mineralogia general

7/21/2019 Mineralogia General

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MINERALOGÍA GENERAL

INTRODUCCIÓN. La Mineralogía es la ciencia que estudia a los minerales bajo los conceptos de origen, estructurainterna, forma externa, composición, propiedades físicas y químicas, asociaciones, usos y aplicaciones.

El objetivo fundamental de la Mineralogía es dilucidar los aspectos químicos y físicos, así como laevolución geológica de la corteza terrestre. Existe una variada gama de definiciones que se tienen para mineral , desde el punto de vista geológicose considera a un sólido de origen inorgánico, con estructura interna definida y que posee propiedades físicas !uímicas "ien definidas adems de que puede ser representado medianteuna fórmula !uímica# considerndose que puede manifestarse en forma de cristales bajo condicionesfavorables. En t!rminos estrictos, lo que caracteriza plenamente a un mineral es"

• su estructura interna definida

• propiedades físicas y químicas definidas

• representación mediante una fórmula química Las otras características son tambi!n necesarias bajo ciertas excepciones. Los minerales pueden presentarse en un estado líquido como el mercurio, un mineral nativo# o el aguaque corresponde a los óxidos, estableci!ndose para !ste $ltimo como la presentación líquida delmineral %ielo. El origen inorgnico no es exclusivo para los minerales, ya que conocido es el origen del diamante, delaragonito, las fosforitas y la sílice como orgnicos. El %ec%o de que los minerales se presenten en cristales apreciables a simple vista, pone de manifiestoque tuvieron suficiente espacio, así como el tiempo y presión y temperatura adecuadas para suformación# no siendo así para los minerales micro o criptocristalinos. La estructura interna definida, esto es, el orden interatómico o interiónico tridimensional, esrepresentativa de la materia cristalina, sin embargo, si un sólido inorgnico carece de esta propiedad sele conoce como mineraloide. &ndependientemente de la localidad, una especie mineral siempre tendr las mismas propiedadesfísicas y químicas y dentro de las primeras, las propiedades ópticas son las que definen a un mineral. 'or $ltimo, la representación mediante una fórmula química, descarta a los productos de fundición y a

las aleaciones sint!ticas. La palabra mineral se deriva del latín (minare), que significa practicar la minería. La Cristalografía, es la ciencia que estudia a los cristales en su estructura interna, forma externa y lasleyes que gobiernan el crecimiento de los cristales. *u desarrollo inicial esta íntimamente ligado a laMineralogía, pero en la actualidad dada su especialización del orden en la materia, que incluye a loorgnico, se desprende y especializa como una ciencia independiente. La cual suele dividirse en cuatropartes principales"Cristalografía Geométrica, que se ocupa de la forma externa de los cristales# Cristalografía Estructural ,la cual trata de la descripción y determinación de la geometría de la estructura interna# CristalografíaQuímica, que describe y estudia la disposición estructural de los tomos o iones y las uniones entre

!stos# y la Cristalografía Física, la cual explica y describe las propiedades físicas de los cristales.

La Cristaloquímica es definida como la ciencia que estudia las relaciones entre la estructuracristalina de los cuerpos y sus propiedades físicas y químicas. El objetivo de !sta ciencia es predecir las



propiedades físicas y químicas de un cuerpo cuya estructura sea conocida, así como elaborar unasistemtica de tipos estructurales a los que se pueda asociar cierto n$mero de propiedades físicas yquímicas. Esta interrelación se puede manifestar como sigue"

“La naturaleza química m!s el tipo de enlace químico m!s el arreglo interno definido de !tomoso iones" son función directa de las propiedades físicas y químicas de los minerales#

'or otro lado, debemos de entender por cristal a un sólido %omog!neo que posee un ordeninterno tridimensional y que se encuentra delimitado por superficies planas.

+tras definiciones que debemos tener en mente son las siguientes"Roca, es una asociación armónica de minerales.Mena, es una asociación de minerales con rendimiento económico.Ganga, los minerales sin valor económico presentes en la mena.Gema, cualquier mineral, mineraloide o mineral orgnico utilizados con fines ornamentales.

LA MINRALOG!A " LA# CI$ILI%ACION#.

El desarrollo de la Mineralogía es relativamente reciente, aunque los minerales, cristales y rocasfueron los primeros materiales usados en el desarrollo de la civilización.

En la edad de piedra, las rocas o piedras se labraron en diversas formas y se emplearon paradiferentes objetivos, incluso como armas# utilizndose inicialmente sin pulir y con el tiempo se fuerondescubriendo m!todos que permitían pulimentarlas.

medida que se desarrollaba el conocimiento sobre las rocas y minerales, y fue posible obtener metales de ellos, surgiendo sucesivamente las edades del "ronce, del $ierro del car"ón%

-ebido al enorme progreso que se %a experimentado en la ciencia y en la tecnología, se %agenerado un gran aumento en el empleo de los metales y minerales, por lo que a los sucesivos periodosde progreso se les %a llamado"

Era de la má!uinaEra del motor Era del petróleoEra atómicaEra nuclear

El empleo de los minerales %a aumentado considerablemente a causa de las guerras mundiales.

dems, se %an desarrollado muc%os nuevos usos industriales para los minerales conocidos

desde %ace muc%o tiempo. omo ejemplos, se tiene al cuarzo variedad cristal de roca el cual se empleaactualmente en el control de frecuencias en modernos aparatos de radio y electrónicos# el diamante esutilizado en los rpidos y precisos procesos de mecanización de metales y otros materiales# la cianita enla preparación de porcelanas# el rutilo es una mena importante de titanio y !ste metal se caracteriza por su bajo peso específico, elevado punto de fusión y su resistencia a la corrosión, propiedadesimportantes para la fabricación de motores a reacción.

on el desarrollo de la energía nuclear, %an cobrado extraordinaria importancia todos aquellosminerales que contienen uranio o torio, tales como la uraninita y la betafita.

/ambi!n es importante recordar que para satisfacer las necesidades tecnológicas actuales, se

requieren grandes cantidades de minerales que contengan boro, litio, berilio, germanio y tierras raras0itrio, lantano, cerio, praseodimio, neodimio y samario1.

Los metales y minerales %an ayudado a crear civilizaciones dominantes. simismo, la industriaminera %a respaldado revoluciones industriales, avances tecnológicos y desarrollo económico,destacndose !stos en la economía internacional y %an servido para medir la riqueza de un país.



ctualmente los recursos minerales de una nación son la base de su poderío y depende de esosminerales en innumerables aplicaciones, desde la construcción de un edificio, la manufacturación de untelevisor, de una computadora, de un turborreactor o la puesta en órbita de un sat!lite artificial.

&I#TORIA D LA MINRALOG!A.

omo se mencionó anteriormente, el surgimiento de la Mineralogía como ciencia es

relativamente reciente, pero en la prctica de las artes mineralógicas es tan antigua como la civilización%umana. 'igmentos naturales como el rojo y el negro, obtenidos de la %ematita y de la pirolusitarespectivamente, fueron usadas en las pinturas de las cavernas de los primeros %ombres y las%erramientas de pedernal fueron instrumentos valiosos durante la edad de piedra. 'inturas en tumbasencontradas en el valle del 2ío 3ilo, realizadas %ace aproximadamente 4,555 a6os, muestrancoloraciones como el verde de la malaquita, óxidos de fierro y metales preciosos obtenidos al fundir menas y confeccionadas en delicadas gemas de lapislzuli y esmeraldas. omo la edad de piedracedió a la edad de "ronce, otros minerales como la casiterita fueron investigados, de los cualesobtuvieron nuevos metales.

*e considera que el primer trabajo escrito sobre mineralogía fue realizado por el filósofo griegoT'eofrastus ()*+ , +-* a. C./ titulado $ery Lyton del que se conserva una parte considerable, y otra

obra de !l mismo titulada %ratado de los metales que se perdió. uatrocientos a6os despu!s, 0linioregistró el pensamiento mineralógico de su tiempo. -urante los siguientes siglos, pocos trabajos sobreminerales fueron publicados, los cuales contenían erudición y consejos con poca información verídica.

El surgimiento de la Mineralogía como ciencia, bien puede ser se6alado por la obra del físicoalemn Georgius Agricola quien en 7448 publicó “&e 'e (etallica# , obra en la cual manifiesta lasprcticas mineras y metal$rgicas de aquel tiempo e incluye el primer informe verdadero de minerales.'osteriormente, en 7889, Nicolas #teno %ace un gran aporte a la ristalografía, la “Ley de laconstancia de los !ngulos interfaciales# propuesta a partir del estudio de cristales de cuarzo, en dondeindependientemente del origen, tama6o u %bito cristalino, los ngulos entre caras correspondientesson constantes.

Ms de un siglo pasó antes de que la siguiente contribución fuera %ec%a. En 7:;5 Carangeotinventó un dispositivo para medir los ngulos interfaciales de los cristales, esto es, el goniómetro decontacto. Rom1 2e L3isle, en 7:;<, %izo mediciones angulares sobre diferentes cristales, confirmandode !sta manera la ley de la constancia de los ngulos interfaciales. En el siguiente a6o, 7:;=, Ren1 4.&a56 demostró que los cristales son construidos por apilamiento y sin interrupción de peque6osbloques id!nticos, a los cuales !l llamó moléculas integrales, t!rmino que subsiste casi en su sentidooriginal en las celdas unitarias de la ristalografía moderna. 'osteriormente este físico franc!s, en 7;57desarrolla la teoría de los índices racionales para las caras de los cristales.

principios del *iglo >&>, fueron %ec%os rpidos avances en el campo de la Mineralogía. En7;59, 7ollaston inventó el goniómetro de refle)ión, mediante el cual se realizan mediciones exactas yprecisas de las posiciones de las caras de los cristales. 'or lo que el goniómetro de contacto aportó losdatos necesarios para estudiar la simetría de los cristales y el goniómetro de refle)ión proporcionamediciones exactas de los cristales tanto naturales como sint!ticos. Estos datos %acen a lacristalografía una ciencia exacta.

Entre 7::9 y 7;=; el químico sueco 8er9elius y sus discípulos, estudiaron la química de losminerales y desarrollaron los principios de la actual clasificación química de los minerales.

En 7;74, el naturalista franc!s Cor2ier aplicó su microscopio a fragmentos de mineralestriturados y sumergidos en agua, con esto da inicio al “método de inmersión# el cual fue desarrolladoposteriormente como una t!cnica importante para el estudio de las propiedades ópticas de losminerales. La utilidad del microscopio en el estudio de las propiedades ópticas de los minerales se

incrementó de manera importante por la innovación, en 7;?; por el escoc!s 7illiam Nicol, de undispositi*o polarizante que permite el estudio sistemtico del comportamiento de la luz en las sustanciascristalinas.



En la $ltima parte del *iglo >&>, :e2oro;, #c'oenflies y 8arlo<, trabajaronindependientemente y desarrollaron casi de manera simultnea las teorías para la simetría interna y elorden dentro de los cristales, con lo cual llegaron a ser los fundadores del trabajo posterior enristalografía de 'ayos + .

El descubrimiento ms trascendente del *iglo >> es atribuido a Ma= $on Laue de la @niversidadde Munic%, quien sugirió un experimento ejecutado por :ie2ric' y >ni??ing, el cual consistió endemostrar que los cristales podían difractar los 'ayos + . -e esta manera fue proporcionado por primera

vez el arreglo periódico y ordenado de tomos en la materia cristalina. asi de manera inmediata, ladifracción de 2ayos > llegó a ser un m!todo poderoso para el estudio de los minerales y las demssustancias cristalinas, y en 797= las primeras determinaciones de la estructura cristalina fueronpublicadas por 7.&. 8ragg y 7.L. 8ragg en &nglaterra.

La aplicación de paquetes computacionales conjuntamente con modernos equipos de difraccióny fluorescencia de 'ayos + %a %ec%o posible la relativa rapidez en la determinación de estructurascristalinas altamente complejas.

El advenimiento de la microscopía electrónica y por tunelamiento para el estudio de losminerales a micro escala %a proporcionado a$n otra %erramienta poderosa utilizada en la actualidad demanera rutinaria, para el estudio de la química de los minerales compuestos, sint!ticos y vidrios

simismo, la (ineralogical ,ociety of -merica desde 79<: %ace un reconocimiento cada a6o, ainvestigadores de diferentes nacionalidades, quienes %an dirigido sus investigaciones para incrementar el conocimiento mineralógico y que sean consideradas como contribuciones al enriquecimiento científicode la Mineralogía.

continuación se mencionan los autores y sus contribuciones en el desarrollo de la Mineralogía

y que fueron galardonados por la *ociedad Mineralógica de m!rica en los a6os recientes. @**. 2aimond astaing, inventor de los microanlisis, uno de los primeros trabajos sobre la teoría delos anlisis cuantitativos.@*-. Aames B. /%ompson Ar., evaluación teórica de sistemas petrológicos# química cristalina de los

anfíboles.@*. Cilliam D. /aylor, cristalografía estructural# característica estructural de los feldespatos, zeolitas yaluminosilicatos.@-B. -. *. orz%insFii, autor de ases fisicoquímicas para el an!lisis de la paragénesis de minerales yde %eoría del zonamiento metasom!tico.@-@. 2obert M. Garrels, estudios teóricos de la formación de menas# diagramas de fase para mineralesde baja temperatura# coautor de ,oluciones minerales y equili/rio.@-+. Aosep% H. *mit%, cristalografía estructural de minerales formadores de rocas# mineralogía lunar ypetrología# autor de Feldespatos 0? vol$menes1.@-). Dans '. Eugster, equilibrio sólidoIfluido en sistemas %idrotermales# sedimentación química delagua en lagos salados.@-. 'aul B. Barton Ar., petrología de menas# la química y física de los procesos formadores de menas.@-. Jrancis A. /urner, petrología metamórfica.@-E. EdKin 2oedder, inclusiones fluidas en minerales.@-*. Gerald H. Gibbs, fundamentos de la cristalografía matemtica# aplicación de la teoría orbitalmolecular al enlace químico.@--. Aulian 2. Goldsmit%, ordenIdesorden en feldespatos# equilibrio de fases en carbonatos.@-. Delen -. MegaaK, estructura cristalina por rayos > de los feldespatos# origen de laferroelectricidad en óxidos.@B. *turges C. Bailey, estudios de la química cristalina y estructural de las capas de los silicatos.@@. EIan en, aplicación de la termodinmica a la petrología# r!gimen de temperatura y presión en lacordillera palac%iana.@+. Datten *. oder, petrología experimental y su aplicación a la parag!nesis mineral# estudio de la

actividad del agua en el metamorfismo y la petrog!nesis de las rocas ígneas# autor de Generación del magma /as!ltico.@). Brian Mason, autor de $rincipios de geoquímica y de (eteoritos, coautor de (ineralogía.



RAMI:ICACION# D LA MINRALOG!A.

'ara un conocimiento ms completo, la Mineralogía se %a ramificado objetivamente en grandesapartados que bien podrían ser, en la actualidad, ciencias totalmente independientes y cada una deellas se aboca a estudiar un apartado específico de las propiedades de los minerales o bien, enfocarseen el estudio de su origen, asociaciones y forma de ocurrencia, su uso en las industrias como materiaprima o sus aplicaciones como materiales ornamentales.

*i consideramos la definición inicialmente manifestada para la Mineralogía, como la ciencia queestudia a los minerales bajo los conceptos de origen, estructura interna, forma e&terna,composición, propiedades físicas y !uímicas, asociaciones, usos y aplicaciones, se puedeestablecer que en función de estos conceptos se den las divisiones o ramificaciones de la Mineralogía,siendo principalmente las siguientes"

CRI#TALOGRA:!A .I es la ciencia que estudia a los cristales en su estructura interna, forma

externa y las leyes que gobiernan su crecimiento. MINRALOGNIA F MINRALOGN#I#.I es el estudio del origen de los minerales, aplicando

los principios bsicos de química y termodinmica. Esta ramificación de la Mineralogía establece quelos principales procesos de formación de minerales son"

a partir de mezclas silicatadas fundidas por sublimación a partir de soluciones acuosas por procesos metamórficos por procesos metasomticos por procesos de alteración 0transformación1

MINRALOG!A :!#ICA.I es el estudio de las propiedades físicas de los minerales.

&dentificndose las propiedades que estn en función de la co%esión, de la luz, propiedades magn!ticasy conductividad el!ctrica.

MINRALOG!A Ó0TICA.I -entro de la mineralogía física, una propiedad importante en losminerales es el estudio del comportamiento de las diferentes longitudes de onda a trav!s de ellos,dando lugar a !sta t!cnica de estudio de los minerales. La cual se puede definir como el estudio de losminerales en sección delgada 0<5 micras de grosor1 bajo el microscopio polarizante o petrogrfico. *i elanlisis óptico se realiza por el estudio del comportamiento de las longitudes de onda que son reflejadaspor los minerales opacos, se establece una ramificación ms, conocida como M&3E2G2JN, la cuales el estudio de los minerales opacos en sección pulida y bajo el microscopio de reflexión omineragrfico.

MINRALOG!A HU!MICA.I estudia los principios químicos generales aplicados a las especies

minerales, como son los ensayes por vía seca y por vía %$meda.

CRI#TALOHU!MICA.I estudia las relaciones entre la estructura cristalina de los cuerpos y suspropiedades físicas y químicas. MINRALOG!A #I#TMTICA.I clasifica y describe a las especies minerales, considerando su

origen, cristalografía, variedades mineralógicas, propiedades físicas y químicas, asociaciones usos yaplicaciones.

MINRALOG!A DTRMINATI$A.I aplica los conocimientos de ristalografía, Mineralogía física

0óptica y mineragrafía1, Mineralogía química y Mineralogía sistemtica para la identificación de lasespecies minerales.

MINRALOG!A CONÓMICA.I es el estudio de los minerales como materia prima de muc%as

industrias, ya que su localización, explotación y beneficio juegan un papel importante en la economía delas naciones. La clasificación mayormente aceptada, para el rendimiento económico de los minerales,est en función de la presencia de un elemento químicamente metlico o combinación de metales y se



estudian aparte de los yacimientos o minerales que poseen uno o varios elementos químicamente nometlicos.

GMOLOG!A.I es el estudio de las gemas y !stas son minerales, mineraloides, minerales

orgnicos y sint!ticos que por sus cualidades de color, brillo y forma nos parecen bellos. En general lasgemas y piedras preciosas son aquellos minerales y mineraloides escasos y con dureza mayor a siete,utilizados con fines ornamentales.

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