipo de roca conocido como ROCA METAMORFICA.

Cuando la presión y la temperatura sobrepasan los límites del metamorfismo, las rocas metamórficas sufren una FUSIÓN, y la posterior SOLIDIFICACIÓN las transforma en rocas igneas, completándose de esta manera este ciclo de rocas.

ROCAS IGNEAS

• DEFINICIÓN: es una roca formada a partir de un estado de fusión. Este tipo de roca es el más abundante en la corteza.

MAGMA se denomina al material madre de las rocas igneas y comprende un sistema complejo de silicatos fundidos con agua y otros materiales gaseosos en solución.

LAVA es el magma que sale a la superficie terrestre a través de fracturas.

Magna chamber

La composición química de la lava refleja una pequeña proporción de la composición original del magma, debido al escape de gases que sufre durante su ascenso a la superficie.

CLASIFICACIÓN ROCAS IGNEAS

• La roca ignea resultante es función de la composición original (constituyentes minerales) del magma parental y de la velocidad de enfriamiento (textura).

• Es sobre la base de estos dos parámetros, constituyentes minerales y textura, que se hacen las clasificaciones de las rocas igneas.

• De acuerdo a la composición química, las rocas ígneas se pueden clasificar de manera general en:

• Rocas máficas o básicas con alto contenido de minerales oscuros y pesados.

•Rocas intermedias con un contenido promedio de minerales oscuros y pesados y minerales claros y livianos.

•Rocas félsicas o ácidas con alto contenido de minerales claros y livianos.

De acuerdo al sitio en donde solidificaron, las rocas igneas se clasifican en dos grandes divisiones:

•Rocas igneas intrusivas o plutónicas solidificadas dentro de la corteza.

• Rocas igneas extrusivas o volcánicas solidificadas en la superficie terrestre.

En general, las rocas igneas intrusivas tienen una textura de grano grueso y se presentan en cuerpos denominados intrusivos o plutones, mientras que las rocas igneas extrusivas tienen una textura de grano fino o vitrea y se presentan en forma de capas.

• Las capas volcano-sedimentarias son cuerpos de forma tabular que se originan por la acción de dos fenómenos:

1. volcanismo, encargado de aportar los materiales (cenizas, bombas y lapilli), y

2. sedimentación, encargada de depositar los materiales y transformarlos en roc

Por lo tanto, estas estructuras también se las conoce con el nombr piroclásticas.

ROCA METAMÓRFICA

DEFICIÓN; es la roca que se forma por la alteración física y química de otras rocas bajo condiciones de alta presión y temperatura, asociadas comúnmente con profundidades de muchos miles de metros dentro de la corteza.

La formación de las rocas metamórficas tiene lugar esencialmente al estado sólido, aunque algunos procesos se desarrollan ante la presencia de gases y liquidos calientes.

Estos procesos son muy complejos y se pueden dividir en cuatro categorías: Deformación Mecánica, Recristalización, Química y Reemplazo Químico. Recombinación

En relación con los fenómenos y procesos que intervienen, se reconocen dos tipos generales y dos tipos especiales de metamorfismo.

Los tipos generales son: Metamorfismo de Contacto y Metamorfismo Regional.

Los tipos especiales son: Metamorfismo de Choque y Metamorfismo de Fallamiento.

De acuerdo a la característica textural, las rocas metamórficas se dividen en dos grandes categorías: No Foliadas y foliadas.

Las masas de rocas metamórficas tienden a retener la forma geométrica aproximada del cuerpo de roca a partir del cual se generaron.

Por lo tanto, las pizarras, esquistos, gneisses, cuarcitas y mármoles generalmente se presentan en capas.

• Estas capas pueden presentarse muy contorsionadas en forma de pliegues complejos, resultado de un metamorfismo regional. Algunas rocas han sido expuestas a varios episodios de metamorfismo a través de grandes períodos de tiempo.

En tales casos, la roca original ha sufrido tantos cambios físicos y químicos que es difícil reconocer su composición y textura originales.

ROCA SEDIMENTARIA

Etimológicamente, la palabra sedimento proviene del latin sedimentum = asentamiento.

Sedimento es todo material que se asienta o deposita a partir de aire o agua (Zumberge, 1976).

• Roca sedimentaria es la roca que se forma a partir de la litificación diagénesis (compactación sedimentos. + cementación) de los

• Los sedimentos se acumulan en tierra o en agua, generalmente en depresiones de la superficie terrestre conocidas como sedimentarias. cuencas

ORIGEN

• Los sedimentos o partículas sedimentarias tienen tamaños que varían desde fragmentos microscópicos hasta grandes bloques. Existen dos tipos de sedimentos de acuerdo a su origen: detríticos y no detríticos.

1. Sedimentos detríticos o clásticos son aquellos que se mantienen en el tamaño de las partículas durante su evolución. y se dividen y toman nombres de acuerdo al tamaño o granulometría. La escala de Wentworth es una escala granulométrica establecida en el año de 1922:

>750 mm CANTO RODADO (GRAVA)

256-4 mm GUIARRO GRAVA)

4-2 GRANULO (GRAVA)

2-1/16 ARENA

1/16-1/256 mm UMO

<1/256 mm ARCILLA

2. Sedimentos no detríticos o no clásticos son aquellos producidos por precipitación provocada inorgánicamente (sedimentos químicos) u orgánicamente (sedimentos orgánicos). En la precipitación se forman partículas sólidas a partir de soluciones, donde los elementos se encuentran en estado iónico.