Introducción a la Mineralogía
Introducción
La mineralogía es la ciencia de los minerales. Minerales son la unidad básica en las geociencias, aunque elementos químicos forman los minerales. La ciencia de la mineralogía trata aclarar las condiciones de la formación de los minerales, diferenciar entre variedades y modificaciones o definir nuevos minerales. También las propiedades de los minerales es enfoque de estudios. Parte de la mineralogía es la cristalografía que trata alumbrar la estructura interna - la estructura cristalina - de los minerales.
La mineralogía juega un papel importante en las ciencias de materiales, en la metalogénesis, en procesos medio ambientales y por cierto en gran parte de la petrología.
1.1 ¿Qué información nos dan las rocas?
Se quieren reconocer los minerales de los cuales las rocas están compuestas y el modo de construcción de las rocas por sus componentes principales.
Se quieren reconocer el origen de las rocas:
En el caso de las magmatitas: ¿Qué tipo de magma corresponde a la roca ígnea, por ejemplo quécomposición tiene un magma, que forma las andesitas y dónde se produce este tipo de magma? En zonas de subducción en los cinturones orogénicos y arcos insulares por la fusión parcial de la placa de corteza oceánica descendente.
En el caso de las rocas sedimentarias: ¿Cuál es la roca madre? De donde provienen los componentes, que constituyen la roca sedimentaria, por ejemplo de los clastos de un conglomerado?
En el caso de las metamorfítas: ¿Cuál es la roca de partida? Por ejemplo la roca de partida de una eclogita es una plutonita básica o volcánica sobre todo gabro o basalto.
La composición y textura de la roca puede indicar la temperatura y la presión, que dominaron durante su formación, comparando estas propiedades con rocas y minerales hechos artificialmente en el laboratorio.
1.2 ¿Cuáles son las características del mineral y del cristal, cuáles son las diferencias entre ellos?
La mineralogía es la ciencia de los minerales. Minerales son la unidad básica en las geociencias, aunque elementos químicos forman los minerales. La ciencia de la mineralogía trata aclarar las condiciones de la formación de los minerales, diferenciar entre variedades y modificaciones o definir nuevos minerales. También las propiedades de los minerales es enfoque de estudios. Parte de la mineralogía es la cristalografía que trata alumbrar la estructura interna - la estructura cristalina - de los minerales.
La mineralogía juega un papel importante en las ciencias de materiales, en la metalogénesis, en procesos medio ambientales y por cierto en gran parte de la petrología.
1.1 ¿Qué información nos dan las rocas?
Se quieren reconocer los minerales de los cuales las rocas están compuestas y el modo de construcción de las rocas por sus componentes principales.
Se quieren reconocer el origen de las rocas:
En el caso de las magmatitas: ¿Qué tipo de magma corresponde a la roca ígnea, por ejemplo quécomposición tiene un magma, que forma las andesitas y dónde se produce este tipo de magma? En zonas de subducción en los cinturones orogénicos y arcos insulares por la fusión parcial de la placa de corteza oceánica descendente.
En el caso de las rocas sedimentarias: ¿Cuál es la roca madre? De donde provienen los componentes, que constituyen la roca sedimentaria, por ejemplo de los clastos de un conglomerado?
En el caso de las metamorfítas: ¿Cuál es la roca de partida? Por ejemplo la roca de partida de una eclogita es una plutonita básica o volcánica sobre todo gabro o basalto.
La composición y textura de la roca puede indicar la temperatura y la presión, que dominaron durante su formación, comparando estas propiedades con rocas y minerales hechos artificialmente en el laboratorio.
1.2 ¿Cuáles son las características del mineral y del cristal, cuáles son las diferencias entre ellos?
| Un mineral es un conjunto (natural formado) de elementos químicos. Generalmente los elementos Si, Al, K, Na, Fe, Ca, Mg, Cl, O, (entre otros) forman el mineral. Los nombres de los minerales dependen de su formula y de su estructura atómica. Un conjunto de minerales se llama roca. El nombre de la roca depende de su génesis y del contenido en minerales. Algunas rocas son monominerálicos, es decir principalmente contienen un mineral (como la caliza la calcita.) véase Imagen mejor |  |
1.2.1 Mineral (por ejemplo: granate, cuarzo, calcita)
Colección virtual de minerales
Los minerales son componentes naturales y materialmente individuales de la corteza rígida. Definición de un mineral:
Son naturalmente formados.
Inorgánicos.
En general sólidos.
Poseen una composición química definida.
Materialmente homogéneos.
Cristalinos (con estructura atómica ordenada) o
amorfos (sin estructura cristalina, por ejemplo los vidrios naturales).
La mayoría de los minerales son cristales.
Inorgánicos.
En general sólidos.
Poseen una composición química definida.
Materialmente homogéneos.
Cristalinos (con estructura atómica ordenada) o
amorfos (sin estructura cristalina, por ejemplo los vidrios naturales).
La mayoría de los minerales son cristales.
Los minerales pueden haberse formado por procesos inorgánicos o con la colaboración de organismos por ejemplo azufre elementar, pirita y otros sulfuros pueden ser formado por reducción con la colaboración de bacterias. A veces los minerales forman parte de organismos como por ejemplo calcita, aragonito y ópalo, se pueden formarse esqueletos o conchas de microorganismos e invertebrados y apatita, que es un componente esencial de huesos y dientes de los vertebrados.
Una excepción es el Mercurio: Generalmente en condiciones atmosféricas es un liquido - pero igualmente se cuenta como mineral
El otro problema es el hielo (H2O): Muchos no lo cuentan como mineral a causa de su comportamiento diferente a otras sustancias (anomalías), pero aplicando las definiciones arriba (naturalmente formado, inorgánico, generalmente solido, homogéneo, cristalino) hielo cumple.
En muchos listados oficiales actualmente hielo es incorporado como mineral (International Mineralogical Association:
The official IMA-CNMNC List of Mineral Names o "mindat org" etc.)
Enlace del listado de minerales: http://pubsites.uws.edu.au/ima-cnmnc/imalist.htm
Mindat org: http://www.mindat.org/
1.2.2 Cristal
Los cristales muchas veces se reconocen por su belleza y simetría. Cristales cumplen algunas propiedades:
● Los cristales son formado naturalmente o son cultivado artificialmente.
● Inorgánicos u orgánicos, por ejemplo Vitamina B12
● En general sólidos.
● Materialmente homogéneos.
● Cristalinos, nunca amorfos.
● Los cristales tienen una disposición o un arreglo atómico único de sus elementos.
● Los cristales naturales poseen grados de simetría característicos los que son consecuencia del arreglo interno de los átomos que los forman.
● Los cristales son isotrópicos o anisotrópicos.
Los cristales isotrópicos tienen las mismas propiedades físicas en todas las direcciones -los cristales los cuales pertenecen al sistema cúbico son los isotrópicos, por ejemplo halita, pirita.
Los cristales anisotrópicos tienen propiedades físicas que son diferentes en distintas direcciones, por ejemplo cordierita, biotita, cuarzo. Cianita (distena) respectivamente tiene en su extensión longitudinal una dureza de 4,5 a 5 según la escala de Mohs y una dureza más alta de 6,5 a 7 en su extensión lateral.
1.2.3 Relación entre la forma externa de los minerales/cristales y su red cristalina
En algunas rocas, especialmente en las rocas cristalinas - como las plutonitas y las metamorfitas - los minerales presentan caras de cristales las cuales son superficies lisas limitadas por ángulos determinados. Estos planos lisos a menudo corresponden con planos de su red cristalina y por lo tanto reflejan la estructura cristalina del cristal.
En una micacita de mica y granate por ejemplo los granates a menudo cristalizan en su forma propia, dice que todos los planos externos de los granates corresponden con planos de su red cristalina: los granates son idiomorfos.
En un granito o una granodiorita por ejemplo se observan plagioclasas y feldespatos alcalinos limitados por algunos planos del cristal y por algunos planos de forma irregular: las plagioclasas y los feldespatos alcalinos de los granitos son 'hipidiomorfos'.
En otras rocas por ejemplo en las areniscas los minerales no presentan caras de cristales pero sí formas de fragmentos o clastos.
1.2.4 Estructura atómica de los minerales/cristales
Cada mineral y cada cristal tiene una composición constante de elementos en proporciones definidas.
Por ejemplo el diamante se constituye solo de un único elemento: el carbono C
La sal de mesa común, el mineral halita se compone de dos elementos: sodio y cloro, en cantidades iguales: NaCl. El símbolo de la halita 'NaCl' indica que cada ión de sodio está acompañado por un ion de cloro.
El mineral pirita, también llamado oro de los tontos se compone de dos elementos: hierro y azufre, pero este mineral contiene dos iones de S por cada ion de Fe. Esta relación se expresa por el símbolo FeS2. El cristal tiene una disposición o un arreglo atómico único de sus elementos. Cada cristal tiene una forma cristalina y característica producida por su estructura cristalina.
1.3 Definiciones
Homogéneo
Los minerales/cristales tienen las mismas propiedades físicas en paralelas direcciones y tienen una composición química definida y uniforme.
Cristalino
Los diferentes componentes químicos se encuentran en lugares definidos y se ordenan regularmente, formando un cristal con estructura atómica regular o con arreglo atómico ordenado.
Amorfo
Sin estructura cristalina; los vidrios volcánicos y los precipitados en forma de gel (ópalo) son cuerpos amorfos.
Isotrópico
Tienen las mismas propiedades en todas sus direcciones; los cristales cúbicos y los vidrios volcánicos son isotrópicos, por ejemplo granate.
Anisotrópico
Los cristales tienen distintas propiedades físicas en diferentes direcciones; todos los cristales excepto los cristales cúbicos son anisotrópicos, por ejemplo cuarzo, calcita.
Por ejemplo la dureza de la cianita (disten) es una característica física que difiere en distintas direcciones. Se puede rayarla en dirección longitudinal (dureza = 4,5 - 5) más fácilmente que en su dirección transversal (dureza = 6,5 - 7).
Mineral
Un elemento químico, sólido, un compuesto sólido o una solución sólida, naturalmente formado, materialmente homogéneo, por ejemplo calcita. véase : mineral.
Cristal
Un cuerpo cristalino con un arreglo ordenado de sus átomos, por ejemplo cuarzo. Véase cristal
Roca
Roca es un agregado de minerales de varios granos y rara vez es vidrio natural (obsidiana). Es formado por minerales o menos corrientemente de un solo mineral.
Sea o no sólido.
El agregado de los minerales de las rocas depende de su composición química y las condiciones distintas que dominaron durante su génesis.
La roca es heterogénea.
1. Compuesta de un solo tipo de mineral: monominerálica, por ejemplo: la piedra caliza compuesta de calcita y la arenisca pura compuesta de cuarzo.
2. Compuesta de varios tipos de minerales: Poliminerálica, por ejemplo el granito compuesto principalmente de cuarzo, feldespato, mica y otros minerales en menor cantidad como anfíbol, apatito y circón.
Suelo
Material producido por la meteorización y la acción de plantas y animales sobre las rocas de la superficie de la tierra.
Mena
Mineral del cual se puede obtener un metal que es valioso por un costo por el cual hace que el trabajo sea rentable. Una especie homogénea de un mineral lo cual sirve para extraer uno o varios metales; con valor económico, lo cual depende del tiempo y del lugar de su formación.
Una excepción es el Mercurio: Generalmente en condiciones atmosféricas es un liquido - pero igualmente se cuenta como mineral
El otro problema es el hielo (H2O): Muchos no lo cuentan como mineral a causa de su comportamiento diferente a otras sustancias (anomalías), pero aplicando las definiciones arriba (naturalmente formado, inorgánico, generalmente solido, homogéneo, cristalino) hielo cumple.
En muchos listados oficiales actualmente hielo es incorporado como mineral (International Mineralogical Association:
The official IMA-CNMNC List of Mineral Names o "mindat org" etc.)
Enlace del listado de minerales: http://pubsites.uws.edu.au/ima-cnmnc/imalist.htm
Mindat org: http://www.mindat.org/
1.2.2 Cristal
Los cristales muchas veces se reconocen por su belleza y simetría. Cristales cumplen algunas propiedades:
● Los cristales son formado naturalmente o son cultivado artificialmente.
● Inorgánicos u orgánicos, por ejemplo Vitamina B12
● En general sólidos.
● Materialmente homogéneos.
● Cristalinos, nunca amorfos.
● Los cristales tienen una disposición o un arreglo atómico único de sus elementos.
● Los cristales naturales poseen grados de simetría característicos los que son consecuencia del arreglo interno de los átomos que los forman.
● Los cristales son isotrópicos o anisotrópicos.
Los cristales isotrópicos tienen las mismas propiedades físicas en todas las direcciones -los cristales los cuales pertenecen al sistema cúbico son los isotrópicos, por ejemplo halita, pirita.
Los cristales anisotrópicos tienen propiedades físicas que son diferentes en distintas direcciones, por ejemplo cordierita, biotita, cuarzo. Cianita (distena) respectivamente tiene en su extensión longitudinal una dureza de 4,5 a 5 según la escala de Mohs y una dureza más alta de 6,5 a 7 en su extensión lateral.
1.2.3 Relación entre la forma externa de los minerales/cristales y su red cristalina
En algunas rocas, especialmente en las rocas cristalinas - como las plutonitas y las metamorfitas - los minerales presentan caras de cristales las cuales son superficies lisas limitadas por ángulos determinados. Estos planos lisos a menudo corresponden con planos de su red cristalina y por lo tanto reflejan la estructura cristalina del cristal.
En una micacita de mica y granate por ejemplo los granates a menudo cristalizan en su forma propia, dice que todos los planos externos de los granates corresponden con planos de su red cristalina: los granates son idiomorfos.
En un granito o una granodiorita por ejemplo se observan plagioclasas y feldespatos alcalinos limitados por algunos planos del cristal y por algunos planos de forma irregular: las plagioclasas y los feldespatos alcalinos de los granitos son 'hipidiomorfos'.
En otras rocas por ejemplo en las areniscas los minerales no presentan caras de cristales pero sí formas de fragmentos o clastos.
1.2.4 Estructura atómica de los minerales/cristales
Cada mineral y cada cristal tiene una composición constante de elementos en proporciones definidas.
Por ejemplo el diamante se constituye solo de un único elemento: el carbono C
La sal de mesa común, el mineral halita se compone de dos elementos: sodio y cloro, en cantidades iguales: NaCl. El símbolo de la halita 'NaCl' indica que cada ión de sodio está acompañado por un ion de cloro.
El mineral pirita, también llamado oro de los tontos se compone de dos elementos: hierro y azufre, pero este mineral contiene dos iones de S por cada ion de Fe. Esta relación se expresa por el símbolo FeS2. El cristal tiene una disposición o un arreglo atómico único de sus elementos. Cada cristal tiene una forma cristalina y característica producida por su estructura cristalina.
1.3 Definiciones
Homogéneo
Los minerales/cristales tienen las mismas propiedades físicas en paralelas direcciones y tienen una composición química definida y uniforme.
Cristalino
Los diferentes componentes químicos se encuentran en lugares definidos y se ordenan regularmente, formando un cristal con estructura atómica regular o con arreglo atómico ordenado.
Amorfo
Sin estructura cristalina; los vidrios volcánicos y los precipitados en forma de gel (ópalo) son cuerpos amorfos.
Isotrópico
Tienen las mismas propiedades en todas sus direcciones; los cristales cúbicos y los vidrios volcánicos son isotrópicos, por ejemplo granate.
Anisotrópico
Los cristales tienen distintas propiedades físicas en diferentes direcciones; todos los cristales excepto los cristales cúbicos son anisotrópicos, por ejemplo cuarzo, calcita.
Por ejemplo la dureza de la cianita (disten) es una característica física que difiere en distintas direcciones. Se puede rayarla en dirección longitudinal (dureza = 4,5 - 5) más fácilmente que en su dirección transversal (dureza = 6,5 - 7).
Mineral
Un elemento químico, sólido, un compuesto sólido o una solución sólida, naturalmente formado, materialmente homogéneo, por ejemplo calcita. véase : mineral.
Cristal
Un cuerpo cristalino con un arreglo ordenado de sus átomos, por ejemplo cuarzo. Véase cristal
Roca
Roca es un agregado de minerales de varios granos y rara vez es vidrio natural (obsidiana). Es formado por minerales o menos corrientemente de un solo mineral.
Sea o no sólido.
El agregado de los minerales de las rocas depende de su composición química y las condiciones distintas que dominaron durante su génesis.
La roca es heterogénea.
1. Compuesta de un solo tipo de mineral: monominerálica, por ejemplo: la piedra caliza compuesta de calcita y la arenisca pura compuesta de cuarzo.
2. Compuesta de varios tipos de minerales: Poliminerálica, por ejemplo el granito compuesto principalmente de cuarzo, feldespato, mica y otros minerales en menor cantidad como anfíbol, apatito y circón.
Suelo
Material producido por la meteorización y la acción de plantas y animales sobre las rocas de la superficie de la tierra.
Mena
Mineral del cual se puede obtener un metal que es valioso por un costo por el cual hace que el trabajo sea rentable. Una especie homogénea de un mineral lo cual sirve para extraer uno o varios metales; con valor económico, lo cual depende del tiempo y del lugar de su formación.
Concepto de Mineral y Primeras Nociones
1.1 Definición de Mineral
La definición de mineral ha sido, durante mucho tiempo, bastante ambigua y se han catalogado como minerales muchos materiales geológicos de diversa naturaleza. La siguiente definición especifica, de una forma muy clara, qué son y qué no son los minerales.
- ESPECIE MINERAL es una sustancia natural y homogénea, de origen inorgánico, con una composición química definida, dentro de ciertos límites, que posee unas propiedades características y que, generalmente, tiene estructura cristalina.
Para aclarar este importante concepto, se van a ir comentando todos los términos empleados.
- SUSTANCIA NATURAL: Quedan excluidas las sustancias obtenidas en los laboratorios o en las instalaciones industriales con la intervención directa del hombre, aunque tengan las características y el aspecto de los minerales. Bien es cierto que las sustancias artificiales cuya composición y características se corresponden con algún mineral son muy útiles e incluso se llegan a comercializar como minerales. Generalmente estas sustancias artificiales son más puras y de mayor perfección que los minerales correspondientes. Sí que se consideran minerales aquellas sustancias que se forman espontáneamente en instalaciones mineras o en otras obras en las que han participado los seres humanos, pero se trata de una acción humana más indirecta.
- HOMOGÉNEA: Quedan excluidas las rocas, ya que estas son un conjunto de minerales que integran un ente heterogéneo. Incluso existen rocas cuyo principal constituyente es un solo mineral (calizas o fosforitas), pero le acompañan cantidades apreciables de otras especies. El concepto de homogeneidad entendido desde el punto de vista químico implica que el mineral constituye una fase. Por lo tanto, un mineral constituye un sistema monofásico, mientras que una roca es un sistema multifásico o una mezcla, es decir, sus componentes pueden separarse por métodos físicos. El granito es una roca, mientras que el cuarzo, la ortosa y la biotita (componentes principales del granito) son especies minerales.
- ORIGEN INORGÁNICO: Quedan excluidas sustancias orgánicas tales como el carbón, el petróleo o las resinas fósiles, cuyo origen está relacionado con la transformación de materia orgánica en ambientes geológicos reductores. En numerosos tratados antiguos de Mineralogía se considera a estos materiales como minerales, cuando en realidad deben ser clasificados como rocas organógenas. Se admiten como minerales las sustancias de naturaleza inorgánica que se han formado como consecuencia de la acción de seres vivos, como ciertos nitratos, calizas o piritas.
- COMPOSICIÓN QUÍMICA DEFINIDA: Los minerales son sustancias químicas formadas por uno o más elementos. Cada sustancia tiene su fórmula química. La fórmula es la expresión cuantitativa de la composición de una sustancia. Se admite que pequeñas variaciones en la fórmula no afectan decisivamente a la naturaleza de una sustancia. Por ello, también se admite que la composición química de un mineral puede moverse dentro de ciertos límites, siempre y cuando, como ya se ha dicho, ello no cambie de forma decisiva sus propiedades y su estructura.
- PROPIEDADES CARACTERÍSTICAS: El hecho de poseer una determinada composición y una determinada estructura confiere a todas las sustancias una serie de propiedades físicas y químicas, que son la manifestación macroscópica de su naturaleza atómica y molecular.
- ESTRUCTURA CRISTALINA: Salvo en algunos casos, las sustancias presentan un ordenamiento periódico en los átomos y moléculas. Si el ordenamiento periódico permanece en todo el espacio que ocupa la sustancia, se dice que está cristalizada. Pero si no se observa una disposición periódica y ordenada de las entidades se dice que la sustancia no está cristalizada o que es amorfa. Entre ambos extremos hay posibilidades.
Hay que mencionar ciertas sustancias no sólidas en condiciones normales, cuya situación en el mundo mineral ha sido muy cuestionada (mercurio, agua, ClH, FH, SO2, SH2, SO4H2, etc.). En la actualidad la polémica parece zanjada, al no exigirse que los minerales sean sólidos y, por lo tanto, estas y otras sustancias que se encuentran en los medios naturales inorgánicos, son consideradas minerales o sustancias minerales aunque, eso sí, un tanto especiales.
Como consecuencia de la definición de especie mineral se establecen dos conceptos:
- Constituyen especies minerales diferentes las distintas estructuras que puede adoptar una misma sustancia química, la cual se dice que es POLIMORFA. Por ejemplo, el grafito y el diamante son polimorfías del carbono. Cada una de estas especies tendrá diferentes propiedades.
- Cuando dos sustancias distintas presentan estructura semejante, se dice que son ISOMORFAS. Por ejemplo, son isomorfas la halita y la silvinita.
Por otro lado en relación con las características estructurales de la materia conviene establecer la diferencia entre forma cristalina y hábito.
- FORMA CRISTALINA: Se refiere a simetría interna del cristal y está relacionada con su estructura microscópica. Es única para cada especie mineral y no depende de factores externos. También se llama grupo puntualo clase de simetría. El conocimiento de la forma cristalina no siempre es inmediato, suele ser necesario un estudio estructural. Sobre este concepto se realizarán más precisiones en la parte correspondiente a Cristalografía.
- HÁBITO: Se refiere al aspecto macroscópico que presentan los minerales, ya sea en cristales aislados, en agregados (asociaciones y maclas) o en masas. Al contrario que la forma cristalina, el hábito se encuentra condicionado por factores externos al mineral, como por ejemplo, las condiciones ambientales y de formación.
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