Universidad nacional de Ancash

INTRODUCCIN A LA MINERALOGA

1 Concepto de Mineral y Primeras Nociones

1.1 Definicin de Mineral

La definicin de mineral ha sido, durante mucho tiempo, bastante ambigua y se han catalogado como minerales muchos materiales geolgicos de diversa naturaleza. La siguiente definicin especifica, de una forma muy clara, qu son y qu no son los minerales.

ESPECIE MINERAL es una sustancia natural y homognea, de origen inorgnico, con una composicin qumica definida, dentro de ciertos lmites, que posee unas propiedades caractersticas y que, generalmente, tiene estructura cristalina.

Para aclarar este importante concepto, se van a ir comentando todos los trminos empleados.

SUSTANCIA NATURAL: Quedan excluidas las sustancias obtenidas en los laboratorios o en las instalaciones industriales con la intervencin directa del hombre, aunque tengan las caractersticas y el aspecto de los minerales. Bien es cierto que las sustancias artificiales cuya composicin y caractersticas se corresponden con algn mineral son muy tiles e incluso se llegan a comercializar como minerales. Generalmente estas sustancias artificiales son ms puras y de mayor perfeccin que los minerales correspondientes. S que se consideran minerales aquellas sustancias que se forman espontneamente en instalaciones mineras o en otras obras en las que han participado los seres humanos, pero se trata de una accin humana ms indirecta.

HOMOGNEA: Quedan excluidas las rocas, ya que estas son un conjunto de minerales que integran un ente heterogneo. Incluso existen rocas cuyo principal constituyente es un solo mineral (calizas o fosforitas), pero le acompaan cantidades apreciables de otras especies. El concepto de homogeneidad entendido desde el punto de vista qumico implica que el mineral constituye una fase. Por lo tanto, un mineral constituye un sistema monofsico, mientras que una roca es un sistema multifsico o una mezcla, es decir, sus componentes pueden separarse por mtodos fsicos. El granito es una roca, mientras que el cuarzo, la ortosa y la biotita (componentes principales del granito) son especies minerales.

ORIGEN INORGNICO: Quedan excluidas sustancias orgnicas tales como el carbn, el petrleo o las resinas fsiles, cuyo origen est relacionado con la transformacin de materia orgnica en ambientes geolgicos reductores. En numerosos tratados antiguos de Mineraloga se considera a estos materiales como minerales, cuando en realidad deben ser clasificados como rocas organgenas. Se admiten como minerales las sustancias de naturaleza inorgnica que se han formado como consecuencia de la accin de seres vivos, como ciertos nitratos, calizas o piritas.

COMPOSICIN QUMICA DEFINIDA: Los minerales son sustancias qumicas formadas por uno o ms elementos. Cada sustancia tiene su frmula qumica. La frmula es la expresin cuantitativa de la composicin de una sustancia. Se admite que pequeas variaciones en la frmula no afectan decisivamente a la naturaleza de una sustancia. Por ello, tambin se admite que la composicin qumica de un mineral puede moverse dentro de ciertos lmites, siempre y cuando, como ya se ha dicho, ello no cambie de forma decisiva sus propiedades y su estructura.

PROPIEDADES CARACTERSTICAS: El hecho de poseer una determinada composicin y una determinada estructura confiere a todas las sustancias una serie de propiedades fsicas y qumicas, que son la manifestacin macroscpica de su naturaleza atmica y molecular.

ESTRUCTURA CRISTALINA: Salvo en algunos casos, las sustancias presentan un ordenamiento peridico en los tomos y molculas. Si el ordenamiento peridico permanece en todo el espacio que ocupa la sustancia, se dice que est cristalizada. Pero si no se observa una disposicin peridica y ordenada de las entidades se dice que la sustancia no est cristalizada o que es amorfa. Entre ambos extremos hay posibilidades.

Hay que mencionar ciertas sustancias no slidas en condiciones normales, cuya situacin en el mundo mineral ha sido muy cuestionada (mercurio, agua, ClH, FH, SO2, SH2, SO4H2, etc.). En la actualidad la polmica parece zanjada, al no exigirse que los minerales sean slidos y, por lo tanto, estas y otras sustancias que se encuentran en los medios naturales inorgnicos, son consideradas minerales o sustancias minerales aunque, eso s, un tanto especiales.

Como consecuencia de la definicin de especie mineral se establecen dos conceptos:

Constituyen especies minerales diferentes las distintas estructuras que puede adoptar una misma sustancia qumica, la cual se dice que es POLIMORFA. Por ejemplo, el grafito y el diamante son polimorfas del carbono. Cada una de estas especies tendr 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 relacin con las caractersticas estructurales de la materia conviene establecer la diferencia entre forma cristalina y hbito.

FORMA CRISTALINA: Se refiere a simetra interna del cristal y est relacionada con su estructura microscpica. Es nica para cada especie mineral y no depende de factores externos. Tambin se llama grupo puntual o clase de simetra. El conocimiento de la forma cristalina no siempre es inmediato, suele ser necesario un estudio estructural. Sobre este concepto se realizarn ms precisiones en la parte correspondiente a Cristalografa.

HBITO: Se refiere al aspecto macroscpico que presentan los minerales, ya sea en cristales aislados, en agregados (asociaciones y maclas) o en masas. Al contrario que la forma cristalina, el hbito se encuentra condicionado por factores externos al mineral, como por ejemplo, las condiciones ambientales y de formacin.

INTRODUCCIN A LA MINERALOGA

1 Concepto de Mineral y Primeras Nociones

1.3 Sistemtica Mineral. Clasificacin Mineral

El encuadre mineralgico o clasificacin constituye una de las bases del estudio de los minerales y la llave para el desarrollo de una Mineraloga Descriptiva rigurosa. De hecho, han sido muy numerosos los intentos de clasificacin que ha habido durante la historia. La primera clasificacin de minerales que se conoce fue realizada por el griego Teofrasto, durante el siglo III a.C. El romano Plinio, en el siglo I d.C., en su "Historia Natural", elabor una Sistemtica Mineral que servira de base para los trabajos que realiz Avicena durante la Edad Media. Sin embargo, estas clasificaciones siempre eran desbordadas por los nuevos conocimientos.

Durante muchos siglos se ha intentado clasificar los minerales atendiendo a numerosos criterios, pero stos siempre han sido unitarios y, tarde o temprano, las clasificaciones quedaban obsoletas.

En la actualidad, las clasificaciones consideran varios criterios debidamente ponderados. Las clasificaciones que mejor resultado han dado son las que se apoyan en criterios qumicos, estructurales y geoqumicos. En esta lnea se encuentran las clasificaciones de Kostov y de Strunz, las ms empleadas en los ltimos aos.

A.- CLASIFICACIN DE KOSTOV (1957):

Considera criterios qumicos, estructurales y genticos. Dado que la mayora de los minerales son de naturaleza inica, utiliza los aniones para el establecimiento de clases y los cationes para subdividir las mismas.

En los silicatos debe usar criterios estructurales sirviendo estos para la creacin de las subclases y los criterios geoqumicos para el establecimiento de grupos. De esta forma Kostov crea una clasificacin basndose en los elementos ms abundantes en el mundo mineral y en la que figuran las clases que aparecen en la siguiente tabla:

I ELEMENTOS

II SULFUROS Y SULFOSALES

III HALUROS

IV OXIDOS E HIDROXIDOS

V SILICATOS

VI BORATOS

VII FOSFATOS, ARSENIATOS Y TELURATOS

VIII WOLFRAMATOS

IX SULFATOS, SELENIATOS Y TELURATOS

X CROMATOS

XI CARBONATOS

XII NITRATOS Y IODATOS

B.- CLASIFICACIN DE STRUNZ (1941 - 1970)

Hugo Strunz public entre estos aos 5 ediciones de la "Mineralogische Tabellen" (Leipzig 1941, 1949, 1957, 1966 y 1970). Se consideran criterios qumicos para el establecimiento de clases en funcin de la naturaleza del anin:

I ELEMENTOS

II COMPUESTOS SIMILARES

III HALOGENUROS

IV OXIDOS E HIDROXIDOS

V CARBONATOS, NITRATOS Y BORATOS

VI SULFATOS, CROMATOS, MOLIBDATOS Y WOLFRAMATOS

VII FOSFATOS, ARSENIATOS Y VANADATOS

VIII SILICATOS

IX SUSTANCIAS ORGNICAS (opcional)

De acuerdo con determinados criterios estructurales, la clase de los Silicatos presenta 6 subclases:

NESOSILICATOS

SOROSILICATOS

CICLOSILICATOS

INOSILICATOS

FILOSILICATOS

TECTOSILICATOS

Las clasificaciones actuales se basan en la de Strunz, aunque continuamente se introducen modificaciones y se van adecuando los criterios a los conocimientos del momento. En este sentido hay que destacar los trabajos de la I.M.A.

La subdivisin de los silicatos en subclases responde a criterios estructurales. Pero tambin se aplican estos criterios para establecer, en las dems clases, los tipos estructurales (o tipos de frmula).

El establecimiento de grupos y de series responde a criterios qumicos (cationes, agua, otros aniones,...) y geoqumicos o genticos. En este grado de la clasificacin es donde aparecen actualmente los mayores problemas, ya que es continua la aparicin de trabajos que revisan estructuras, composiciones y procesos de formacin de materiales.

Los trminos existentes en cada grupo o en cada serie se corresponden con la especie mineral, que ya se ha definido con anterioridad.

Por otra parte, se aplica el concepto de variedad a los distintos aspectos que puede presentar una especie, bien sea por pequeas variaciones en la composicin qumica que suelen originar cambios de color (la esmeralda es una variedad de berilo que contiene cromo y es verde) o bien por presentarse con diferentes hbitos caractersticos.

Teniendo en cuenta el significado del trmino variedad, debe quedar claro que las polimorfas, o formas polimrficas, de una determinada sustancia, no constituyen variedades, siendo cada una de ellas, una especie distinta. As por ejemplo las alotropas del azufre, (a, b, g), constituyen especies distintas, lo mismo que los polimorfos del cuarzo (a bajo, b alto) que presentan leves diferencias estructurales que hacen que cada uno de ellos sea una especie, aunque slo uno de ellos est presente en la naturaleza (el cuarzo a o cuarzo bajo).

En lo que respecta al fenmeno de la sustitucin isomrfica, hemos de tener en cuenta que las diferentes denominaciones que se dan a los trminos de una serie isomrfica no suelen estar fijados de una forma muy estricta, salvo en algunos casos (plagioclasas,...). De este modo, surgen tanto especies como variedades, por lo que conviene estar atentos a la normativa de la IMA en este sentido.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales

2.2 Localizacin de los Minerales. Los Primeros Pasos

Cuando se nos presenta una muestra geolgica, 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 homognea, de origen inorgnico, con una composicin definida, dentro de ciertos lmites, con propiedades caractersticas 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 composicin, como en la estructura, al menos tienen en comn unas caractersticas termodinmicas y presentan zonas comunes en sus regiones de estabilidad. Segn esto, el estudio de las rocas permite conocer numerosos datos sobre los ambientes geoqumicos 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 microscpica, lo cual hace difcil ver si hay diferentes componentes.

Si la muestra es una roca, son caractersticas organolpticas las que nos van a ayudar en su identificacin y posteriormente pasarn a manos de los gelogos, especialistas en Petrologa, 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. Adems de observar las propiedades organolpticas, es conveniente realizar algunos ensayos qumicos sencillos, como por ejemplo el comportamiento ante una gota de cido clorhdrico o un calentamiento con un mechero de gas. Esto puede darnos alguna pista, pero no suele ser ms que una leve orientacin, nunca determinativa.

Es muy importante tambin, conocer el ambiente geolgico donde ha aparecido la muestra, ya que ello nos va a permitir descartar ciertas especies o variedades. As 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. Tambin es cierto que en cada ambiente, los hbitos de una misma especie mineral pueden ser distintos, ya que estos dependen en gran medida de las condiciones de formacin.

2 Caracterizacin de las Sustancias Minerales

2.3 Propiedades Fsicas de las Sustancias Minerales

A continuacin describimos las caractersticas fsicas de las sustancias, particularizndolas para las sustancias minerales, especies minerales o simplemente minerales. Hay que tener en cuenta que tales caractersticas pueden clasificarse en varios grupos:

PROPIEDADES ORGANOLPTICAS: Son aquellas que se pueden percibir con los sentidos, sin necesidad de instrumental. Se incluyen aqu algunas propiedades pticas, mecnicas y trmicas de fcil apreciacin mediante los sentidos. Se incluye tambin en este apartado al hbito pues es otra caracterstica externa de los minerales que se aprecia mediante los sentidos.

PROPIEDADES MAGNTICAS: Relacionadas con la influencia que ejercen los campos magnticos sobre las sustancias.

PROPIEDADES ELCTRICAS: Relacionadas con la influencia de la electricidad sobre las sustancias.

PROPIEDADES TRMICAS: Relacionadas con la energa que las sustancias poseen e intercambian.

RADIACTIVIDAD: Relacionada con procesos de desintegracin en el ncleo de ciertos tomos que forman la materia mineral.

PROPIEDADES PTICAS: Son aquellas que se deben observar con la ayuda del microscopio petrogrfico. Algunas propiedades organolpticas (como el color) se observan tambin con el microscopio.

Universidad nacional de ancash facultad de ........ .......................................

Santiago Antunez de Mayolo Escuela de ............................................

C u r s o: MINERALOGIA Apellidos y nombres

.......................................

EXAMEN PARCIAL Cdigo:..................................

Firma..................................

Fecha:...........................

CUESTIONARIO:

En cada uno de los Itemes siguientes marque correctamente cada alternativa( a); b);

c); d): , si es correcta con una V y si es Falsa con una F; si Ud. Cualquier error en el mar

cado o si usa palabras incorrectas, segn el caso, se le descontar =.05 pts en el Item I.- Dibuje una celda tetragonal y una celda monoclnica, seale convenientemente todos los componentes

en cada una de ellas.

II.- Escriba Ud. los nombres de Cuatro minerales metlicos y Cuatro minerales Nometiicos

III.- Establezca dos diferencias entre la celda del sistema Ortorrombico y la celda del sistema Tetragonal, escriba Las caractersticas de sus ejes y ngulos. .

Dibuje correctamente Una Celda Rombohdrica y Una Triclnica: Establezca sus diferencias

IV.- Seale la diferencia entre el isomorfsmo y pseudomorfismo.

.

.

V.- Sobre las diferentes propiedades fsicas y fenmenos que se producen en los minerales, tenemos. a).- La luminiscencia ocurre en todos los minerales no metlicos ( )

b).- El cuarzo posee la propiedad de la fosforescencia. ( ) c).- La baritina posee la propiedad de la fluorescencia. ( ) d).- El rub es una variedad de cuarzo ( )

VI.- Escriba los datos de cuatro de las propiedades fsicas de los cuatro minerales , que se indican en el cuadro. Nombre del Mineral: Galena

DurezaRayaColorBrillo

Pirita-

DurezaRayaColorBrillo

Esfalerita-

DurezaRayaColorBrillo

Cuarzo

DurezaRayaColorBrillo

VII.- En los siguientes grficos de la celda del sistema cbico, realizar las siguientes operaciones:

En el grfico A ; dibujar todos los ejes de simetra binarios. ternarios y Cuaternarios En el grfico B; Dibujar todos los planos de simetra

Grfico A Grfico BVIII.- a).- Entre las propiedades que dependen de la incidencia de las ondas electromagnticas de la luz tenemos: .

b).- La mayora de los cristales inicos tienen puntos de ebullicin altos, lo que significa que la fuerza de

cohesin es .._ c).-Un cristal es un slido homogneo que presenta una estructura interna de sus partculas que pueden ser:. .. . d).-Los minerales amorfos poseen una estructura .--

Tiempo: 45 minutosJwpc-febrero-2014.

Nota:

N

N