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.
La caracterización completa de una sustancia, implica el conocimiento de la composición química, la investigación estructural y el estudio de sus propiedades, tanto físicas como químicas. Está claro, que existen interconexiones entre todos estos aspectos. Por ejemplo, las sustancias que contienen plomo suelen tener densidad elevada, aquellas que contienen ciertos elementos de transición, suelen presentar colores característicos, las estructuras laminares implicanexfoliación perfecta en una dirección, mientras que las estructuras en cadena, implican exfoliación en dos direcciones, las oxisales presentan brillo vítreo, mientras que los elementos metálicos, los sulfuros y ciertos óxidos metálicos suelen tener brillo metálico o semimetálico. Por esto, cuando se realiza un simple examen organoléptico, llamado también examen "de visu", se puede aproximar tanto la composición, como la estructura. Pero, en realidad esto no es más que una orientación válida para una parte de los minerales (recordemos que se encuentran caracterizadas una 4500 especies y variedades) y que las posibilidades en este aspecto sólo se amplían cuando se posee una gran experiencia en la observación de minerales. Por lo tanto, para el reconocimiento de minerales se debe recurrir a procedimientos más científicos que pasan por varias etapas. Inicialmente se realiza el análisis químico, primero cualitativo y luego cuantitativo. En la mayor parte de los casos, es necesario un estudio estructural, ya que existen sustancias con composiciones muy parecidas (a veces idénticas) y la forma de diferenciarlas es mediante el conocimiento de la estructura.
La primera conclusión que debe extraerse de esto es la gran dificultad que representa el reconocimiento de los minerales únicamente mediante métodos sensoriales. Esto es algo que debe ser asumido, en primer lugar por los "expertos" en Mineralogía y también por los aficionados y demás personas que solicitan información a éstos.
Por todo lo anterior, se va a proponer una sistemática (ver figura), para la caracterización de las sustancias minerales y posteriormente profundizar en el conocimiento de las mismas.
Los primeros pasos han de darse en el propio yacimiento, al reconocer el ambiente geológico y tomar nota exacta de la ubicación. También en el mismo lugar, se pueden reconocer algunas de sus propiedades físicas (laspropiedades organolépticas). Posteriormente, en los laboratorios, se deberán estudiar las demás características y proceder a su análisis químico para conocer su composición y relacionarla con las propiedades químicas que también se determinan. A todos estos procesos, deberá complementar el estudio estructural, el cual a su vez servirá para explicar muchas de las propiedades antes observadas e, incluso, para descubrir otras nuevas.
Cuando se nos presenta una muestra geológica, es posible que se trate de una roca o de una especie mineral y generalmente no representa una gran dificultad discernir entre ambas posibilidades. Veamos brevemente ambos conceptos:
- ESPECIE MINERAL es una sustancia natural y homogénea, de origen inorgánico, con una composición definida, dentro de ciertos límites, con propiedades características y con una estructura cristalina. Algunas de las anteriores puntualizaciones presentan excepciones.
- ROCA es un agregado de diferentes minerales que se han formado juntos. Aunque, en principio, los minerales que componen una roca pueden ser muy distintos, tanto en la composición, como en la estructura, al menos tienen en común unas características termodinámicas y presentan zonas comunes en sus regiones de estabilidad. Según esto, el estudio de las rocas permite conocer numerosos datos sobre los ambientes geoquímicos en que aparecen los minerales que las integran.
La dificultad de distinguir entre una roca y una especie mineral se encuentra cuando la textura es microscópica, lo cual hace difícil ver si hay diferentes componentes.
Si la muestra es una roca, son características organolépticas las que nos van a ayudar en su identificación y posteriormente pasarán a manos de los geólogos, especialistas en Petrología, para profundizar en su conocimiento.
Cuando se trata de una especie mineral, como ya se ha dicho, existe una probabilidad, no muy alta, de un inmediato reconocimiento. Además de observar las propiedades organolépticas, es conveniente realizar algunos ensayos químicos sencillos, como por ejemplo el comportamiento ante una gota de ácido clorhídrico o un calentamiento con un mechero de gas. Esto puede darnos alguna pista, pero no suele ser más que una leve orientación, nunca determinativa.
Es muy importante también, conocer el ambiente geológico donde ha aparecido la muestra, ya que ello nos va a permitir descartar ciertas especies o variedades. Así por ejemplo, en un ambiente sedimentario no se puede pensar en encontrar olivino, hornblenda o augita. Por otro lado, hay minerales que pueden aparecer en varios ambientes, como por ejemplo el cuarzo, la calcita o los feldespatos. También es cierto que en cada ambiente, los hábitos de una misma especie mineral pueden ser distintos, ya que estos dependen en gran medida de las condiciones de formación.
Propiedades Físicas de las Sustancias Minerales
A continuación describimos las características físicas de las sustancias, particularizándolas para las sustancias minerales, especies minerales o simplemente minerales. Hay que tener en cuenta que tales características pueden clasificarse en varios grupos:
- PROPIEDADES ORGANOLÉPTICAS: Son aquellas que se pueden percibir con los sentidos, sin necesidad de instrumental. Se incluyen aquí algunas propiedades ópticas, mecánicas y térmicas de fácil apreciación mediante los sentidos. Se incluye también en este apartado al hábito pues es otra característica externa de los minerales que se aprecia mediante los sentidos.
- PROPIEDADES MAGNÉTICAS: Relacionadas con la influencia que ejercen los campos magnéticos sobre las sustancias.
- PROPIEDADES ELÉCTRICAS: Relacionadas con la influencia de la electricidad sobre las sustancias.
- PROPIEDADES TÉRMICAS: Relacionadas con la energía que las sustancias poseen e intercambian.
- RADIACTIVIDAD: Relacionada con procesos de desintegración en el núcleo de ciertos átomos que forman la materia mineral.
- PROPIEDADES ÓPTICAS: Son aquellas que se deben observar con la ayuda del microscopio petrográfico. Algunas propiedades organolépticas (como el color) se observan también con el microscopio.
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