mineralogía y petrografía_

MINERALOGÍA Y PETROGRAFÍA

OBJETIVOS.

Proporcionar al estudiante las bases teórico-prácticas suficientes y necesarias

para identificar macroscópicamente, los principales minerales y rocas haciendo

énfasis en su aplicación industrial.

CONTENIDO

UNIDAD I.

1. IMPORTANCIA DE LA MINERALOGÍA Y PETROGRAFÍA,

IDENTIFICACIÓN MACROSCÓPICA DE MINERALES Y ROCAS

2. DEFINICIÓN DE MINERAL Y ROCA

ORIGEN NATURAL.

ORIGEN INORGÁNICO.

SÓLIDA, EXCEPCIÓN Hg. QUE ES LÍQUIDO

ORDENAMIENTO INTERNO

MINERAL SUSTANCIA HOMOGÉNEA

PROPIEDADES FÍSICAS DEFINIDAS

COMPOSICIÓN QUÍMICA + DEFINIDA

PERTENECE A LA CORTEZA TERRESTRE

ROCA. Compuesta por uno o varios Minerales

ORLANDO ANTEQUERA STANDIngeniero de Minas y Metalurgia

Esp. en Ing. de Gestión Ambiental Énfasis en Geotecnia Ambiental

Matricula Profesional 3734Catedrático U.F.P.S

3. MINERALOGÍA. ESTUDÍO Ó TRATADO DE LOS MINERALES

CRISTALOGRAFÍA

MINERALOGÍA GENERAL PROPIEDADES FÍSICAS

PROPIEDADES QUÍMICAS

MINERALOGÍA MINERALOGÍA DESCRIPTIVA

MINERALOGÍA DETERMINATIVA




BIBLIOGRAFÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA DE MINAS

1. MINERALOGÍA GENERAL. DANA.

2. TRATADO DE MINERALOGÍA. DANA

3. CURSO DE MINERALOGÍA, GENERAL. UNAL. G. TRUJILLO

4. MINERALOGIA DETERMINATIVA. UNAL. G. TRUJILLO

5. PHYSICAL GEOLOGY ZUMBERGE-RUTFORD

6. MINERALOGIA I. CRISTALOGRAFÍA. INGEOMINAS

7. CIENCIA DE LA TIERRA. TARBUCK Y LUTGENS

8. CRISTALOGRFÍA GENERAL. O. ANTEQUERA STAND

9. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES O. ANTEQUERA STAND




INTRODUCCIÓN

Los minerales aparecen en la corteza terrestre de dos formas completamente

diferentes, pero con ordenamiento interno, lo cual es su característica más

importante. Una forma corresponde a la presencia de caras planas, mostrando

figuras poliédricas casi perfectas o incompletas formando un CRISTAL y la otra

forma no muestra caras planas y corresponde entonces a una sustancia

CRISTALINA.

Cuando los minerales se presentan en forma de CRISTALES son de gran ayuda

para su identificación macroscópica, la cual debe ser completada con las

PROPIEDADES FÍSICAS características de cada mineral.

Si se dan las condiciones especiales de TIEMPO, REPOSO Y ESPACIO en la

formación de minerales, estas darían como resultado CRISTALES de gran

belleza, lo cual nos causa gran asombro y comprendemos como es de sabia la

naturaleza.

Lo anterior sirvió para que el gran escultor OMAR RAYO de Roldadillo,

departamento del Valle del Cauca, escribiera el siguiente poema: “Estas obras

tienen de las flores la delicadeza, DE LOS CRISTALES LA SIMETRÍA, de la

arquitectura la firmeza y la hospitalidad”.

Presento estas notas de Cristalografía para las personas amantes de la

mineralogía, como un esfuerzo a través de la enseñanza de la Cátedra de

Mineralogía y Petrografía, inicialmente al programa de Tecnología de Minas y

actualmente en Ingeniería de Minas de la “UNIVERSIDAD FRANCISCO DE

PAULA SANTANDER”, estas notas están disponibles para su corrección y/o

adición.

ORLANDO ANTEQUERA STANDINGENIERO DE MINAS Y METALURGÍAESPECIALISTA EN INGENIERÍA DE GESTIÓN AMBIENTAL, U.F.P.SM.P. 3734




CRISTALOGRAFÍA GENERAL

Es la Ciencia que estudia los cristales y los materiales que presentan estructuras

cristalinas.

1. ESTUDIO DE CRISTALES Y CUERPOS CRISTALINOS. El

ordenamiento interno de los minerales es la base fundamental de su existencia

y es la responsable de las propiedades físicas que se observan

macroscópicamente.

2. ESTADO CRISTALINO Y AMORFO. Los minerales muchas veces se

presentan bajo el aspecto de sólido con formas poliédricas a los que se les da

el nombre de CRISTALES, lo cual, es consecuencia del ordenamiento interno.

Si consideramos un CRSTAL bajo el punto de vista morfológico, encontramos

en él: las CARAS que son los planos que lo limitan; las ARISTAS o líneas de

intersección de dos planos o caras y los VÉRTICES que son los puntos de

intersección de tres o más aristas.

Cuando la materia, vapor o líquido, pasa al estado sólido sus moléculas,

átomos o iones se reúnen orientándose según una red paralelopípedo que es

la red cristalina.

Para que se realice este proceso se necesita: ESPACIO, TIEMPO Y REPOSO.

En otras ocasiones las moléculas se reúnen al azar sin presentar ningún




ordenamiento interno dando origen a las sustancias amorfas, que cuando son

de origen natural se llaman MINERALOIDES.

3. CRISTALIZACIÓN: Es el proceso de formación de cristales y esta

condicionado al Espacio, Tiempo y Reposo.

Para que se forme un cristal se hace necesario que sus elementos se

encuentren suficientemente libres para que puedan ordenarse y solo se puede

hacer a través del estado liquido a gaseoso.

Cuando las condiciones de presión, temperatura y otras como viscosidad son

favorables, se forman superficies planas que es un CRISTAL y si no son

favorables se llama CUERPO CRISTALINO.

El Cristal puede tener caras bien desarrolladas entonces se dice que es

EUHEDRO; si ellas son imperfectas se les llama SUBHEDRO y si carece de

cara es ANHEDRO.

4. FORMACIÓN DE MINERALES: Los minerales se forman a partir de los

procesos de cristalización que son:

4.1 SOLIDIFICACIÓN: A partir de materia fundida se forman los minerales. La

formación de mineral de origen ÍGNEO lo hace a partir del MAGMA, donde

existen muchos elementos en estado disociado y al enfriarse dicho material,

los iones presentes son atraídos unos por otros, por afinidad, para formar los

minerales que en conjunto constituyen una roca ÍGNEA.

Con este mismo proceso, como ejemplo, podemos considerar la formación de

hielo al bajar suficientemente la temperatura del agua. ORLANDO ANTEQUERA STAND

Ingeniero de Minas y MetalurgiaEsp. en Ing. de Gestión Ambiental

Énfasis en Geotecnia AmbientalMatricula Profesional 3734

Catedrático U.F.P.S

En el proceso de solidificación del MAGMA es donde se forma la mayoría de

los minerales como el Oro, Plata, Cuarzo, Feldespatos, Micas, Etc.

4.2 SUBLIMACIÓN: Formación de minerales que tienen origen en el

enfriamiento de gases o vapores. Aquí los átomos o moléculas se enfrían para

formar los minerales. Por ejemplo, por este proceso se forman los cristales de

nieve por enfriamiento del aire cargado de vapor de agua y la formación de

cristales de Azufre en la boca de las fumarolas.

4.3 SATURACIÓN: Corresponde a la formación de “minerales” de tipo

sedimentario. Si tenemos, por ejemplo, una solución de cloruro de sodio en

agua y por evaporación la eliminamos gradualmente, el solvente, llegará a un

punto en el cual el agua no podrá mantener toda la sal y parte de esta

comienza a precipitarse ó sea que adquiere el estado sólido como resultado de

la agrupación de iones de Sodio y de Cloro, conformación gradual de cristales

que son cubos de mineral que se llama HALITA O SAL COMÚN.

4.4 PRECIPITACIÓN: Este proceso se origina cuando dos sustancias disueltas

reaccionan, originando una tercera que es insoluble y entonces precipita en

estado sólido.

4.5 RECOMBINACIÓN QUÍMICA: Es el proceso en el cual uno o varios

minerales de una roca encajante se combinan para formar nuevos minerales,

sin adición de nuevos constituyentes químicos. Por ejemplo el Cuarzo (SiO2) y

la Calcita (CaCO3) se recombinan bajo condiciones de alta temperatura y

presión para formar otro mineral llamado WOLLASTONITA (CaSiO3). Este

proceso también recibe el nombre de RECRISTALIZACIÓN.




El Ingeniero Gabriel Trujillo Uribe (Q.E.P.D.) en sus notas sobre Mineralogía

General establece que las sustancias cristalinas en general puede formarse de

varias maneras: a) a partir de fluidos, tales como soluciones, materiales,

fundidos y vapores; b) por reorganización de materia ya sólida.

5. CRECIMIENTO DE CRISTALES: El cristal se desarrolla a partir del

germen ó semilla cristalina y crecerá en oposición de materia en su alrededor.

De acuerdo a su tamaño los cristales pueden ser:

CRIPTOCRISTALINOS - Tamaño muy fino - Rayos X

MICROCRISTALINOS - Tamaño fino - Microscopio

MACROCRISTALINO -Tamaño pequeño y/o grande - A simple vista o con lupa

6. ALGUNAS PROPIEDADES GEOMÉTRICAS O LEYES CRISTA

-LOGRÁFICAS DE LOS CRISTALES: El ordenamiento interno es el

responsable de propiedades geométricas que posee los cristales de las cuales

las mas importantes son:

1. Entre las infinitas caras geométricas en un cristal habrá algunas que

existirán con más frecuencia por tener una mayor densidad atómica.

2. Las caras de un cristal son paralelas a planos atómicos y sus aristas

coinciden en dirección con las intersecciones de planos atómicos.

3. El ángulo formado por la intersección de dos planos o aristas de un cristal

es idéntico al formado por dos caras o aristas homólogas de las primeras

en cualquier otro cristal análogo de la misma sustancia. Esta propiedad ORLANDO ANTEQUERA STAND




se conoce con el nombre de LEY DE LA CONSTANCIA DE LOS

ÁNGULOS.

Es importante la medida de los ángulos entre las caras o las aristas que forman

un cristal, para lo cual se utilizan aparatos llamados GONIÓMETROS, los

cuales son de dos tipos; el de CONTACTO, que se utiliza para medir ángulos

en cristales grandes y el de REFLEXIÓN, que se utiliza para medir ángulos de

cristales pequeños y aplica la Ley de la Reflexión de la luz.

7. SIMETRÍA. La simetría significa REPETICIÓN EXACTA en TAMAÑO,

FORMA Y POSICIÓN de los diferentes elementos que forman el cristal,

alrededor de un punto, una línea y un plano. En cristalografía el punto

corresponde al CENTRO DE SIMETRÍA, la línea al EJE DE SIMETRÍA y el

plano al PLANO DE SIMETRÍA. El CENTRO, EJE Y PLANO de simetría

corresponden a los ELEMENTOS DE SIMETRÍA.

7.1 CENTRO DE SIMETRÍA. Es un punto que al hacer pasar una recta

imaginaria a través de un cristal, que pase por dicho centro, las distancias

entre los interceptos en el cristal son iguales. Esto se cumple solamente

cuando las caras de un cristal son paralelas e invertidas, por pares. La

notación del centro de simetría es C y en un cristal solo existe un centro de

simetría o carece de él.

7.2 PLANO DE SIMETRÍA. Es un plano imaginario que divide al cristal en dos

partes iguales en TAMAÑO, FORMA Y POSICIÓN, que son una a la otra como

un objeto y su imagen en el espejo plano. Los planos de simetría se




interceptan bajo ángulos de 60º, 90º ó sus mitades. La notación del plano de

simetría es nP, donde P significa plano de simetría y n es el número de planos

de simetría que existen en el cristal.

En un cristal existen desde 0 hasta máximo 9 planos de simetría.

7.3 EJE DE SIMETRÍA. Corresponde a un eje imaginario de tal forma que al

hacer girar (360º) el cristal a su alrededor, se repiten los elementos en igual

FORMA, TAMAÑO Y POSICIÓN en más de una vez. La repetición puede ser

2, 3, 4 ó 6 veces generando ejes de simetría de GRADO Ú ORDEN 2, 3, 4 ó 6

llamados BINARIOS, TERNARIOS, CUATERNARIOS Y SENARIOS. La

notación de los ejes de simetría es XAy; donde A es el eje de simetría, y es el

orden o grado de simetría y X es el número de veces que aparece el eje Ay en

un cristal.

7.4 SITIOS DONDE UBICAR CENTRO, PLANO Y EJE DE SIMETRÍA. Es

importante conocer los sitios donde puedo ubicar centro, plano y eje de

simetría en un cristal.

7.4.1 CENTRO DE SIMETRÍA. Coloco el cristal en una superficie plana y si el

cristal tiene centro de simetría, la cara opuesta será paralela a dicha superficie

y debe estar invertida a la cara que descansa en ella.

7.4.2 PLANOS DE SIMETRÍA. Los sitios por donde deben pasar los planos de

simetría son: centro de las caras regulares, aristas, mitades de las aristas y los

vértices.

8. CLASES CRISTALINAS. Estudiando la forma externa y las relaciones

angulares entre las caras de un cristal, se estableció la existencia de




determinados elementos de simetría. Se determinó el número de maneras

diferentes según los cuales esos elementos pueden combinarse en el cristal.

Posteriormente, se demostró que matemáticamente sólo podría haber 32

grupos de elementos de simetría diferentes entre sí, a los que se llamó

CLASES CRISTALINAS.

9. SISTEMAS CRISTALINOS. Algunas de las 32 clases cristalinas poseen

ciertas características de simetría que le son comunes, en particular el hecho

de que las caras de un cristal puedan referenciarse al mismo sistema de los

ejes coordenados, lo cual permite reunirlos en grupos mayores que se llaman

SISTEMAS CRISTALINOS, los cuales son siete.

Las características de los sistemas cristalográficos aparecen en el cuadro de

SISTEMAS CRISTALOGRÁFICOS

10. EJES CRISTALOGRÁFICOS. Se puede afirmar que conociendo la

posición que ocupan en el espacio todas las caras de un cristal, queda

perfectamente definido dicho cristal.

La posición de la cara en el espacio puede fijarse refiriéndola a un sistema de

tres o cuatro ejes coordenados que son oblicuos en el caso general, y

rectangulares en el caso particular.

Se escogen como eje el resultado de la intersección de tres planos que se

cortan y que son paralelos a las caras de presentación frecuentes. Los ejes

cristalográficos que resultan tienen direcciones en el espacio y sus longitudes

son infinitas.




Una cara en el espacio quedará definida en posición, de acuerdo a las

longitudes o parámetros que en ellos intercepte.

Z

L

C

A O B

H K

X Y

La cara de un cristal corta a los ejes cristalográficos en HKL en longitudes OH, OK

y OL, pero esta ubicación no conduce a ningún fin práctico para sustancias

análogas de diferentes tamaños, lo cual le permitió a ÁBATE RENÉ HAÜY

establecer la Ley de la Racionalidad que dice: “La relación entre cualquier par de

parámetros, correspondiente a un mismo eje, es racional y generalmente sencilla”.

OH: OK: OL

Pero esto da números con decimales y para evita esto, se toma la cara unidad

ABC, cuyos interceptos en los ejes son a, b, c.

OH = m OK = n OL = p a b c

m, n, y p son enteros o fraccionarios.

OH = a x m OK = b x n OL = c x p ORLANDO ANTEQUERA STAND




Entonces la relación OH: OK: OL m x a: n x b: p x c

Los coeficientes m, n y p son números pequeños como 1, 2 y 3 rara vez mayor de

6 ó fracciones sencillas como 1/2, 1/3 y 2/3.

La expresión m x a: n x b: p x c, se llama NOTACIÓN WEISS.

Pero debido a la presencia de decimales en lo anterior dio bases a MILLER para

presentar una notación más sencilla a partir de la notación WEISS, así:

1 x a: 1 x b: 1 x c. Se toma el mínimo denominadorm n p

np x a: mp x b: mn x c.

Llamamos np = h; mp = k; mn = L y reemplazando

h x a: k x b: l x c

Pero sabemos que a, b y c son los cortes de la cara unidad en el X, Y y Z, lo cual

conduce a:

h: k : l, para mejor presentación.

(h: k: l); (hkl)

(h, k, l) se llama la NOTACIÓN de MILLER.

INTRODUCCIÓN




Debido a que los minerales son elementos o compuestos químicos, una manera

de identificarlos es analizar químicamente los minerales, pero esto no es práctico

ni necesario, inicialmente, debido a que existen otros métodos más sencillos como

son el estudio de las propiedades físicas de los minerales.

La mayoría de los minerales comunes se reconocen o se identifican por el solo

conocimiento de las propiedades físicas, por ejemplo la prueba del sabor de la

halita es definitiva, porque es el único mineral que presenta el sabor salado

agradable.

La primera etapa, para aprender a identificar los minerales comunes, es

familiarizarse con las diferentes propiedades físicas que individual o

colectivamente caracterice un determinado mineral.

Una vez identificado el mineral, se hace necesario su análisis químico cuantitativo

para determinar así el % de cada elemento que corresponde a la muestra para

tomar la decisión si el mineral es económicamente explotable. Lógicamente, que lo

anterior irá acompañado del estudio de mercadeo, cálculo de reservas, viabilidad

económica de explotación – ambiental.

Estas notas, sirven de ayuda para los cursos de Mineralogía General y fueron

preparadas por ORLANDO ANTEQUERA STAND, Ingeniero de Minas y

Metalurgia UNAL. Seccional Medellín, Especialista en Ingeniería de Gestión

Ambiental, Énfasis en Geotecnia Ambiental (U.F.P.S), profesor de la asignatura

Mineralogía y Petrografía durante más de 20 años en las carreras de Tecnología

de Minas é Ingeniería de Minas de la Universidad Francisco de Paula Santander.

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES




Las propiedades físicas de los minerales son las que se observan

macroscópicamente, en todos los minerales y son controladas por la estructura

interna.

Las propiedades físicas las podemos agrupas en tres grupos: (ver cuadros)

1. PROPIEDADES VECTORIALES

Caracterizadas por su dependencia regular de la dirección, tales como la

cohesión, efectos de la luz, calor y la electricidad. Se puede representar por una

línea de longitud y dirección dadas.

2. PROPIEDADES ESCALARES

Son independientes de la dirección, entre estas tenemos la densidad, el calor

especifico, etc.

3. PROPIEDADES ESPECIALES

Se detectan con el gusto, tacto y/o olfato.

1. PROPIEDADES VECTORIALES




COHESIÓN

La cohesión se define como las fuerzas de atracción entre las moléculas de un

cuerpo que las obliga a mantener sus distancias mutuas, a consecuencia de las

cuales las moléculas ofrecen resistencia a cualquier incidencia que tienden a

separarlas como ocurre cuando se quiere partir o rayar la superficie de un cuerpo.

Mientras la cohesión es en los líquidos y en los sólidos amorfos igual en todas las

direcciones, se presenta anisótropa en los cuerpos cristalizados. Entre las

propiedades que dependen de la cohesión tenemos:

1.1.1. Tenacidad. Es el índice de la resistencia de un mineral cuando se rompe o

se deforma al ser sometido a esfuerzos, en cuanto a ello los minerales pueden

ser:

• Frágil o quebradizos: Son minerales que se dejan triturar y pulverizar

fácilmente a martillo o en mortero, muchos son los minerales que son frágiles,

ejemplo: cuarzo, pirita, etc.

• Maleables: Son los minerales que puedan ser laminados o aplastados por un

martillo sobre una superficie dura, ejemplo: oro, plata, cobre, platino, etc.

• Dúctiles: Minerales que pueden ser estirados en alambres, ejemplo: oro,

cobre, plata, platino, etc.

• Elásticos: Minerales que se dejan doblar y recuperan su forma original, una

vez que cesa la acción de la fuerza que provocó la deformación, ejemplo:

moscovita.

• Sectiles: Minerales que se dejan cortar en tajadas, con la navaja sin

pulverizarse, ejemplo: querarguirita, yeso, etc.

• Flexibles: Minerales que se dejan doblar, pero que no son capaces de

recuperar su forma primitiva, ejemplo: talco y clorita.

1.1.2. Dureza. La dureza en mineralogía es la mayor o menor facilidad con que

puede ser penetrada la superficie lisa de un mineral.




La dureza debe siempre medirse sobre superficie fresca, especialmente en

minerales metálicos, lo cual implica quebrar un mineral antes de medirla. La

dureza revelada por el rayado no es simple exteriorización de la cohesión, pues se

compone de diversos factores; pero con alguna práctica permite fácil comparación

entre los minerales y por consiguiente su diferenciación.

Siendo que existen marcadas diferencias de dureza entre minerales que

presentan semejanza en otras propiedades físicas, y dada la facilidad con que se

mide, ella constituye un buen criterio en la identificación macroscópica de los

minerales.

La dureza se mide por medio de una escala relativa llamada la escala de MOHS,

la cual consiste de (10) minerales comunes en la naturaleza, colocados en orden

de incremento de dureza.

En estas notas se consideran minerales duros los que rayan a la navaja y blandos

los que sean rayados por ésta.

La escala de dureza de MOHS, ordenada de menor a mayor es la siguiente:

Ricardo Lleras Codazzi, mineralogista colombiano, completó los restantes valores

medios así:




DUREZA (H) NOMBRE MINERAL COMPOSICIÓN QUÍMICA

1 Talco Si4O10 Mg3 (OH)2

2 Yeso SO4Ca2 H2O

3 Calcita CaCO3

4 Fluorita F2Ca

5 Apatito (PO4)3 Ca5 (F, CL, OH)

6 Feldespato Si3O8KAl

7 Cuarzo Si O2

8 Topacio o Berilio SiO4Al2(F, OH)2 ó Be3 Al2 Si6O18

9 Corindón Al2O3

10 Diamante C

DUREZA (H) NOMBRE MINERAL COMPOSICIÓN QUIMICA1.5 Azufre S2.5 Mica Si3 10KAl3 (OH)2

3.5 Barita SO4Ba4.5 Giobertita (Magnetita) CO3 Mg5.5 Escapolita 3NaAl Si3 O8 NaCl6.5 Olivino SiO4 (Mg, Fe)2

7.5 Fenaquita SiO4 Be2

8.5 Cimofana Al2 O4Be

Existen elementos de mucha ayuda para medir dureza, los cuales son:

NOMBRE DEL ELEMENTO DUREZA (H) APROXIMADAUña 2,5

Moneda de Cobre 3-3,5Hoja de cuchillo o navaja 5,5

Placa de vidrio 6Lima 6,5

El topacio a menudo se reemplaza por el berilio que es que es más uniforme en

dureza y están más equidistantes entre el 7 y el 9.

En la Figura 1 se observa la integración entre la escala de dureza de MOHS y los

elementos que nos ayudan a determinar dureza.

Los minerales tienen diferente dureza según la dirección en que se rayen, pero es

tan pequeña la diferencia que esta no es determinante; sin embargo, hay

minerales como la cianita, que presenta dureza 5 si se le raya paralelamente a su

alargamiento y 7 normalmente a éste. La calcita presenta 3 de dureza en todas

sus caras, excepto en la base donde presenta 2.

Para realizar la determinación de la dureza se debe tener en cuenta lo siguiente:




• Debe hacerse sobre una superficie fresca.

• Cuando un mineral es más blando que otro, partículas del primero dejan sobre

el segundo una marca o huella, que puede confundirse con una penetración, al

frotarla con el dedo desaparece. Se debe repetir al contrario.

• La naturaleza física del mineral puede impedir la determinación correcta de la

dureza. Minerales pulverulentos, granulares ó arcillosos puede romperse y

aparecer rayado por uno más blando. Se recomienda repetir la operación pero

invirtiendo el proceso, ejemplo: el grafito aparenta tener H=0.8 debido a su

gran facilidad de clivaje.

• Superficies ásperas o rugosas dan resultados dudosos. Para realizar la

determinación cuantitativa de dureza se emplean los esclerómetros, lo cual no

es muy práctico.

1.1.3. Clivaje (exfoliación). Es la tendencia que tiene un mineral de romperse o

separarse a lo largo de planos reticulares de gran densidad atómica entre los

cuales existen fuerzas de enlaces débiles. La orientación de estos planos de

clivaje depende de la estructura interna del mineral. Algunos minerales no tienen

clivaje, mientras que otros tienen uno o varios en diferentes direcciones. Algunos

minerales presentan excelentes caras de cristal, pero no tienen clivaje, ejemplo:

cristal de roca (cuarzo).

Es diagnóstico el ángulo formado por la intercepción de dos planos de clivaje.

El clivaje se define:




Según su dirección. Figura 2. El clivaje se denomina basal (mica), romboedral

(calcita), cúbico (halita), octaedral (fluorita) y prismático (yeso).

Según su grado de perfección. El clivaje puede ser perfecto, bueno, imperfecto,

difícil é interrumpido.

Según la facilidad con que se produce. Es importante diferenciar entre

superficie y dirección de clivaje, la mica por ejemplo presenta dos superficies

(planos) de clivaje paralelos pero realmente presenta una sola dirección de clivaje.

1.1.4. Fractura. Si un cristal o masa cristalina se rompe en planos diferentes a

clivaje, dichos planos se llaman superficies de fracturas. Se distinguen los

siguientes planos ó superficies de fractura.

• Concoidea. Cuando se produce según superficies curvadas, semejante al

interior de una concha, ejemplo: cuarzo en cristal de roca, obsidiana, pedernal.

• Plana o pareja. Aunque tenga elevaciones y depresiones es en general plana,

ejemplo: chert, obsidiana.

• Dentada. Cuando la superficie resultante muestra elevaciones agudas

dentadas, como las de hierro fundido al ser partido, ejemplo: cobre nativo.

• Desigual o irregular. Cuando la superficie resultante es áspera y enteramente

irregular; la tiene la mayoría de los minerales, ejemplo: el cuarzo.

• Terrosa. Como la fractura de la tiza ó diatomita.

• Astillosa ó agujosa. Cuando el mineral se parte formando astillas o agujas,

ejemplo: pectolita, crisolito.

1.2. PROPIEDADES ÓPTICAS QUE DEPENDEN DE LA LUZ

Entre las principales propiedades que dependen de la luz están:




1.2.1. Brillo (lustre). Es la cantidad de luz reflejada en relación con la luz

incidente o la que penetra en el segundo medio. Es la apariencia general de la

superficie fresca de un mineral. En el brillo intervienen varios factores, en especial

el índice de refracción de la sustancia, su grado de transparencia, el pulimento de

la superficie, el tipo de agregación y en general depende de la cantidad de luz

reflejada por el cuerpo. Existen tres tipos de brillos:

• Metálico. Lo presentan los minerales que tienen el aspecto de un metal pulido,

dichos minerales son opacos a la luz y como resultado de ello, a excepción de

los metales nativos, dan raya negra o casi negra y tienen alto poder reflector

para la luz. Ejemplo: galena, pirita, oro.

• Submetálico. Son minerales que presentan índice de refracción relativamente

alto (2,6 a 3,0) y un brillo intermedio como el que se observa en la magnetita,

oligisto, etc.

• No metálico. Son los minerales que no presentan el aspecto d minerales

pulidos y son en general de colores claros y el índice de refracción

correspondiente es bajo (1,3 a 1,9). Entre los minerales de brillo no metálico

tenemos:

Vítreo. Como el que presta el vidrio, se observa en minerales transparentes

como el cristal de roca.

Resinoso. Presenta aspecto de resina, como el que presentan ciertas

escaleritas y el azufre.

Grasoso. Semejante al del vidrio cubierto con aceite. Lo muestran los

minerales no opacos y con bajo índice de refracción. Ejemplo: criolita,

serpentina, etc.

Adamantino. Lo presentan minerales con alto índice de refracción y tienen

un brillo semejante al del diamante, de cuyo nombre se deriva el término

adamantino.

Ceroso. Aspecto como el de la cera que se observa en masas

criptocristalinas. Ejemplo: Algunos pedernales y ópalos.ORLANDO ANTEQUERA STAND




Sedoso. Parecido al brillo de la seda que se observa en minerales fibrosos,

cuando sus fibras son mas o menos paralelas. Ejemplo: yeso (Espato

salinado) y el crisotilo.

Nacarado o perlado. Lo muestran minerales con clivaje fácil, bien sea

laminar como en las micas o espática como en la calcita. Algunos

feldespatos presentan este brillo.

Mate. Es el brillo que muestra ciertos agregados porosos, como la arcilla, la

tiza y la diatomita.

1.2.2. Diafanidad o grado de transparencia. La cantidad de luz transmitida por

un sólido varía en intensidad o en otras palabras más o menos luz puede ser

absorbida en el paso a través de una sustancia dada.

Existen diferentes términos para expresar diferentes grados en el poder de

transmitir la luz, ellos son:

• Transparente. Un mineral es transparente, cuando los contornos de un objeto

visto a través de él aparecen perfectamente definidos. Ejemplo: cuarzo (cristal

de roca), yeso de variedad selenita, mica variedad moscovita.

• Translucido. Es cuando a través del mineral pasa alguna luz, apareciendo los

objetos que quieren verse a través del mineral, sin contornos definidos, como

sombras. Ejemplo: calcedonia y placas relativamente delgadas de ónice y jade.

• Opaco. Son los minerales que no transmiten luz. Ejemplo: grafito, oro, plata.

1.2.3. Color con luz reflejada. (Color del mineral). El color de un cuerpo

depende de la absorción selectiva ejercida por dicho cuerpo sobre la luz

transmitida o reflejada. Por ejemplo, un mineral amarillo absorbe todas las hondas

del espectro con excepción de las que dan la sensación de amarillo. En general el

color que el ojo percibe es el resultado de la mezcla de todas las ondas que no

son absorbidas. ORLANDO ANTEQUERA STAND




La absorción puede ser debida a las sustancias mismas o a ser producidas por

impurezas presentes en una determinada muestra de mineral. De acuerdo a esto

los minerales se dividen en:

• Idiocromáticos. Son los minerales que presentan color propio o coloreado y

puede ser ligado a la opacidad y al carácter metálico. Ejemplo: blanco como la

plata, gris como la galena, amarillo como el oro, la pirita y la calcopirita, rojo

como el cobre nativo, verde como la malaquita y azul como la azurita.

Para designar el tono de color se acude a comparaciones por ejemplo para el

color rojo se pueden acomodar los matices de fuego, escarlata, cereza, rosa,

ladrillo. Para determinaciones más exactas se utiliza una escala de colores con

los más ricos matices que sea posible.

Para los minerales idiocromáticos los elementos como Fe, Cr, Mn, Ni, Ti, W y U

son llamados cromóforos.

• Alocromáticos. Son los minerales que presentan coloración prestada o teñida.

Aquí el color tiene en general poca importancia, lo que se debe particularmente

a que un mismo mineral, por ejemplo: la calcita se presenta incolora y en todos

los colores, es frecuente que en el mismo cristal el núcleo tenga distinto color

que las capas externas.

En los minerales apocromáticos el color puede variar grandemente y depende

de impurezas que actúan como pigmentos y pueden ser partículas

submicroscópicas o ser inclusiones de otros minerales con un color

determinado. Ejemplo: jaspe, cuarzo con oligisto incluido, rubí, oxido de cromo,

cuarzo verde por la clorita y la calcita negra por óxidos de manganeso.

Para muchos minerales, especialmente los que tienen lustre metálico, el color

es una propiedad constante y definida que puede servir como medio




importante de identificación. Ejemplo: amarillo latón de la calcopirita, amarillo

pálido de la pirita, gris azuloso de la galena, el negro de la magnetita, etc.

1.2.4. Color con luz transmitida. El color de una sustancia transparente es

debido a la parte del espectro luminoso no absorbido por las sustancias. Los

cuerpos isométricos como los amorfos y los que cristalizan en el sistema

isométrico, tienen poderes de absorción iguales para la luz, en todas las

direcciones son coloreados, la absorción no depende sino del espesor atravesado

y en manera alguna de la dirección en que transmiten la luz. En las sustancias

anisotrópicas la absorción varía con la dirección y presenta diferentes colores

según se mire en otra u otra dirección. Cuando presenta dos colores se llaman

dicroicas, tres colores tricoicas, en general al fenómeno se le da el nombre de

pleocroismo.

En muchos cristales la diferencia de colores es tan marcada que presentan

pleocroismo.

1.2.5. Color debido a causas físicas. En minerales que presentan ciertas

peculiaridades como estructura laminar fina que provoca la interferencia de la luz,

al tener lugar la reflexión sobre superficies en el interior del mineral; o que encierra

escamas o agujas muy pequeñas de otros minerales, se observan algunos

fenómenos típicos, de los cuales los más importantes son:

• Juego de colores. Se dice que un mineral posee o presenta juego de colores

cuando al hacerlo girar bajo la luz reflejada, se observa en él, en rápida

sucesión varios colores espectrales. Ejemplo: diamante y ópalo precioso.

• Cambio de color. Se usa para designar minerales, en los cuales el cambio de

colores se muestra durante un período más largo. Ejemplo: labradorita.

• Iridiscencia o tornasolado. Es la característica que presenta algunos

minerales, cuando por su superficie o en su interior aparece una gama de

colores espectrales. Ejemplo: limonitas, algunos carbones.




• Opalescencia. Apariencia lechosa, nublada o perlada que presentan algunos

minerales, producida por la interferencia de la luz en fracturas minúsculas en el

interior de un mineral. Ejemplo: ópalo, piedra de luna, ojo de gato o tigre.

• Asterismo. Es el efecto luminoso en forma de estrella que presenta un

mineral, cuando se los ve con luz reflejada. Ejemplo: Zafiro o rubí.

• Empañamiento o pátina. Son las alteraciones superficiales en el mineral que

cambian su color original. Ejemplo: calcopirita, pirita.

1.2.6. Color del mineral pulverizado (raya). El color de muchos minerales al ser

triturados a fino, o el color del trazo obtenido al frotarlo sobre una superficie dura y

rugosa, como la de una placa de porcelana sin esmaltar (bizcocho), se llama raya.

El método más práctico para tomar rayas consiste en frotar las muestras varias

veces, con fuerza sobre el bizcocho en una longitud de unos dos centímetros de

largo y 3-5 milímetros de ancho. Para poder observar mejor el color obtenido es

conveniente eliminar el exceso de polvo que haya quedado sobre la placa, lo que

se logra soplando con fuerza sobre la raya o por medio de un pincel. Figura 3.

El color de la raya puede ser diferente al color del mineral y muchos minerales

cuyo color varía, presenta raya constante. Ejemplo: algunas veces el oligisto y la

limonita presentan color negro y en raya es rojo para el primero y amarilla parda

para el segundo.

La dureza de la porcelana sin esmaltar es 7, por consiguiente sólo se podrá tomar

raya sobre minerales hasta esa dureza.

Para tomar una buena raya, se debe tener en cuenta:

• La raya de los minerales debe tomarse sobre superficie fresca.

• Se debe tener cuidado cuando se toma se toma raya sobre un mineral

diseminado en una matriz, puesto que se puede tomar equívocamente la de la

matriz y no la del mineral. ORLANDO ANTEQUERA STAND




• Es fácil elaborar una tabla de los diferentes colores de las rayas de los

minerales, con los colores prismacolor. Cada estudiante, debe elaborar su

propia tabla de colores.

1.2.7. Luminiscencia. Un buen número de minerales, poseen la propiedad de

transformar en luz varias otras formas de energía. A este fenómeno se le llama

luminiscencia y puede ser producido por diversos medios, aparentemente

independientes entre sí, esto debe observarse en la oscuridad, ya que la emisión

de la luz es débil.

Según la causa actuante podemos distinguir las siguientes clases de

luminiscencia:

Triboluminiscencia. Aparece por acciones mecánicas tales como trituración,

rayado, frotamiento, rozamiento, etc. La mayor parte de los minerales que

presentan esta propiedad, son de lustre no metálica, anhídridos y con buen clivaje.

Ejemplo: esfaleritas emiten luz al frotarlas suavemente con una pluma; el cuarzo

lechoso emite luz cuando se frotan unos contra otros; la mica emite destellos de

luz al ser clivada.

Termoluminiscencia. Se provoca por calentamiento suave, transformándose el

calor en luz; lo presentan mejor minerales de lustre metálico y anhídridos.

Ejemplo: diamante, topacio y la fluorita.

Fluorescencia y fosforescencia. La emisión de luz, desde el interior de una

sustancia, cuando ella está siendo expuesta a radiación directa, se denomina

fluorescencia. La fluorita muestra muy bien la fluorescencia de cuyo nombre se

denomina dicho término. Si se hace pasar un haz de luz blanca a través de un

cubo de fluorita incolora se observa un delicado color violeta en la dirección de

rayos ultravioleta, rayos x o rayos catódicos.




En otros minerales el fenómeno es intenso cuando se le dirige la radiación

invisible ultravioleta. La viva fluorescencia amarillo-verdoso de la wiliemita

(Zn2SiO4).

Cuando la calcita contiene Mn, produce fluorescencia de color roja. La scheelita

(CaWO4) pura produce fluorescencia de color azul brillante y cuando contiene Mo

produce luz blanca violeta.

Algunos minerales continúan emitiendo luz después de haber sido cortada la

radiación que la produce y se les llama fosforescentes, Ejemplo: blenda. La

fosforescencia se aplica para diferenciar las piedras preciosas.

1.3. ELECTRICIDAD EN LOS MINERALES

Hay cristales que conducen energía eléctrica inmediatamente y extienden por toda

su superficie una excitación eléctrica que se produzca en ellos o les sea

transmitida, los cuales son llamados CONDUCTORES ó CONDUCTORES METÁLICOS, a

los que pertenecen los metales. Otros minerales conducen la electricidad muy

lentamente y son llamados NO CONDUCTORES ó AISLADORES.

Entre ambas clases se encuentran minerales como los sulfuros que se clasifican

como SEMICONDUCTORES.

Entre ambas clases se encuentran minerales como los sulfuros que se clasifican

como SEMICONDUCTORES.

Entre los minerales no conductores de electricidad, si se excitan por frotamiento,

calentamiento, enfriamiento ó presión en cierta dirección, esta se transforma en

electricidad y entonces aparecen en el cristal zonas con cargas positivas y otras

con cargas negativas, que lentamente se van neutralizando. De estas

manifestaciones las más importantes son:




1.3.1. Piroelectricidad. El desarrollo de cargas eléctricas en diferentes partes de

un mismo cristal por calentamiento o por enfriamiento recibe el nombre de

PIROELECTRICIDAD, este fenómeno se presenta en minerales de simetría baja, sin

centro de simetría. Ejemplo: la turmalina, el cuarzo, etc.

1.3.2. Piezoelectricidad. Cristales de minerales no conductores de la electricidad

desarrollan cargas eléctricas, si se someten a presión en la dirección de los ejes

polares. Ejemplo: el cuarzo genera electricidad cuando se presiona un cristal de

cuarzo a lo largo del eje C.

Las propiedades piroeléctricas y piezoeléctricas se aplican a la regulación de la

frecuencia de las hondas hertzianas.

1.3.3. Electricidad por frotación. Es propiedad de muy pocos minerales y la

presentan muchas gemas después de ser talladas y pulidas.

1.4. MAGNETISMO. En un campo magnético muy fuerte, como el que se forma

entre los polos de un electroimán de gran potencia, todos los minerales son

influenciados por la fuerza magnética.

De acuerdo a su comportamiento ante un imán, los minerales se dividen en:

1.4.1. Paramagnéticos. Son los que son atraídos por un imán especialmente los

minerales ferríferos.

1.4.2. Diamagnéticos. Los que son repelidos por un imán.

De otra parte, unos cuantos minerales en estado natural son atraídos por un imán

fuerte, entonces se dice que son magnéticos. Ejemplo: magnetita, pirrotita y otros

son repelidos como la plata y la calcita.




El magnetismo es de gran importancia en el beneficio de minerales y en

exploraciones geológicas. En efecto, muchos minerales que contienen hierro y que

son ligeramente magnéticos se dejan atraer por un electroimán fuerte lo que se

utiliza hoy en gran escala en la separación magnética de minerales. De otro lado,

en la prospección geofísica, el magnetómetro, que hoy en día trabaja muchas

veces desde un avión, permite medir las variaciones del campo magnético

terrestre, pudiendo localizarse masas de ciertos minerales al registrar anomalías

magnéticas y también seguir formaciones geológicas con propiedades magnéticas

especificas.

1.5 PROPIEDADES RADIOACTIVAS: Radioactividad o desintegración radioactiva

es un estado de inestabilidad del núcleo de átomo, que se traduce en la omisión

de partículas o de energía. Lo muestran elementos de peso atómico elevado como

Ra, U y To, que producen radiaciones alfa, beta o gama. Ejemplo: la pechblenda

(uraninita UO2) posee propiedades radiactivas, como la desintegración radiactiva

del Uranio da como producto final Plomo 206 y la del Torio-Plomo 208, que son

estables, es posible determinar la edad de un mineral o roca con base en las

cantidades relativas de plomo presentes en el Uranio o en el Torio, a lo que se

llama determinación radiométrica de la edad.

Muy usada en la actualidad es hacer la determinación de la edad por medio del

carbono 14, isótopo del carbono 12 y producto del bombardeo de átomos de

nitrógeno por rayos cósmicos.

Para detectar minerales radioactivos se utiliza el llamado contador Geiger- Miller.

1.6 SOLUBILIDAD EN ÁCIDOS. La solubilidad en ácidos de algunos minerales es

una propiedad físico-química importante que sirve para distinguir minerales como

algunos carbonatos, especialmente la calcita, dolorita, siderita y magnesita,




cuando son tratados con solución de HCl (diluida al 15 %), la calcita efervece

fuertemente, mientras que la dolomita inicialmente se pulveriza, utilizando la

navaja, y posteriormente se le aplica la solución de HCl, observando la

efervescencia de una manera efectiva.

La calcita efervece con el ácido cítrico que contiene el jugo de limón.

Otros minerales como la nefelita (NaAlSiO4) no se disuelve realmente en ácidos,

pero altera su superficie dando una forma de gel características

2. PROPIEDADES ESCALARES.

Son escalares aquellas propiedades que dependen solamente de la temperatura y

la presión desligadas de las direcciones.

2.1. DENSIDAD. Para la determinación y caracterización de los minerales se

emplea con gran ventaja su densidad (d), porque para cada mineral tiene un valor

determinado y se pude hallar con relativa facilidad.

La densidad de un mineral es su masa por unidad de volumen.

d = ___Masa (grs)____ Volumen (cm3)

La densidad relativa de um mineral varia entre 23.0 (Irido) y 1.44 (Sosa).

En sustancias cristalinas la densidad relativa, depende del peso atómico de sus

constituyentes y de la manera como están agrupados o empaquetados. Ejemplo:

los carbonatos de estructura rómbica que forman el grupo de aragonito.

NOMBRE DEL MINERAL

COMPOSICIÓN QUIMICA

PESO ATÓMICO DEL CATIÓN

DENSIDAD RELATIVA DEL




MINERALAragonito CaCO3 40 2,95

Estroncianita SrCO3 87,62 3,76Wiltherita BaCO3 137,34 4,29Cerusita PbCO3 207,19 6,55

Hay excepciones a la anterior regla, que se originan en peculiaridades de la

estructura cristalina. Por ejemplo la halita (NaCl), tiene una densidad relativa de

2.16, mientras que la silvita (KCl), de idéntica estructura, es de 1.98, a pesar de

que el peso atómico del Sodio es de 23 y del Potasio es de 39.1, la mayor

densidad relativa de la halita se debe a que en ella el empaquetamiento de los

átomos es mas denso que la silvita.

Cuando se va a determinar la densidad relativa de un mineral, este debe ser lo

más puro posible o sea homogéneo, libre de sustancias extrañas, compacta. Sin

grietas, ni cavidades en las cuales puedan quedar burbujas de aire.

El tamaño de la muestra determina la clase de equipo que debe emplearse para

obtener la densidad relativa.

2.2. CALOR ESPECÍFICO. El calor específico es el número que expresa la

cantidad de calor que necesita un cuerpo para alcanzar una temperatura, en

relación con la que requiere una masa igual de agua.

Para pasar un cuerpo de una temperatura a otra más elevada, es necesario

comunicarle cierta cantidad de energía calórica. Un gramo de agua necesita para

elevar su temperatura de 14,5 a 15,5 ºC, una cantidad de calor que se ha tomado

como unidad y corresponde a 1 caloría.




El calor específico de los minerales es siempre menor que el del agua. Por

ejemplo: Oro 0.031; Diamante 0.11; Azufre 0.2; Yeso 0.26.

3. PROPIEDADES ESPECIALES QUE SE DETECTAN CON EL

GUSTO, OLFATO Y TACTO.

Entre ellas tenemos:

3.1. SABOR O GUSTO. Los minerales solubles en agua o en saliva, generalmente

tienen sabores como se indica a continuación:

3.1.1. Ácido. Sabor agrio del ácido sulfúrico.

3.1.2. Alcalino. Sabor de la sosa o potasa.

3.1.3. Metálico. Sabor metálico desagradable como el de la calcantita.

3.1.4. Salino. Sabor salado agradable como el de la halita y salado amargo como

el de la silvita.

3.1.5. Amargo. Sabor de las sales de epson.

Afortunadamente los minerales solubles en agua no son tóxicos pero por higiene

la prueba del sabor no se debe realizar sobre muestra de laboratorio.

3.2. OLFATO. Algunos minerales tienen características al olerlos, rasparlos,

arañarlos, golpearlos o calentarlos. Estos son:

3.2.1. Aliáceo. Olor a ajos, como el que presenta la arsenopirita por fricción sobre

una superficie de concreto.




3.2.2. Rábano. El que presentan los minerales de selenio al calentarlos.

3.2.3. Sulfuroso. Olor de dióxido de azufre que se libera cuando calentamos

sulfuros, como la pirita.

3.2.4. Bituminoso. Olor a bitumines.

3.2.5. Arcilloso. Olor a barro húmedo, como el que presenta la arcilla y la

serpentina después de humedecerla con el aliento.

3.3. TACTO. Se llama así a la impresión que se produce al tocar un mineral. Los

más conocidos.

3.3.1. Frío. Tacto de los buenos conductores de calor, como el que presentan los

minerales metálicos y algunas gemas.

3.3.2. Grasiento o Jabonoso. Tacto suave como el del tacto.

3.3.3. Tosco. Áspero al tacto como el que presenta la tiza.

3.3.4. Suave. Sin asperezas ni irregularidades como la cepiolita.




mineralogía y petrografía_

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