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MINERALOGÍA

Saber, Saber hacer, Saber ser

2015

Evaluación de Competencias

MINERALOGÍA

Nombre del estudiante: _____________________________________________________________

El presente documento es una lista de conocimientos, habilidades y destrezas que representa el estándar de las competencias que debe adquirir un trabajador. Los niveles de competencia se clasifican de acuerdo al porcentaje de las competencias alcanzadas (según CETEMIN). A. Criterios de calificación: Excelente

=

100 - 90%

Bueno



=

89 - 80%

Regular



=

79 - 70%

Malo



=

69 - 50%

Deficiente = 49 - 0% B. Si es necesario, el evaluador puede hacer preguntas durante la evaluación para aclarar cualquier detalle en relación a los criterios de competencia. C. El evaluador debe explicar la metodología antes del examen, y recordarles que las acciones o explicaciones deben ser precisas.

Puntaje Final Total

Mineralogía

1. Redes de Bravais. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» » Red cúbica » » Red Tetragonal. »» Red Ortorrómbica. »» Red Hexagonal. Obsevaciones: .......................................................................................................................................

Puntaje

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

2. Conceptos Básicos. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» » Isomorfismo. » » Polimorfismo.

»» Pseudomorfismo. Obsevaciones: .......................................................................................................................................

Puntaje

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

3. Cristalografía Química. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» » Solución sólida mineral. » » Solución sólida sustitucional.

»» Solución sólida intersticial. »» Solución sólida con omisión Obsevaciones: .......................................................................................................................................

Puntaje

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

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Mineralogía

4. Crear y cargar los archivos bases de datos. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» » Hábito. » » Agregado cristalinos.

»» Exfoliación y fractura. »» Dureza y tenacidad »» Peso específico. »» Color. »» Brillo. »» Huella o Raya Obsevaciones: .......................................................................................................................................

Puntaje

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

5. Reconocimiento de Minerales. EXCELENTE

BUENO

REGULAR

MALO

DEFICIENTE

» » Solución sólida mineral. » » Solución sólida sustitucional.

»» Solución sólida intersticial. »» Solución sólida con omisión Obsevaciones: .......................................................................................................................................

Puntaje

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

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Mineralogía

TABLA DE

1. 2. 3. 4. 5.

CONTENIDOS MINERALOGÍA ........................................................................................................................... 9 REDES DE BRAVAIS ................................................................................................................... 15 CRISTALOGRAFÍA QUÍMICA ..................................................................................................... 17 PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES .............................................................................. 19 MINERALOGÍA DESCRIPTIVA ................................................................................................... 31

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CAPÍTULO

1

MINERALOGÍA

1.1 DEFINICIÓN. La mineralogía es la ciencia que se dedica a la identificación de minerales y el estudio de sus propiedades, origen y clasificación.

a) Oro Nativo

b) Galena

c) Pirita

Las propiedades de los minerales se estudian bajo las correspondientes subdivisiones: mineralogía química, mineralogía física y cristalografía. Las propiedades y clasificación de los minerales individuales, su localización, sus formas de aparición y sus usos corresponden a la mineralogía descriptiva. La identificación en función de sus propiedades químicas, físicas y cristalográficas recibe el nombre de mineralogía determinativa. MINERALOGÍA

MINERALOGÍA DESCRIPTIVA

MINERALOGÍA DETERMINATIVA

La composición química es la propiedad más importante para identificar los minerales y para distinguirlos entre sí. El análisis de los minerales se realiza con arreglo a unos métodos normalizados de análisis químico cuantitativo y cualitativo. Los minerales se clasifican sobre la base de su composición química y la simetría de sus cristales. Sus componentes químicos pueden determinarse también por medio de análisis realizados con haces de electrones.

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Mineralogía

Por otra parte, las propiedades físicas de los minerales constituyen una importante ayuda a la hora de identificarlos y caracterizarlos. La mayor parte de las propiedades físicas pueden reconocerse a simple vista o determinarse por medio de pruebas sencillas. Las propiedades más importantes incluyen el rayado, el color, la fractura, el clivaje, la dureza, el brillo, la densidad relativa y la fluorescencia o fosforescencia.

1.2 MINERAL. DEFINICIÓN.

Un mineral, es un sólido homogéneo por naturaleza con una composición química definida (pero generalmente no fija) y una disposición atómica ordenada. Normalmente se forma mediante un proceso inorgánico. Se conocen actualmente más de 3.000 especies de minerales, la mayoría de los cuales se caracterizan por su composición química, su estructura cristalina y sus propiedades físicas. Se pueden clasificar según su composición química, tipo de cristal, dureza, color, brillo y transparencia. Los minerales aparecen con una variedad amplia de colores y estructuras, incluyendo tipos tan diversos como la obsidiana negra vítrea, el jaspe joya, los diamantes claros y duros y el talco blando y blanquecino. En la edad Media los alquimistas (ciencia y magia) fomentaron muchas supersticiones sobre los minerales. Por ejemplo se creía que las personas que llevaban un ópalo envuelto en una hoja de laurel se volverían invisibles. Los griegos creían que los que llevaban consigo mineral de amatista los protegía contra la embriaguez. También se creía que el cristal de roca, variedad de cuarzo, protegía contra dolor de muelas y hemorragias internas. Algunas creencias antiguas continúan vigentes en la actualidad.

a) Ópalo

b) Amatista

c) Cristal de Roca

IMPORTANCIA ECONÓMICA DE LOS MINERALES:

Los minerales son la fuente de los metales valiosos, denominados menas. Todas las rocas que constituyen la corteza terrestre están formadas por minerales. Los depósitos de minerales metálicos de valor económico y cuyos metales se explotan se denominan yacimientos. Los minerales, específicamente los metales, en la industria tienen muchas aplicaciones. En la antigüedad se usaban para la edificación de pirámides que servían de templos.

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Templo Maya-México-Edificado con Mineral calizas coralinas

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Mineralogía

El monumento conmemorativo de Jefferson en Washington fue construido en mármol, roca metamórfica en 1943.

Templo Maya-México-Edificado con Mineral calizas coralinas

De todos los elementos conocidos de la corteza terrestre tan sólo ocho constituyen el 99% en peso de ésta y casi el 100% de su volumen. Prácticamente todos los minerales formadores de rocas o minerales petrogenéticos son compuestos de oxígeno, fundamentalmente silicatos alumínicos de (Fe, Mg, Ca, Na, K), óxidos y carbonatos. Los primeros representan el 99% de los minerales de la corteza y el manto terrestres. El siguiente gráfico representa la utilidad de los materiales provenientes de los minerales en la fabricación de un automóvil. Vidrio

Plomo Cinc

Tungsteno Cromo

Cadmio Acero: una aleación de hierro y otros Plata metales.

Revestimiento de asbestos

Niquel, Cobre, Molibdeno, Mica, Vanadio, berilio

Metales aplicados en la Fabricación de un coche (Cortesía: Keith Lye)

En la medicina tenemos una aplicación directa de mineral de yeso, usado comúnmente para estabilizar los huesos cuando ha ocurrido alguna fractura.

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Mineralogía

Además, existe otro tipo de minerales formados por elementos muy escasos en la corteza (algunas ppm como valor medio) pero de gran interés económico (Cu, Pb, Hg, Au, Ag, Pt,...), estos minerales son explotados en depósitos donde el elemento se haya concentrado.

1.3 CRISTALOGRAFÍA. 1. DEFINICIÓN:

La cristalografía es la ciencia que estudia los cristales que estudia su origen, crecimiento, forma exterior, estructura interna y propiedades físicas. Los minerales, con pocas excepciones, poseen la distribución interna ordenada característica de los sólidos cristalinos. Cuando las condiciones son favorables, pueden estar limitados por caras planas y pulidas y adquirir formas geométricas regulares conocidas como cristales. El estudio de los sólidos cristalinos y las leyes que gobiernan su crecimiento, la estructura interna, se denomina cristalografía.

2. CRISTALIZACIÓN:

Los cristales se forman a partir de disoluciones, fundidos y vapores. Los átomos en estos estados desordenados tienen una disposición al azar, pero al cambiar de temperatura, presión y concentración pueden agruparse en una disposición ordenada característico del estado cristalino.

t2

(b)

t2

t2

t3

t2 t2

t2 t1

t2

(a) t1

t2

t1

t3 t3

t3

t1

t1

t1

t3 t3

t1 t3

t1 (c)

12

t3

(d)

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Mineralogía

La formación de rocas ígneas de magmas fundidos. Es un proceso que aunque más complicado, es similar a la congelación del agua. En el magma hay muchos elementos disociados, pero existen igualmente en él un número considerable de enlaces cruzados de iones y grupos iónicos. El crecimiento del cristal en un magma que se enfría es el resultado de dos procesos que compiten entre sí las vibraciones térmicas que tienden a destruir el núcleo y las fuerzas atractivas que tienden a congregar átomos y/o iones en estructura cristalinas. Cuando la temperatura disminuye el efecto de la primera tendencia disminuye permitiendo que domine el efecto de las fuerzas atractivas.

3. ESTRUCTURA CRISTALINA

La estructura cristalina u orden interno de un mineral puede considerarse como la repetición de un motivo sobre una red. La red comprende la componente de traslación del orden interno, El motivo o grupo de átomos tienen una cierta simetría que puede reflejarse en la forma externa del cristal. Así, la propiedad característica y definidora del medio cristalino es ser periódico, es decir, que a lo largo de cualquier dirección, y dependiendo de la dirección elegida, la materia que lo forma se halla a distancias específicas y paralelamente orientadas. Además de ésta, otras propiedades características son la isotropía y la anisotropía. Por tanto, el cristal está formado por la repetición monótona de agrupaciones atómicas paralelas entre sí y a distancias repetitivas específicas (traslación). La red cristalina es una abstracción del contenido material de este medio cristalino, y el tratarlo únicamente en función de las traslaciones presentes constituye la esencia de la teoría de las redes cristalinas. En la red cristalina todos los puntos, nudos, tienen exactamente los mismos alrededores y son idénticos en posición con relación al patrón o motivo que se repite. Este motivo es una constante del cristal ya que constituye el contenido material, es decir, su naturaleza atómica, de manera que red x motivo = cristal. En esta red espacial existe una porción del espacio cristalino, denominado celda unidad, el cual repetido por traslación y adosado desde un punto reticular a otro engendra todo el retículo. De esta manera, conociendo la disposición exacta de los átomos dentro de la celdilla unidad, conocemos la disposición atómica de todo el cristal. a. Periodicidad: El medio cristalino es un medio periódico ya que a lo largo de cualquier dirección la materia que lo forma se halla a distancias específicas y paralelamente orientadas, de forma que la orientación y distancias a que se encuentran dependen de la dirección elegida. La distancia según la cual las unidades estructurales se repiten paralela e idénticamente a lo largo de una dirección dada se denomina traslación. Éstas definen la denominada red cristalina, constituida por una serie de puntos (nudos) separados entre sí por las citadas traslaciones. b. Homogeneidad: En una red cristalina la distribución de nudos alrededor de uno de ellos es la misma, independientemente del nudo que tomemos como referencia. Así una red es un conjunto de nudos homogéneos o bien, un conjunto homogéneo de nudos. c. Anisotropía: La red de nudos constituyente del estado cristalino es anisótropa en cuanto a las distancias entre nudos, es decir, ésta depende de la dirección según la cual se mide.

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Notas: ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

CAPÍTULO

2

REDES DE BRAVAIS

2.1 SISTEMAS CRISTALINOS. La presencia de elementos de simetría en la red cristalina condiciona, a su vez, la existencia de ciertas relaciones métricas entre los elementos de la celda elemental, las relaciones angulares entre los ejes del cristal, o ejes cristalográficos, y las intersecciones sobre estos ejes de la cara fundamental (111). Las dimensiones de estas intersecciones son proporcionales a las traslaciones en las tres dimensiones de la red. Por esta razón se han agrupado las redes de Bravais en siete grandes grupos: redes triclínicas, redes monoclínicas, redes rómbicas, redes tetragonales, redes hexagonales, redes romboédricas y redes cúbicas. Cada uno de estos grupos de redes corresponde a un sistema cuyo nombre es idéntico al de las redes correspondientes y posee unas constantes reticulares fijas y una mínima simetría característica. Red de Bravais Red Triclínica primitiva, P Red monoclínica primitiva, P Red monoclínica centrada en las caras, C

Sistema

a,b,c y ángulos

Triclínico

a≠b≠c; a≠ß≠γ≠90°

Monoclínico

a≠b≠c; a=ß=γ=90°

Red rómbica primitiva, P Red rómbica centrada en las bases, C Red rómbica centrada en el interior, I

a≠b≠c; a=γ=90° ^ ß>90°

Rómbico

Red rómbica centrada en las caras, F Red tetragonal primitiva, P Red tetragonal centrada en el interior, C Red hexagonal primitiva, P Red romboédrica primitiva, P

Tetragonal Hexagonal

a=b≠c; a=ß=90° ^ γ=120°

Romboédrico o Trigonal

a=b=c; a=ß=γ≠90° a=b=c ; a=ß=γ=90°

Red cúbica primitiva, P Red cúbica centrada en el interior, I

a=b≠c; a=ß=γ=90°

Cúbico o Isométrico

Red cúbica centrada en las caras, F

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Mineralogía

La estructura cristalina, formada por la distribución de átomos, iones o moléculas, es en realidad la que constituye la base material que forma el cristal. Mientras que la red cristalina refleja el hecho de que el cristal es periódico y por ello, determina la simetría tratada hasta el momento, la estructura del cristal no sólo determina su periodicidad, marcada por la red y por la celda unidad de la misma, sino que determina el motivo, es decir, la parte material constituida por átomos, iones y moléculas que llenan la citada celda unidad. Un cristal viene definido, en primer lugar, por su composición química y, por tanto, es la relación estequiométrica el factor dominante en una estructura. La influencia de la estequiometria es evidente, por ejemplo, un cristal de NaCl, por ejemplo, no puede tener, en modo alguno, la misma estructura que la anhidrita (CaSO4) o que la calcita (CaCO3) o que un silicato cualquiera, puesto que no sólo los átomos que forman estos cristales son diferentes química y físicamente, sino que sus componentes entran en la fórmula química en relaciones muy distintas.

2.2 ISOMORFISMO. Hay minerales que tienen la misma estructura análogas en todos los aspectos, si bien las dimensiones de las celdas son diferentes y sus propiedades son, naturalmente totalmente diferente. Sus grupos espaciales son idénticos. Entonces se dice que estas sustancias son isomorfas o isoestructural por ejemplo fluorita y la uraninita.

2.3 POLIMORFISMO. La habilidad de una sustancia química específica para cristalizar en más de un tipo de estructura (en función de los cambios de temperatura presión o ambos) se denomina polimorfismo. Las diversas estructuras de tal elemento químico o compuesto se llaman formas polimorfas, Ej. Grafito y el diamante; Pirita y Marcasita. Calcita y el aragonito etc.

2.4 PSEUDOMORFISMO. La existencia de un mineral con la forma cristalina externa de otra especie mineral se denomina pseudomorfismo. Si el cristal de un mineral dado se altera de forma que la estructura interna o la composición química cambie, pero la forma externa prevalezca se dice que hay un pseudomorfismo.

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CAPÍTULO

3

CRISTALOGRAFÍA QUÍMICA

3.1 SOLUCIÓN SÓLIDA MINERAL. La mayoría de los minerales no son sustancias puras, sino que presentan una composición química variable. Esto es debido a las frecuentes sustituciones de determinados iones o grupos iónicos que presentan parecido radio iónico (diferencias < 15%) y de carga eléctrica (p.e. Mg2+ por el Fe2+, en posiciones octaédricas, el Ca2+ por el Na+ en posiciones de orden 8 ó 10, o el Al3+ por el Si4+ en posiciones tetraédricas, etc.). En los últimos ejemplos para que se mantenga la neutralidad eléctrica de la estructura deben tener lugar otras sustituciones adicionales. Como resultado de estas sustituciones se producen las soluciones sólidas minerales en las que en una estructura mineral aparecen dos o más elementos distintos con posibilidad de ocupar en distintas proporciones una misma posición atómica. Existen diferentes tipos de soluciones sólidas:

1. SOLUCIÓN SÓLIDA SUSTITUCIONAL:

Se produce una sustitución de un elemento por otro en todo el intervalo de composiciones posibles determinado por las composiciones de dos miembros extremos. Un buen ejemplo de este tipo de soluciones sólidas es el que forma la serie isomorfa del olivino, (Mg, Fe)2SiO4. En el olivino, el Mg2+ puede ser reemplazado parcial o totalmente por el Fe2+ constituyendo una solución sólida completa entre los dos términos extremos forsterita (Mg2SiO4) - fayalita (Fe2SiO4). Otro ejemplo es el que forman los carbonatos de la serie rodocrosita MnCO3 – siderita FeCO3. Pero también existen las sustituciones aniónicas como por ejemplo la formada por la solución sólida completa KCl-KBr, en la que los aniones Cl- y Br- se sustituyen entre ellos.

2. SOLUCIÓN SÓLIDA INTERSTICIAL:

Se produce cuando los átomos o iones se localizan en los huecos estructurales de un cristal. Algunos minerales poseen estructuras cristalinas con grandes huecos en los que se alojan iones o moléculas, es el caso del Berilo (Be3Al2Si6O18) cuya estructura anular cuenta con grandes canales hexagonales que son aprovechados por el K+, Rb+, Cs+, H2O, etc., para alojarse. Otro ejemplo bien conocido es el que constituye el grupo de las zeolitas, éstas poseen una estructura muy abierta formada por tetraedros de SiO4 y AlO4 donde quedan grandes huecos en los que acostumbran a acomodarse moléculas de H2O débilmente unidas a la estructura.

3. SOLUCIÓN SÓLIDA CON OMISIÓN:

Tiene lugar cuando un catión de mayor carga reemplaza a dos o más cationes, compensando así su carga. El mejor ejemplo lo constituye la pirrotina de fórmula Fe(1-x)S, en cuya estructura aparecen vacantes en número variable por la ausencia de iones Fe2+ en alguna de las posiciones octaédricas. Para compensar la deficiencia del Fe es posible que parte de éste en su estado oxidado (Fe3+), de forma que: 2Fe3++ 1vacante « 3Fe2+, Manteniéndose así la neutralidad en la estructura. Saber, Saber hacer, Saber ser

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Notas: ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

CAPÍTULO

4

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

4.1 HÁBITO. Se llama hábito cristalino o apariencia de los monocristales. Esta característica se suele estimar visualmente, destacando los tipos de facetas que tienen áreas más amplias, por ejemplo, hábito cubooctaédrico, hábito dipiramidal, etc.

Berilo de hábito prismático

4.2 AGREGADOS CRISTALINOS. Existen numerosas denominaciones para describir los agregados cristalinos de minerales. No puede establecerse una lista sistemática ni una definición estricta para cada uno de los términos.

Acicular: cristales delgados parecidos a agujas Azurita: Cu2+3(CO3)2(OH)2

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Arborescente: de aspecto similar a un árbol. Plata: Ag, sobre calcita.

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Mineralogía

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Filiforme: parecidos a cabellos o hebras. Jamesonita: Pb4FeSb6S14

Dendrítico: en ramas divergentes similares a plantas Pirolusita: Mn4+O2

Reticulado: cristales delgados entrelazados simulando redes. Rutilo: TiO2

Radiante: cristales dispuestos de manera radial a partir de un centro. Prehnita: Ca2Al2Si3O10.(OH)2

Columnar: En forma de columna Aragonito: CaCO3

Fibroso: En forma de pequeñas fibras paralelas, fácilmente separables entre sí. Grunerita: (Fe2+,Mg)7Si8O22(OH)2

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Estrellado: Cristales en formas concéntricas simulando estrellas. Mesolita: Na2Ca2Al6Si9O30.8H2O

Globular: Individuos de forma esférica. Esferocobaltita: CoCO3 - con cuarzo hialino

Botrioidal: Formas globulares agrupadas en racimos. Apatito: Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)

Reniforme: minerales radiales terminados en formas arriñonadas Goethita: Fe3+O(OH)

Mamilar: Grandes formas redondeadas a modo de mamas. Smithsonita: ZnCO3

Coraloide: En formas puntiagudas ramificadas que recuerdan al coral. Aragonito: CaCO3

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Exfoliable: mineral que se separa fácilmente en capas. Cuando esas capas son hojosas muy finas se dice micáceo.

Tabular: Individuos planos a modo de tablas. Vanadinita: Pb5(VO4)Cl

Masivo: Agregados minerales compactos y sin forma particular. Bismuto: Bi

Discoidal: En forma de discos superpuestos. Yeso: CaSO4.2H2O

Hojoso: Cristales alargados planos a modo de hojas de cuchillo. Crocoita: PbCrO4

Estalactítico: En forma de conos o cilindros colgantes a modo de estalactitas. Goethita: Fe3+O(OH)

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Concrecionado: Masas de mineral depositadas sobre un núcleo, en ocasiones de formas esféricas. Malaquita: Cu2+2(CO3)(OH)2

Geoda: cavidad recubierta de cristales pero sin quedar totalmente rellena.

4.3 EXFOLIACIÓN, PARTICIÓN Y FRACTURA. Cuando un mineral es sometido a una fuerza externa se produce un proceso tensional que induce a una deformación del cristal. La resistencia y el tipo de deformación resultante están relacionados con los mecanismos de enlace interatómicos y por la presencia o no de defectos estructurales. Una vez que la deformación sobrepase cierto valor, excediendo su resistencia, el mineral se rompe. EXFOLIACIÓN Y CLIVAJE: Ciertos minerales tienden a romper según planos paralelos a direcciones muy concretas que corresponden a planos atómicos con densidad mínima de enlaces. Estos planos se definen mediante índices de Miller de igual manera que se hace con las caras externas de un cristal. Así por ejemplo las micas tienen tendencia a romper según planos basales {0001}. Esta propiedad se denomina exfoliación. Al describir la exfoliación se debe precisar: La calidad de la misma mediante términos tales como perfecta, buena, regular, mala, etc. La dirección expresada por el nombre o dirección a la que es paralela la exfoliación, por ejemplo cúbica {001} propia de la galena, octaédrica {111} en el caso del diamante o de la fluorita, romboédrica {1011}, prismática {110} o basal

Galena: PbS

La exfoliación de un mineral concuerda con su simetría, así si se desarrolla una dirección octaédrica necesariamente deberán existir otras tres direcciones semejantes.

No todos los minerales presentan exfoliación ni en el mismo grado, así mientras que es muy marcada en el caso de la exfoliación basal de las micas, puede estar menos marcado como en el caso del berilo o no existir como con el cuarzo.

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PARTICIÓN: Cuando un mineral rompe a lo largo de planos con debilidad estructural, debidos a la presencia de maclas, tensiones anteriores acumuladas o procesos de desmezcla se dice que ha sufrido una partición. No es pues una propiedad intrínseca del mineral, como en el caso de la exfoliación, sino que depende de la "historia" del ejemplar. No obstante en cada mineral solo existirán ciertos planos susceptibles de generar partición tales como la partición octaédrica de la magnetita, la básica del piroxeno o la rómboédrica del corindón.

Corindón: Al2O3

FRACTURA: Cuando un mineral rompe sin seguir ninguna de las pautas antes expuestas se dice que se fractura. Estas facturas en función de la forma y aspecto de las superficies generadas pueden denominarse: • Concoidal si los planos de fractura presentan superficies lisas y suaves, pero con bordes agudos y cortantes, siendo un caso típico el cuarzo y su variedad el sílex. • Astillosa o fibrosa. • Ganchuda el mineral rompe según una superficie dentada, con filos puntiagudos. • Irregular.

4.4 DUREZA Y TENACIDAD. Se denomina dureza a la resistencia a ser rayado que ofrece la superficie lisa de un mineral, y refleja, de alguna manera, su resistencia a la abrasión. Mediante el estudio de la dureza de un mineral se evalúa, en parte, la estructura atómica del mismo pues es la expresión de su enlace más débil. La dureza es una forma de evaluación de la reacción de una estructura cristalina a una tensión sin rotura. En los cristales con enlaces metálicos, que pueden fluir plásticamente, el rayado da lugar a una ranura o surco. Por el contrario, en materiales frágiles el rayado es la manifestación de una microfractura.

1. ESCALA DE Mohs: El grado de dureza se mide en mineralogía por comparación, determinándose la facilidad o dificultad en que un mineral es rayado por otro. Un mineral blando siempre es rayado por cualquier mineral más duro y nunca al revés. Numéricamente esta dureza relativa, designada por H, se establece gracias a la escala de diez minerales corrientes definida por F. Mohs en 1824.

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Mineral

H

Talco

1

Yeso

2

Calcita

3

Fluorita

4

Apatito

5

Ortosa

6

Cuarzo

7

Topacio

8

Corindón

9

Diamante

10

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Esta escala no es en modo alguno proporcional, en efecto, la diferencia entre la dureza del diamante (10 en la escala) y el corindón (9 en la escala) es mucho mayor que la existente entre el corindón y el talco (1 en la escala). Algunos productos artificiales han logrado alcanzar valores un poco más altos que el corindón (carburo de silicio, carburo de boro, carburo de wolframio). La dureza de un mineral es una propiedad vectorial, pudiendo presentar un mismo mineral diversos valores dependiendo de la dirección según la cual se les raye. Por lo general, esa diferencia es muy ligera, pero en el caso de la cianita H = 5 paralelamente a su alargamiento y H = 7 normalmente a este. La calcita tiene una H = 3 en todas sus direcciones excepto según {0001} en la que vale H = 2. Cuando se encuentra un mineral en el campo, rara vez se dispone de 10 minerales para efectuar el test de dureza. Por el contrario, puede obtenerse una aproximación bastante buena usando simplemente: • • • •

La uña del dedo (H = 2.5). Una moneda de cobre (H = 3). Una punta de acero, por ejemplo una punta de cuchillo, un clavo etc. (H = 5). Un fragmento de vidrio (H = 5.5).

Empleando estos objetos comunes se consigue una buena orden de magnitud de dicha dureza.

2. TENACIDAD:

Se denomina tenacidad a la resistencia que opone un mineral a ser partido, molido, doblado o desgarrado, siendo, en cierto modo, una medida de su cohesión. Se definen una serie de objetivos relacionados con este concepto: Un mineral frágil es aquél que se rompe o reduce a polvo fácilmente, siendo una propiedad característica de minerales con enlaces iónicos dominantes. Se dirá de un mineral que es maleable cuando puede ser conformado en hojas delgadas por percusión. Un mineral séctil puede cortarse fácilmente en virutas delgadas con un cuchillo. Si un mineral puede estirarse fácilmente hasta formar un hilo se dice dúctil. Ductilidad, sectilidad y maleabilidad son propiedades características de minerales con enlaces metálicos pues dicho enlace transmite a la materia la capacidad de convertir toda tensión aplicada en deformación plástica. Cuando un mineral puede ser doblado y pero no tiene la capacidad de recuperar su forma original, manteniendo la deformación de forma permanente, se denomina flexible. Los minerales en los que existan fuerzas de enlace de tipo Van der Waals o de hidrógeno tales como el talco o las cloritas lo son. Por el contrario cuando un mineral recupera su forma original tras ser deformado se dice elástico. Las micas con enlaces iónicos son típicamente elásticos.

4.5 PESO ESPECÍFICO. Se denomina peso específico de un mineral al cociente entre su peso y el peso de un volumen equivalente de agua a 4ºC (condiciones de máxima densidad del agua), siendo un valor adimensional. Por el contrario, la densidad relativa es un valor equivalente correspondiente a la masa por unidad de volumen y viene expresado en unidades tales como g/cm3. Saber, Saber hacer, Saber ser

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El caso contrario lo constituyen los compuestos polimorfos, de misma composición pero diferente tipo de empaquetamiento. Así, en el caso del carbono, pasamos de valores de 3.515 para el diamante a solo 2.23 para el grafito pese a tener idéntica fórmula química.

1. PESOS ESPECÍFICOS DE ALGUNOS MINERALES:

La estimación del valor del peso específico es en muchas ocasiones determinante en la clasificación de un mineral a estudiar, por ello a continuación se especifica dicho valor para algunos minerales:

MINERALES Cuarzo Galena Pirita Esfalerita Calcopirita Malaquita Diamante Fluorita Calcita Molibdenita

PESOS ESPECÍFICOS 2,65 - 2,66 7,4 - 7,6 5,02 3,90 - 4,10 4,1 - 4,3 3,90 - 4,03 3,52 3,18 2,70 - 2,72 4,62 - 4,73

4.6 COLOR. El color es, probablemente, una de las características más espectaculares y atractivas de los minerales, confiriendo una indiscutible belleza a los cristales, muy especialmente en el caso de algunas gemas. Sin pecar de exageración puede decirse que los minerales, en su conjunto, abarcan todo el espectro de colores del visible, con todos los matices que pueda uno imaginar. Incluso, un único mineral puede presentar, en ocasiones, una enorme variedad de colores como en el caso de la fluorita con tonalidades azules, amarillas, verdes, moradas, naranjas o rosas.

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Los minerales están coloreados porque absorben ciertas longitudes de onda de la luz que incide sobre ellos y reflejan el resto, siendo el color la combinación de aquellas longitudes de onda que inciden en el ojo.

4.7 BRILLO. Se denomina brillo al aspecto de la superficie de un mineral cuando se refleja en ella la luz. Se suele distinguir los minerales con brillo metálico de aquellos con brillo no metálico, si bien una clara separación entre ambos grupos es algo ambigua, al punto de considerarse en ocasiones un grupo de minerales con brillo submetálico. El brillo metálico es propio de aquellos minerales con enlace metálico puro o predominante, siendo totalmente opacos a la luz. En ellos los huecos entre los estados fundamentales y excitados son bastante menores que en el caso de las estructuras covalentes e iónicas. Sin embargo existen numerosos estados excitados con energías disponibles dentro del intervalo completo de la luz visible, permitiendo la absorción de la luz incidente y la posterior emisión de dicha luz en forma visible. Por ello los materiales con brillo metálico reflejan totalmente la luz visible. Los metales nativos y la mayor parte de los sulfuros pertenecen a este grupo. Los minerales con brillo no metálico son, por lo general, de colores claros y transmiten la luz, por lo menos, en secciones delgadas. Se emplean diversos calificativos para describir los tipos de brillos no metálicos entre ellos. VÍTREO: Parecido al brillo del vidrio. Lo presentan minerales tales como el cuarzo o las turmalinas. RESINOSO: De aspecto similar a la de la resina. Ejemplos de ello son la blenda o el azufre. NACARADO: Con aspecto nacarado que recuerda a las perlas. Aparece en las superficies de los minerales paralelas a los planos de exfoliación, por ejemplo en el caso del talco o en los planos basales de la apofilita. GRASO: Las superficies presentan un aspecto como si estuviesen recubiertas por una delgada capa de aceite y es propia de minerales con superficies microrrugosas. Lo pueden presentar ciertas nefelinas, algunas especies de esfaleritas o el cuarzo masivo. SEDOSO: Resulta de la reflexión de la luz sobre paralelo de finas fibras. Lo presentan el yeso fibroso, la malaquita o el crisotilo. ADAMANTINO: Reflejo fuerte y brillante como el diamante. Es propio de minerales con un alto índice de refracción, como en el caso de la cerusita o la anglesita.

4.8 HUELLA O RAYA. El color del polvo fino de un mineral se conoce con el nombre de huella. La huella se emplea frecuentemente en la identificación de los minerales, porque, aunque el color del mineral puede variar entre límites amplios, el de la huella es normalmente constante. Saber, Saber hacer, Saber ser

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4.9 PROPIEDADES ELÉCTRICAS. 1. CONDUCTIVIDAD:

El tipo de enlace atómico determina la conductividad eléctrica de un mineral. Aquellos minerales con enlaces de tipo metálico, tales como los metales nativos, son excelentes conductores. Los sulfuros, con enlaces sólo parcialmente metálicos, son semiconductores, mientras que los minerales con enlaces iónicos o covalentes son, generalmente, no conductores. La conductividad es una magnitud vectorial y para los minerales no cúbicos varía en función de la orientación cristalográfica. Así, en el caso del grafito su conducción es mucho mayor según direcciones perpendiculares al eje “c” que según direcciones paralelas al mismo.

2. PIEZOELECTRICIDAD:

Se denomina piezoelectricidad a la facultad que presentan ciertos minerales de producir una corriente de electrones si se ejerce una presión sobre un extremo de su eje polar. Todos los minerales que cristalicen según sistemas que presenten dichos ejes polares presentarán esta propiedad, pero sólo unos pocos de ellos lo hacen con una intensidad suficiente para ser medida.

3. PIROELECTRICIDAD:

Los minerales que presentan un eje polar único al ser sometidos a un gradiente de temperaturas desarrollan simultáneamente cargas positivas y negativas en los extremos opuestos del eje. Esta propiedad se denomina piroelectricidad.

4.10 PROPIEDADES MAGNÉTICAS. Se clasifican las características magnéticas de un mineral en función del comportamiento del mismo al ser expuesto a un campo magnético externo. Se denomina susceptibilidad magnética a dicha propiedad y es sensible a la temperatura especialmente al sobrepasarse la denominada temperatura de transición magnética. La piedra imán natural es una sustancia ferromagnética con la composición de la magnetita con todos los momentos magnéticos netos fuertemente alineados. Este magnetismo natural se debe al enfriamiento de material fundido bajo la influencia del campo magnético terrestre.

4.11 LUMINISCENCIA. La energía radiante que recibimos del sol cubre una amplia gama de longitudes de onda de las cuales sólo una pequeña parte constituye el llamado espectro de la luz visible. La luz es una forma de energía y para crearla es necesario suministrar energía bajo otra forma. Existen, fundamentalmente, dos formas para que ello ocurra: La incandescencia es el fenómeno de emisión de luz debida a la energía calorífica. Un cuerpo, alcanzando cierta temperatura, emite una radiación luminosa que es, además, característica de cada sustancia. Es este el fenómeno observado cuando un metal es "calentado al rojo" y está a la base de utilizaciones industriales

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tan comunes como la bombilla en la que un filamento de wolframio, atravesado por corriente eléctrica, alcanza la incandescencia y emite una luz brillante. Las estrellas y el propio sol irradian luz por incandescencia. La luminiscencia, por el contrario, es una forma de "luz fría" en la que la emisión de radiación lumínica es provocada en condiciones de temperatura normal o baja.

1. TIPOS DE LUMINISCENCIA:

Existen diversas variedades de luminiscencia en función de la energía responsable del fenómeno: La Fotoluminiscencia es una luminiscencia en la que la energía activadora es de origen electromagnético (rayos ultravioletas, rayos X o rayos catódicos). Conviene distinguir claramente este fenómeno de la refracción, reflexión o dispersión. En efecto, en los minerales fotoluminiscentes, la luz es absorbida durante un tiempo significativo y la emisión posterior posee una longitud de onda notablemente menor a la frecuencia de la energía activadora. El término Fluorescencia se restringe a la luminiscencia causada por rayos ultravioleta (U.V.). Éstos, al igual que la luz visible, se pueden subdividir en U.V. de onda corta o rayos U.V.A., U.V. de onda media (U.V.B.), U.V. de onda larga (U.V.C.) y ultravioletas extremos. La fluorescencia es una propiedad bastante imprevisible pues, mientras algunas muestras de un mineral la presentan, otras aparentemente semejantes e incluso provenientes de una misma localidad de origen. Así, sólo ciertas fluoritas (de las que deriva el nombre de esta propiedad) son fluorescentes, debiéndose el fenómeno a la presencia de materia orgánica o a la presencia de tierras raras. Una fluorescencia de color azul - violáceo es debida a la presencia de europio siendo visible bajo U.V. de onda larga. La Fosforescencia es una luminiscencia que perdura una vez cortada la excitación. No existe realmente una frontera clara entre fosforescencia y fotoluminiscencia ya que empleando métodos finos se comprueba que ciertos minerales, a priori sólo fluorescentes, en realidad siguen dando luz fracciones de segundo después de haber sido separados de las fuentes excitadoras. Se denomina Electroluminiscencia a aquella causada por corrientes eléctricas, siendo un caso particular el de la Catodoluminiscencia ocasionada por rayos de electrones. La Radioluminiscencia es causada por reacciones nucleares y fue observada por primera vez por Pierre y Marie Curie en el elemento "radio" que obtuvieron a partir de pechblendas procedentes de Johanngeorgenstadt, Sajonia (Alemania). La Triboluminiscencia es la propiedad que poseen ciertos minerales de hacerse luminosos al ser sometidos a acciones mecánicas tales como ser molidos, rayados o rotados. Se trata de minerales en su mayor parte no metálicos y con una buena exfoliación. La fluorita, la esfalerita, la lepidolita y en menor medida la pectolita, la ambligonita, los feldespatos y la calcita presentan esta propiedad. La Termoluminiscencia es capacidad de producir luz visible cuando son calentados a una temperatura por debajo del rojo. No debe ser confundida con la incandescencia que ocurre a temperaturas más elevadas. En termoluminiscencia el calor no es la fuente primaria de energía sino el desencadenante de la reacción. Saber, Saber hacer, Saber ser

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Notas: ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

CAPÍTULO

5

MINERALOGÍA DESCRIPTIVA

5.1 CLASIFICACIÓN DE MINERALES. La clasificación de minerales de J. D. Dana a mitad del siglo XIX, cuando todos los minerales fueron divididos en clases, en función de sus aniones o grupos de aniones predominantes. Versiones revisadas y actualizadas de esta clasificación siguen siendo las más usadas entre los mineralogistas de mayoría de los países y el manual de mineralogía basado en esta clasificación se ha convertido en un clásico, con ya más de 20 ediciones. La utilización de los dos criterios el químico y el estructural son imprescindible hoy en día para cualquier clasificación mineralógica, pero no resuelve por ello todos los problemas. Así por ejemplo, un mineral tan importante como el cuarzo (SiO2) figura en algunas clasificaciones como un óxido, mientras que en otras aparece como un tectosilicato. En Perú, tradicionalmente, se ha venido utilizando, tanto a nivel universitario como en la ordenación de las colecciones de sus principales museos, la clasificación de Strunz basada en la clásica de J. D. Dana. Resumiendo en un cuadro los principales grupos de minerales obtenemos: 1. Elementos nativos 2. Sulfuros 3. Sulfosales 4. Óxidos (a) Simples y múltiples (b) Hidróxidos 5. Haluros 6. Carbonatos 7. Nitratos 8. Boratos 9. Fosfatos 10. Sulfatos 11. Wolframatos 12. Silicatos Estas se subdividen en familias, basándose en los tipos químicos, y las familias a la vez se dividen en grupos, que presentan una similitud cristalográfica y estructura. El grupo está formado por especies, que forman series entre sí. Las especien tienen la misma estructura pero diferente composición química. Saber, Saber hacer, Saber ser

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5.2 ELEMENTOS NATIVOS. A esta clase pertenecen aquellos minerales compuestos básicamente por un único elemento químico. Solo unos 20 elementos de la tabla periódica han sido encontrados en la naturaleza en estado nativo. Estos elementos se dividen en tres subclases: los metales, los semimetales y los no metales. Metales Nativos ESTRUCTURA: Debido a su composición química sencilla y al enlace atómico de tipo metálico que presentan estos minerales, las estructuras de los metales nativos pueden describirse como simples empaquetamientos compactos de bolas de un mismo tamaño. A continuación se presentan tres ejemplos de estructuras de esta subclase de minerales. C

B A

A B A B A

La mayoría de los metales nativos tiene una estructura cristalina denominada empaquetamiento cúbico compacto centrado en las caras, que se caracteriza por presentar caras paralelas a {111} según una secuencia (ABCABC...) y por pertenecer al grupo espacial Fm3m, tal como se ilustra en la figura siguiente.

Cada átomo de metal está rodeado por otros 12 átomos vecinos. Los minerales del grupo del oro, así como el platino, el iridio, la taenita (hierro con mezcla de níquel en más de un 27 % en peso) y otros metales nativos presentan esta estructura. Por el contrario el Mg, el Zn, el Cd y minerales del grupo del platino como como la iridosmina o el platiniridium presentan estructuras con empaquetamiento hexagonal compacto (ABAB...) donde cada átomo de metal está rodeado por 12 átomos vecinos.

El último tipo de estructura, presente en los metales nativos es el empaquetamiento cúbico compacto centrado en el cuerpo, donde las capas de átomos se repiten en el orden (ABAB...) y cada átomo tiene 8 vecinos cercanos. Los ejemplos característicos para este tipo de estructura son el hierro nativo puro y la especie de ferroniquel kamacita con una mezcla de Ni menor al 27 % en peso.

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SEMIMETALES NATIVOS: Los semimetales nativos As, Sb, Bi son isoestructurales y cristalizan en el grupo espacial P3m. Sus enlaces entre átomos ya no son puramente metálicos, sino parcialmente covalentes. Dicha covalencia de los enlaces se explica por la posición de estos elementos en el grupo Va de la tabla periódica. La figura siguiente representa la estructura del As y del Sb nativos. En comparación con los metales nativos, los enlaces entre los átomos ya no son todos iguales. Aquellos relativamente más fuertes entre los cuatro átomos más cercanos dan lugar a una estructura en capas y la fácil exfoliación de minerales de este grupo según dirección perpendicular a {0001} se explica por la presencia de enlaces más débiles entre las capas estructurales. La covalencia de los enlaces explica también la menor conductividad térmica y eléctrica de los minerales de este subgrupo respecto de los metales nativos. NO METALES NATIVOS: La estructura de los no metales nativos es muy diferente a la de los metales y semimetales.

c a

(a)

b

(b)

El azufre cristaliza habitualmente en el sistema ortorrómbico, los dos tipos polimorfos de azufre monoclínico son muy raros en la naturaleza, pero si se producen artificialmente. La estructura del azufre se compone de anillos unidos por enlaces muy fuertes entre los 8 átomos de S en una molécula S8 (Fig. a). La celda de azufre ortorrómbico (Fig. b) está compuesta por 16 anillos y contiene un total de 128 átomos. Estos anillos se unen entre sí mediante fuerzas de Van der Waals, mucho más débiles que los enlaces intermoleculares.

El diamante presenta una estructura de átomos de carbono unidos entre sí mediante enlaces covalentes muy fuertes y direccionales. Cada átomo de carbono aparece unido con otros cuatro átomos vecinos, situados en los extremos de un tetraedro regular. Este tipo de estructura da lugar a unos planos {111} con elevada población atómica, separados por espacios más anchos con la misma orientación. Esto explica la exfoliación del diamante según los planos {111}, coincidentes con las caras de un octaedro.

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La estructura del grafito está formada por anillos hexagonales, en los cuales cada átomo de carbono está vinculado con otros tres, situados en los vértices de un triángulo regular a su alrededor. Los anillos hexagonales forman capas en la estructura de grafito y la distancia entre dos capas paralelas es muy superior a la distancia entre átomos dentro de una capa. Estas capas están unidas entre sí por fuerzas débiles de Van der Waals. La importancia de la estructura cristalina para las propiedades de minerales se manifiesta con los ejemplos del grafito y del diamante. Los dos son carbono puro, pero estos minerales no tienen nada más en común. El diamante es transparente e incoloro, el grafito es opaco y negro; el diamante es la sustancia más dura que se conoce, el grafito tiene la dureza más baja según la escala de Mohs; el diamante es un aislante perfecto por el contrario el grafito tiene una electroconductividad muy elevada, etc. Entre las propiedades comunes apenas destaca la exfoliación que se observa muy bien en ambos minerales. Grupo

Mineral

Fórmula

Metales Grupo del oro Grupo del platino Grupo del hierro  

Oro

Au

Plata

Ag

Cobre

Cu

Platino

Pt

Hierro

Fe

Kamacita

Fe, Ni

Taenita

Fe, Ni

Mercurio

Hg

Arsénico

As

Antimonio

Sb

Bismuto

Bi

Azufre

S

Diamante

C

Grafito

C

Semimetales Grupo del arsénico  No metales

ORO: Fórmula Química: Au PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Amarillo propio Raya: Amarilla brillante Brillo: Metálico Dureza: 2,5 Densidad: 19,3 g/cm3

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FORMA DE PRESENTARSE: En forma cristalizada se encuentra en cristales octaédricos. La forma más corriente de presentarse es en masas arborescentes, con cristales alargados en la dirección del eje ternario; también diseminado en capas aplastadas, escamoso o macizo. La forma más frecuente para placeres es la llamada "pepita", masas macizas redondeadas por el rodamiento, que pueden variar de tamaño. GÉNESIS: Yacimientos epitermales; Yacimientos metamórficos y yacimientos en zonas de cizalla; Placeres y paleoplaceres. EMPLEO: En joyería y como patrón monetario, igualmente en electrónica o para aplicaciones de la industria aeroespacial.

PLATA:

Fórmula Química: Ag PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Blanco de plata Raya: Blanco de plata Brillo: Metálico Dureza: 2.5 a 3 Densidad: 10.5 g/cm3 Otras: Ductilidad y maleabilidad, patina negra en superficie. FORMA DE PRESENTARSE: Muy raramente presenta los cristales que tienden al hábito octaédrico. Habitualmente forma grupos ramosos, arborescentes e hilamentosos, en placas y escamas o también masivo, rellenando fracturas y vetas. GÉNESIS: Yacimientos hidrotermales en asociación con: • Sulfuros, ceolitas, calcita, baritina. • Arseniuros y sulfuros de cobalto, níquel y plata y con bismuto nativo. • Con uraninita y minerales de cobalto y níquel. • Zonas de oxidación de los depósitos de minerales de plata. EMPLEO: Como la mena de plata, aunque la mayor parte de este metal se extrae de los sulfuros de plata (acantita, proustita, pirargirita).

COBRE

Fórmula Química: Cu PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Rojo propio Raya: Roja propia Brillo: Metálico Dureza: 2.5 a 3 Densidad: 8.9 g/cm3 Otras: Ductilidad y maleabilidad, patina tenue en superficie.

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FORMA DE PRESENTARSE: Los más frecuentes son los grupos dendríticos arborescentes, pero aparece también cristalizado, siendo el octaedro la forma más frecuente en la que se presenta. GÉNESIS: En la zona de oxidación de los depósitos de cobre. Los yacimientos primarios están asociados a lavas basálticas, donde el nativo cobre aparece como resultado de reacción de soluciones hidrotermales con minerales de óxidos de hierro. EMPLEO: Como la mena de cobre de importancia menor, la mayor parte de este metal se extrae de los sulfuros de cobre. El empleo principal de cobre metal es como hilo para conductores eléctricos. También se utiliza para aleaciones, como el latón, bronce y otros.

MERCURIO

Fórmula Química: Hg PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Blanco de plata Brillo: Metálico Densidad: 13.6 g/cm3 Otras: Único metal líquido en condiciones de presión y temperaturas normales. Solidifica a -39° C. FORMA DE PRESENTARSE: En pequeñas gotas sobre cinabrio o calcitas. GÉNESIS: Asociado al cinabrio y probablemente algo más tardío que este, preparación electrolítica del cloro y la sosa cáustica y como impermeabilizante contra el mildiú (enfermedad de la vid). Igualmente se emplea en ortodoncia, instrumentos científicos, termómetros, como amalgamado. EMPLEO: El mercurio se emplea en aparatos eléctricos, instrumentos de control industrial, preparación electrolítica del cloro y la sosa cáustica y como impermeabilizante contra el mildiú (enfermedad de la vid). Igualmente se emplea en ortodoncia, instrumentos científicos, termómetros, como amalgamador del oro, etc.

AZUFRE

Fórmula Química: S PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Amarillo Raya: Más clara Brillo: Graso o sedoso Dureza: 1.5 a 2.5 Densidad: 2.07 g/cm3 Otras: Marcada fractura concoidea. Arde con facilidad.

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FORMA DE PRESENTARSE: Cristales con formas piramidales o bipiramidales con truncamientos de vértices. También en masas irregulares, reniformes, estalactíticas, como incrustaciones y terroso. GÉNESIS: En terrenos con actividad volcánica, como producto de sublimación. Filoniano, asociado a sulfuros y formado por la oxidación de estos. En rocas sedimentarias terciarias arcillosas. EMPLEO: Como abono e insecticida; para la fabricación de ácido sulfúrico y de caucho. También se usa en producción de jabón, textiles, papel, piel, tintes y en refinado de petróleo.

DIAMANTE

Fórmula Química: C PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Habitualmente amarillo claro o incoloro, también tonalidades claras azules, verdes, naranjas, rosas, marrones. Raya: Es imposible hacerla. Brillo: Adamantino o graso Densidad: 3.515 g/cm3 Otras: Transparente a los rayos ultravioletas. FORMA DE PRESENTARSE: Habitualmente en cristales de hábito octaédrico, pero también forma cubos y dodecaedros, presentando curvaturas en las caras. Maclas según ley de espinela (111). GÉNESIS: Necesita para su génesis una muy alta presión y la temperatura, formándose en rocas ultrabásicas del manto. Se transporta hacia la superficie a través de las llamadas tuberías de explosión. Aparece asociado a rocas volcánicas particulares llamadas kimberlitas y lamproitas. Al ser un mineral muy duro y estable, se acumula en placeres aluviales y marítimos, formando depósitos muy importantes. EMPLEO: Es la gema más importante. Los diamantes que no tienen dicha calidad gema (diamantes industriales) se utilizan como abrasivos y para otros usos técnicos. Actualmente el diamante se sintetiza tanto para abrasivos, como para su empleo en joyería.

GRAFITO

Fórmula Química: C Propiedades físicas: Color: Gris Raya: Negra Brillo: Metálico o térreo Dureza: 1 o 2 Densidad: 2.23 g/cm3 Otras: Muy blando y pinta el papel.

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FORMA DE PRESENTARSE: Cristales aciculares o fibrosos, siendo frecuentes masas hojosas, escamosas, radiadas o granulares. GÉNESIS: Por metamorfismo de materia orgánica o hidrocarburos. Como componente primario de rocas ígneas. En meteoritos EMPLEO: Se emplea en la fabricación de crisoles refractarios para las industrias del acero, latón y bronce. Igualmente como lubricante mezclado con aceite. Mezclado con arcilla fina forma las minas de los lápices. Se emplea también en la fabricación de pintura para la protección de estructuras de acero, en el barnizado de moldes y machos de fundición, para electrodos, escobillas de generadores, en galvanotipia, para barras de aislamiento en centrales nucleares.

5.3 SULFUROS, SULFOSALES Y ANÁLOGOS. Los sulfuros forman una clase importante de minerales, la mayoría de los cuales son importantes menas metálicas. Junto con los sulfuros se describirán en este apartado las sulfoarseniuros, los arseniuros, los telururos así como las sulfosales, minerales de estructuras similares, pero más raros.

1. SULFUROS:

Los minerales de esta clase son en su mayoría opacos, con colores vivos y con rayas de colores característicos. Aquellos minerales no opacos (cinabrio, rejalgar, oropimiente o esfalerita) tienen índices de refracción elevados y son transparentes, únicamente, en secciones finas. En la siguiente figura se presentan las composiciones químicas de algunos de los sulfuros más importantes. S 90 80 70

Azufre nativo % atómico Pirita, marcasita FeS2

60 50 40 30 20 10 Cu

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Covellina CuS

Calcopirita CuFeS2 Bornita Digenita Cu5FeS4 Cu9S5

Pirrotina Fe1-xS Troilita FeS

Calcosina Cu2S

Cobre nativo

Hierro nativo

Fe

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La fórmula general para sulfuros es XmZn, donde X representa el elemento metálico y Z el elemento no metálico. Los átomos de metales y del azufre en la estructura de sulfuros tienen un papel parecido, como se puede observar en las estructuras de la esfalerita y la wurtzita.

a3

Zn

S

a2

a1

Muchos sulfuros tienen enlaces iónicos y covalentes, mientras que otros, presentan enlaces químicos de tipo metálico. Sulfuros más importantes: SULFUROS Y ANÁLOGOS

SULFUROS Y ANÁLOGOS

Acantita

Ag2S

Estibina

Sb2S3

Arsenopirita

FeAsS

Galena

PbS

Bismutina

Bi2S3

Greenockita

CdS

Bornita

Cu5FeS4

Marcasita

FeS2

Calcopirita

CuFeS2

Molibdenita

MoS2

Calcosina

Cu2S

Niquelina

NiAs

Cobaltita

CoAsS

Oropimente

As2S3

Covellina

CuS

Pentlandita

(Fe,Ni)9S8

Cinabrio

HgS

Pirita

FeS2

Esfalerita

(Zn,Fe)S

Pirrotina

Fe1-xS

Estannita

Cu2FeSnS4

Rejalgar

AsS

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ARSENOPIRITA:

Fórmula química: FeAsS PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Blanco de plata Raya: Negra Brillo: Metálico Dureza: 5.5 a 6 Densidad: 5.5 a 6

FORMA DE PRESENTARSE: Cristales prismáticos y maclados polisintéticamente. También en formas masivas. GÉNESIS: Asociado a menas de wolframio y estaño en depósitos hidrotermales de alta temperatura, en pegmatitas. EMPLEO: Es la principal mena de arsénico. La mayoría del arsénico se recupera en forma de óxidos como subproducto de la fusión de menas arseniales de cobre, plomo, plata. Se emplea para aleaciones con plomo. Igualmente en medicina, pinturas, fuegos artificiales, insecticidas, criptogámicos, pigmentos y para fabricación de vidrio.

BORNITA:

Fórmula Química: Cu5FeS4 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: De rojo púrpura a bronce pardo. Raya: Negra Brillo: Metálico Dureza: 3 Densidad: 5.07 g/cm3 Otras: Pátina roja con irisaciones.

FORMA DE PRESENTARSE: Generalmente masiva y rara vez cristalizada en cubos, dodecaedros u octaedros. Frecuentemente como recubrimiento de alteración. GÉNESIS: Hidrotermal. Diseminado en rocas básicas. Producto de meteorización de sulfuros primarios de cobre. Neumatolítico de contacto. Sedimentario. EMPLEO: Mena de cobre secundaria.

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CALCOPIRITA:

Fórmula Química: CuFeS2 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Amarillo latón verduzco Raya: Negro verdosa Brillo: Metálico Dureza: 3.5 a 5 Densidad: 4.3 g/cm3

FORMA DE PRESENTARSE: Los cristales son pseudotetraedros, corrientemente por recubrimiento o pseudomorfosis de la tetraedrita o tenantita. La mayoría de las veces se la encuentra en forma masiva. De presentar cristales aparecen muy maclados y aplanados con hábito piramidal. GÉNESIS: Pegmatítico neumatolítico. Hidrotermal de alta temperatura. Exhalativo sedimentario. En depósitos de metamorfismo de contacto. Como constituyente primario de rocas ígneas básicas (ortomagmático). EMPLEO: Importante mena de cobre.

CALCOSINA:

Fórmula Química: Cu2S PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Gris plomo o negro Raya: Negra Brillo: Metálico cuando no tiene pátina Dureza: 2.5 a 3 Densidad: 5.6 g/cm3 Química: Contiene el 79.8% de cobre y el 20.1% de azufre. Aparecen pequeñas cantidades de Fe y Ag. La forma monoclínico pseudortorrómbica es estable por debajo de 103 °C, siendo la hexagonal la estable por encima de esta temperatura. También existe una modificación cúbica llamada Calcosina Azul o Neodigenita. FORMA DE PRESENTARSE: Cristales muy raros y pequeños, tubulares de aspecto hexagonal. Más común en forma masiva o compacto. GÉNESIS: Como mineral supergénico en zonas de enriquecimiento de los depósitos de sulfuros, Hidrotermal, Sedimentario. EMPLEO: Importante mena de cobre.

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Mineralogía

ESFALERITA:

Fórmula Química: (Zn,Fe)S PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Castaño, negro e incluso verde y amarillo. Raya: Blanco pardusca. Brillo: Resinoso. Dureza: 3.5 a 4 Densidad: 4 g/cm3 Otras: Traslúcido e incluso transparente. Con luz reflejada aparece de color gris y reflexiones internas amarillas, pardas o rojizas, dependiendo del contenido en hierro. Química: Contiene el 67% de zinc y el 33% de azufre. El contenido en hierro (por sustitución del zinc) puede llegar al 36.5%, constituyendo la variedad mineral llamada Marmatita de color negro. El magnesio y el cadmio confieren coloraciones rojas (Esfalerita Rubí) o amarillenta (Esfalerita Acaramelada).Detectado igualmente indio. FORMA DE PRESENTARSE: Los cristales son generalmente dodecaédricos y cubos, presentando generalmente maclas de tipo polisintético. También en masas exfoliables de aspecto espático (acaramelado) o granudo. GÉNESIS: Hidrotermal de temperatura media, Ortomagmático. Pegmatítico - neumatolítico. EMPLEO: Principal mena del zinc que se emplea básicamente para la galvanización de los aceros, así como para obtener latón aleación de cobre - zinc. El óxido de zinc se emplea para en la fabricación de pinturas, mientras que el cloruro se emplea para conservar la madera. El sulfato de zinc es empleado en tintorería y farmacia. La esfalerita es una de las principales fuentes de cadmio, indio, galio y germanio.

ESTIBINA:

Fórmula Química: Sb2S3 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Gris plomo Raya: Gris plomo Brillo: Metálico. Dureza: 2 Densidad: 4.6 g/cm3

FORMA DE PRESENTARSE: En cristales prismáticos delgados que llegan a ser aciculares e incluso finas agujas, con rayado vertical, terminados en punta. También en formas hojosas, masivas o granudas.

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GÉNESIS: En depósitos hidrotermales de baja temperatura. Se presenta en forma filoniana en granitos y gneises, pizarras y calizas. Metasomatismo de contacto en calizas. EMPLEO: Principal mena de antimonio. Este se emplea como pigmento y para la fabricación de vidrio.

GALENA:

Fórmula Química: PbS PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Gris plomo Raya: Gris oscura Brillo: Metálico Dureza: 2.5 Densidad: 7.5 g/cm3 Química: Contiene el 86.6% de plomo con pequeñas cantidades de cadmio, antimonio, bismuto y cobre. El azufre puede estar sustituido por selenio, dando el término de la serie isomorfa Clausthalita o por teluro llamándose entonces Altaita. Puede tener abundante plata - variedad Galena Argentífera. La galena con estaño se denomina Plumboestannina. FORMA DE PRESENTARSE: La forma más corriente de presentarse es el cubo, el cual aparece con aristas biseladas o vértices truncados, llegando a la forma octaédrica. GÉNESIS: Hidrotermal de temperatura media. En depósitos metamórficos de contacto. Pegmatítico. Pegmatítico. EMPLEO: Es prácticamente la única fuente de plomo y una importante mena de plata. El plomo se emplea en tuberías, como placas de los acumuladores eléctricos, en perdigones etc... Igualmente en forma de óxido para vidrio, el barniz de loza y en blanco de plomo. Fue un aditivo antidetonante en la gasolina si bien tiende a ser sustituido por problemas medioambientales. Importante ingrediente en aleaciones de soldadura y para placas aislantes para protección contra el uranio y otras sustancias radiactivas.

MOLIBDENITA:

Fórmula Química: MoS2 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Gris de plomo algo azulado. Raya: Negra grisácea o verdusca. Brillo: Metálico algo mate. Dureza: 1 a 1.5 Densidad: 4.65 g/cm3 Otras: Tacto graso, flexible y superficie escamosa Química: Contiene el 59.9% de molibdeno y en ocasiones hasta 0.3% de renio.

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FORMA DE PRESENTARSE: En placas hexagonales o prismas cortos o en masas escamosas compactas. GÉNESIS: Pegmatítico neumatolítico. Neumatolítico de contacto, Hidrotermal de alta temperatura. Hidrotermal de alta temperatura. Ortomagmático accesorio en ciertos granitos. EMPLEO: Principal mena del molibdeno.

PIRITA:

Fórmula Química: FeS2 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Amarillo latón. Raya: Gris o pardo negra. Brillo: Metálico Dureza: 6 a 6.5 Densidad: 5.02 g/cm3 Otras: Fácilmente se limonitiza. Es el sulfuro más duro, paramagnético y termómetro geológico. Química: Contiene el 46.4% de Fe y el 53.6% de azufre. El arsénico, antimonio y níquel pueden entrar en la red formándose, en el caso de este último, una serie cuyos términos son Bravoita S(NiFe) y la Vaesita S2Ni. FORMA DE PRESENTARSE: Es uno de los minerales que cristalizan con mayor facilidad. Son típicos los cubos más o menos equidimensional, el octaedro y el pentagonododecaedro (o piritoedro). También en formas masivas granudas, testáceas, mamelonares etc. GÉNESIS: Es el más frecuente de los sulfuros, pudiéndose formar en ambientes muy variados: En segregación magmática Accesorio en rocas ígneas. Metamorfismo de contacto. Depósitos vulcano - sedimentarios masivos. Metamorfismo de contacto. Hidrotermal de baja temperatura. EMPLEO: La pirita suele tener asociada oro y cobre. Directamente se emplea para extraer azufre para producción de ácido sulfúrico y sulfato ferroso.

MARCASITA:

Fórmula Química: FeS2 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Amarillo verdoso latón o bronce casi blanco. Raya: Negra grisácea. Brillo: Metálico Densidad: 4.9 g/cm3 Otras: Macla de tipo "cresta de gallo". Química: Contiene el 46.6% de hierro y el 53.4% de azufre. Es dimorfo de la pirita. Pulverizada tarda en disolverse en ácido nítrico.

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FORMA DE PRESENTARSE: En cristales tabulares paralelos al plano basal con prismas cortos. GÉNESIS: Hidrotermal de baja temperatura, Sedimentaria. Por meteorización de pirrotina. EMPLEO: Fuente de azufre muy secundaria.

PIRROTINA:

Fórmula Química: Fe1 - xS PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Bronce pardo Raya: Negra verdosa Brillo: Metálico Dureza: 4 Densidad: 4.6 Química: El contenido en Fe es variable con el término x comprendido entre 0 (Troilita) y 0.2. Cantidades variables de níquel y cobalto. Otras: Propiedades magnéticas, en especial las variedades con déficit en Fe. FORMA DE PRESENTARSE: Cristales de hábito tabular o raramente piramidal, siendo frecuentes las masas granudas o laminares. GÉNESIS: En rocas ígneas básicas de las que se segrega por diferenciación magmática. En depósitos metamórficos de contacto. En pegmatitas. De origen hidrotermal o neumatolítico. Sedimentario. Se ha encontrado Troilita meteorítica. EMPLEO: Como mena de níquel.

2. SULFOSALES

Como sulfosales se clasifica un grupo de minerales bastante grande, que cuenta con unas 100 especies minerales. El termino "sulfosal" proviene de la semejanza de esta estructura a la de las sales de ácidos con oxígeno, donde el oxígeno ha sido sustituido por azufre. Las sulfosales se distinguen de los sulfuros, sulfoarseniuros y arseniuros por su estructura. En los sulfuros los átomos de S y As tienen un papel parecido al de los metales en la estructura, así por ejemplo la arsenopirita (FeAsS) puede ser interpretada como una marcasita con la mitad del azufre sustituida por arsénico. En las sulfosales, por el contrario, aparecen grupos aislados de complejos de arsénico o antimonio y azufre. La estructura de la proustita (Ag3(AsS3)) es un buen ejemplo de la de los minerales de esta subclase, en la cual se distinguen los grupos aislados AsS3 como una unidad estructural independiente.

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C

Ag AsS3

a2 a1

Sulfosales más importantes: SULFOSALES

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Boulangerita

Pb5Sb4S11

Bournonita

PbCuSbS3

Cilindrita

PbFeSn4+4Sb3+2S16

Enargita

Cu3(AsS4)

Estefanita

Ag5SbS4

Freieslebenita

AgPbSbS3

Jamesonita

Pb4Fe(Sb3S7)2

Pirargirita

Ag3(SbS3)

Polibasita

(Ag,Cu)3Sb2S11

Proustita

Ag3(AsS3)

Tennantita

(Cu,Ag,Fe,Zn)12As4S13

Tetraedrita

Cu12(SbS3)4S

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ENARGITA:

Fórmula química: Cu3AsS4 Propiedades físicas: Color: Blanco de plata, aunque suele presentar una pátina superficial negro grisáceo. Raya: Negra grisácea Brillo: Metálico Dureza: 3 Densidad: 4.45 Química: Contiene 48.3% de cobre, 19.1% de arsénico y el 32.6% de azufre. Existe sustitución de arsénico por antimonio (hasta un 6%) y en menor medida de hierro y zinc. Solución sólida con la famatinita Cu3SbS4 FORMA DE PRESENTARSE: En cristales alargados tabulares con rayado vertical, columnares, en hojas o también masivo. GÉNESIS: Mineral hidrotermal de temperatura media. EMPLEO: Mena de cobre.

5.4 ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS. A esta clase pertenecen aquellos elementos naturales en los que el oxígeno se combina con uno o más metales. Los óxidos simples, compuestos de un metal y oxígeno, presentan diferentes relaciones X/O (metal/oxígeno), tales como X2O, XO, X2O3. Los óxidos múltiples presentan metales de distintos tamaños combinados con el oxígeno. Entre los óxidos figuran algunos minerales de gran valor económico, al ser algunas de las principales menas de hierro (hematites, magnetita), cromo (cromita), manganeso (pirolusita), estaño (casiterita) y uranio (uraninita). El tipo de vínculos entre los átomos de los óxidos es, normalmente, fuertemente iónico, en contraste con las estructuras de los sulfuros con vinculación iónica, covalente y metálica.

a3 a1

a2

Una de las primeras estructuras determinadas con rayos X por L. Bragg en 1916 fue la estructura de la cuprita (Cu2O) ilustrada en la figura siguiente:

Cu O

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La estructura de la periclasa (MgO) es idéntica a la del NaCl, perteneciendo al grupo espacial cúbico Fm3m. En la sección paralela a {111} esta estructura se parece mucho a la de los minerales del grupo de la hematites, pero en este caso las capas se observan con todas las posiciones octaédricas ocupadas por cationes Mg:

Óxidos e hidróxidos más importantes: GRUPO

MINERAL

FÓRMULA

Óxidos Grupo de la hematites   Grupo del rutilo   Grupo de la espinela

Hematites

Fe2O3

Corindón

Al2O3

Rutilo

TiO2

Pirolusita

Mn4+O2

Casiterita

SnO2

Espinela

MgAl2O4

Gahnita

ZnAl2O4

Magnetita

Fe2+Fe3+2O4

Franklinita

(Zn,Mn2+,Fe2+)(Fe3+,Mn3+)2O4

Cromita

Cr2FeO4

Uraninita

UO2

Columbita

(Fe,Mn)Nb2O6

Tantalita

(Fe,Mn)Ta2O6

Crisoberilo

BeAl2O4

Cuprita

Cu2O

Zincita

(Zn,Mn2+)O

Ilmenita

Fe2+TiO3

Brucita

Mg(OH)2

Diásporo

AlO(OH)

Estibiconita

Sb3+Sb5+O6(OH)

Goethita

Fe3+O(OH)

Manganita

Mn3+O(OH)

Hidróxidos  

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CASITERITA:

Fórmula Química: SnO2 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: De negro a blanco pasando por pardo que es el más corriente. Raya: Blanca Brillo: Adamantino, craso, resinoso. Dureza: De 6 a 7 Densidad: 7 g/cm3

FORMA DE PRESENTARSE: Normalmente en cristales de hábito prismático o bipiramidal, siendo frecuente la macla en visera o pico de estaño. También a menudo masivo o granular, en formas reniformes o fibroso radiadas (estaño leñoso). GÉNESIS: Pegmatítico. Neumatolítico de impregnación y contacto. Hidrotermal. Sedimentario en placeres. EMPLEO: Principal mena de estaño.

MAGNETITA:

Fórmula Química: Fe2+Fe3+2O4 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Negro Raya: Negra Brillo: Metálico Dureza: 5 a 6.5 Densidad: 5.2 g/cm3 Otras: Caracterizado por su fuerte magnetismo. Existen sustituciones de Fe por magnesio y manganeso. El vanadio también puede reemplazar al hierro dando lugar a la Coulsonita. La magnetita pulverizada es soluble en clorhídrico concentrado. FORMA DE PRESENTARSE: Frecuentemente en cristales octoédricos, raramente en dodecaédricos. Masivo o diseminado en agregados granudos compactos, también en arenas sueltas magnéticas. GÉNESIS: Magmático accesorio en casi todas las rocas básicas. Por diferenciación magmática. Pegmatítico neumatolítico. De metamorfismo de contacto. Exhalativo volcánico. Hidrotermal .Sedimentario. EMPLEO: Importante mena de hierro. Saber, Saber hacer, Saber ser

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CUPRITA:

Fórmula Química: Cu+2O PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Rojo rubí cuando es pura. Raya: Rojo castaño Brillo: De metálico a adiamantino. Dureza: De 3.5 a 4 Densidad: 6 g/cm3

FORMA DE PRESENTARSE: Generalmente cristales octaédricos, aunque no son raros los cristales cúbicos o dodecaédricos. En ocasiones en cristales fibrosos de intenso color rojo (Calcotriquita). También masivo y compacto de grano fino. GÉNESIS: Mineral de tipo supergénico en la zona de oxidación superior de los filones cupríferos. EMPLEO: Mena de cobre.

5.5 HALUROS. La clase química de haluros se caracteriza por la preponderancia de halógenos electronegativos tales como Cl-, Br-, F- o I-. Estos iones poseen grandes radios iónicos, tienen una carga de -1 y se polarizan fácilmente. Cuando se combinan con cationes relativamente grandes poco polarizados y de valencia baja, tanto cationes como aniones tienen las características de unos cuerpos esféricos prácticamente ideales. El enpaquetamiento de estas unidades esféricas da lugar a unas estructuras de máxima simetría. Haluros más importantes: MINERAL

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FÓRMULA

Atacamita

Cu2+2Cl(OH)3

Bromargirita

AgBr

Carnalita

KMgCl3·6H2O

Fluorita

CaF2

Halita

NaCl

Silvina

KCl

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FLUORITA:

Fórmula Química: CaF2 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Muy variado, siendo los más comunes el verde, el amarillo, el anaranjado y el violáceo. Raya: Blanca Brillo: Vítreo Dureza: 4 Densidad: 3.180 g/cm3 Otras: Fluorescencia y fosforescencia de algunos ejemplares.

FORMA DE PRESENTARSE: En cristales de hábito cúbico muy bien formados, frecuentemente con maclas de compenetración de cubos. Las demás formas son raras, aunque pueden obtenerse octaedros por exfoliación. También masivo, compacto o granular. GÉNESIS: Se puede presentar en muy diferentes tipos de yacimientos: Ortomagmático en ciertas aplitas graníticas. Como producto pegmatítico neumatolítico, junto con topacio, casiterita etc. Hidrotermal, en contacto con rocas carbonatadas. EMPLEO: Como fundente en la fabricación de aceros, de vidrios opalescentes, también en esmaltados y en la fabricación de ácido fluorhídrico.

HALITA:

Fórmula Química: NaCl PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Normalmente blanca e incolora, a veces azul o amarillo. Raya: Blanca Brillo: Vítreo algo mate Dureza: 2 a 2.5 Densidad: 2.165 g/. Fácilmente soluble en agua. FORMA DE PRESENTARSE: En cristales de hábito cúbico bien formados que a veces tienden a agregarse formando lo que se llaman tolvas. También masivo microcristalino. GÉNESIS: Como precipitado de aguas marinas en salinas. Interestratificado con rocas sedimentarias de tipo evaporítico. Como producto de sublimación en áreas volcánicas. EMPLEO: En la industria química como fuente de sodio y cloro. Como condimento, para conservación de alimentos y para curtido de pieles. Igualmente para abono, alimento de ganado y herbicida. Saber, Saber hacer, Saber ser

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5.6 CARBONATOS. Los carbonatos sin grupos (OH) agrupan un gran número de especies minerales que corresponden a los carbonatos de los metales bivalentes. Es característico que los iones con radios menores que los de Ca forman amplias series isomorfas de minerales que cristalizan en el sistema hexagonal (R3c), mientras que los iones con radios mayores que los de Ca forman carbonatos del sistema rómbico. El carbonato de calcio, por su parte, es dimorfo, es decir, puede cristalizar en uno y otro sistema. Los grupos trigonales CO3 son las unidades base de la estructura de carbonatos. La estructura cristalina de la calcita está representada en la siguiente hoja:

Si se comprime la estructura cúbica de NaCl a lo largo del eje ternario hasta que los ángulos comprendidos entre las caras sean de 101º55' se obtendrá la estructura romboédrica centrada en las caras de la calcita, donde los iones de Ca ocuparán las posiciones de la Na, mientras que los grupos CO3 ocupan los lugares de Cl. Así, la estructura de la calcita corresponde a un empaquetamiento cúbico compacto, algo deformado. Calcita CaO 90 80

Porcentaje molecular

70 60 Dolomita 50 CaMg(CO3)2

Anquerita CaFe(CO3)2

40 30 20 10 MgO Magnesita

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FeO Siderita

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La estructura del aragonito, modificación rómbica del CaCO3, se distingue de la estructura de la calcita únicamente por el hecho de que los iones de Ca y los grupos (CO3)2- adoptan la forma hexagonal más densa. Ello se debe a la simetría pseudohexagonal de las maclas cíclicas del aragonito. Tanto en la estructura de calcita, como en la del aragonito, cada grupo (CO3)2- está rodeado por seis iones de calcio. A juzgar por la diferencia de los pesos específicos, la estructura cristalina del aragonito es más compacta que en la calcita. Otra particularidad característica de los carbonatos sin grupos (OH) consiste en su tendencia de formar mezclas isomorfas y sales dobles. En la serie de la calcita se verifica la sustitución recíproca de Mg, Zn, y Fe2+. Exactamente de la misma manera, los carbonatos de Fe2+ y Mn2+ forman una serie continua de mezclas isomorfas. Por lo que se refiere a Ca, debido a la sensible diferencia que existe entre la magnitud de su radio iónico y los cationes anteriores (con la excepción de Mn2+), este elemento no puede formar más que sales dobles con ellos. Los iones de calcio y magnesio (u otros cationes pequeños) se disponen en las estructuras cristalinas, alternativamente, a lo largo del eje ternario. Es por ello que la simetría de las sales dobles de carbonatos es menor.

GRUPO

Grupo de la calcita

Grupo de la dolomita

Grupo del aragonito

Carbonatos con grupos (OH)

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MINERAL

FORMULA

Calcita

CaCO3

Magnesita

MgCO3

Siderita

FeCO3

Rodocrosita

MnCO3

Smitsonita

ZnCO3

Esferocobaltita

CoCO3

Dolomita

CaMg(CO3)2

Ankerita

Ca(Fe,Mg, Mn)(CO3)2

Aragonito

CaCO3

Witherita

BaCO3

Estroncianita

SrCO3

Cerusita

PbCO3

Auricalcita

(Zn,Cu2+)5(CO3)2(OH)6

Azurita

Cu3(CO3)2(OH)2

Malaquita

Cu2CO3(OH)2

Rosasita

(Cu,Zn)2(CO3)(OH)2

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CALCITA:

Fórmula Química: CaCO3 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Incolora transparente (Espato de Islandia) o blancas, si bien algunas impurezas le dan coloraciones rojas, amarillentas, verdes, moradas, etc. Raya: Blanca Brillo: Vítreo Dureza: 3 Densidad: 2.710 g/cm3 Otras: Soluble en ácido clorhídrico. FORMA DE PRESENTARSE: En cristales de buen tamaño, en dos hábitos principalmente: En escalenoedros muy agudos (dientes de Perro). En escalenoedros muy obtusos coronando las bases de los prismas trigonales (cabeza de clavo). También romboedros muy típicos como productos de exfoliación; en formas masivas espáticas .También romboedros muy típicos como productos de exfoliación; en formas masivas espáticas, fibrosas, columnares, estalactíticas, granulares y pulverulentas. Maclas frecuentes. GÉNESIS: Sedimentario en cuencas marinas y continentales. Ortomagmático asociado con rocas alcalinas. Hidrotermal con fluorita. Hidrotermal con fluorita. Metamórfico formando mármoles. EMPLEO: Para cementos, materiales cerámicos, obtención de la cal, para carga, fabricación de cemento Portland, en industria química, como fundente en menas metálicas, el Espato de Islandia en industria óptica etc. Los mármoles como roca ornamental.

RODOCROSITA:

Fórmula Química: MnCO3 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Rosa Raya: Blanca Brillo: Vítreo Dureza: 3.5 a 4.5 Densidad: 3.3 a 3.6 g/cm3

FORMA DE PRESENTARSE: En masas espáticas de color rosado o rojo pardusco. Raramente en cristales algo curvados. También en masas granulares, laminares o botroidales y en costras. GÉNESIS: Como ganga de menas metálicas de manganeso, con un origen análogo a los de los sulfuros y óxidos de dicho elemento. EMPLEO: Mena secundaria de manganeso. Algún empleo como roca ornamental.

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ARAGONITO:

Fórmula Química: CaCO3 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Blanco es el más frecuente. También violáceo, marrón, negro, azul o verde. Raya: Blanca Brillo: Vítreo Dureza: 3.5 a 4 Densidad: 2. 94 g/cm3 Otras: Soluble en acido. FORMA DE PRESENTARSE: En cristales romboédricos sencillos o con macla múltiple dando un aspecto de prisma hexagonal. En formas hialinas coraloides, fibroso o fibrosoradiado, estalactítico, oolítico y pisolítico. GÉNESIS: Hidrotermal de baja temperatura. A partir de aguas termales o géiseres formando estalactitas en cuevas calcáreas. Sedimentario en medios marinos. Sedimentarios en medios restringidos con yeso o celestina en margas o arcillas. En cavidades de rocas volcánicas junto con zeolitas especialmente en andesitas y basaltos. En zonas oxidadas de yacimientos metálicos, junto a limonita, malaquita, calcita etc. Metamórfico. EMPLEO: En ocasiones como piedra ornamental. Los coraloides como piezas de decoración.

CERUSITA:

Fórmula Química: PbCO3 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Incoloro o blanco crema. Ciertas impurezas le dan diversas tonalidades. Raya: Blanca Brillo: Diamantino, vítreo, resinoso o nacarado. Dureza: De 6.4 a 6.6g/cm3 Otras: Soluble en el ácido nítrico.

FORMA DE PRESENTARSE: En cristales de hábito rómbico muy frágiles o en agregados fasciculados, drusiformes, columnares o reniformes. También en masas granudas grises y en masas cristalinas aciculares con un aspecto de pajuelas. GÉNESIS: Se encuentra en la zona de oxidación de los yacimientos de galena y se suele formar directamente a partir de ésta o bien por intermedio de la anglesita procedente de la alteración de las galenas. EMPLEO: Importante mena de plomo.

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AZURITA: Fórmula Química: Cu2+3(CO3)2(OH)2 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Diversas tonalidades de azul. Raya: Azul más claro. Brillo: De adamantino a térreo. Dureza: 3.5 a 4 Densidad: 3.8 g/cm3 Otras: Soluble en ácidos.

FORMA DE PRESENTARSE: En cristales muy modificados formando agregados en drusas o radiales. También masivo, compacta, aterciopelada o terrosa. También en forma de costras. GÉNESIS: Formada por la acción de soluciones hidrocarbonatadas sobre sulfuros de cobre. EMPLEO: Mena de cobre secundaria

MALAQUITA:

Fórmula Química: Cu2+2(CO3)(OH)2 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Distintas tonalidades de verde. Raya: Verde pálida. Brillo: Sedoso, diamantino o mate. Dureza: 3.5 a 4 Densidad: 3.9 a 4.1 g/cm3 Otras: Soluble en ácidos.

FORMA DE PRESENTARSE: En masas botroidales y estalactíticas o en costras de color débil, con estructura fibrosa radiada o capas concéntricas. Estalactítica o compacta terrosa. Muy rara vez en cristales. GÉNESIS: Forma masas importantes en zonas enriquecidas en Cu, al ser la forma más usual de alteración de los sulfuros de cobre. EMPLEO: Como mena de cobre. Ciertas variedades han sido empleadas como material ornamental y mineral gema.

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5.7 NITRATOS. Los nitratos, en tanto que sales del ácido nítrico HNO3, son fácilmente solubles en agua y se propagan en las formaciones contemporáneas de los desiertos cálidos, donde aparecen casi en exclusiva. El nitrógeno que presentan es de origen atmosférico. Las estructuras de los minerales de este grupo son muy parecidas a las de carbonatos, con el grupo triangular plano NO3 cumpliendo un papel equivalente al del grupo CO3. El ion N5+, fuertemente cargado y polarizado, une los tres átomos de oxígeno que le rodean en un grupo compacto, siendo los enlaces entre iones de este grupo más fuertes que los demás enlaces posibles en el cristal. Estos grupos se combinan en proporción 1/1 con cationes monovalentes, formando minerales isoestructurales con los carbonatos. Así la nitratina (NaNO3) tiene dos polimorfos, isoestructurales con la calcita y el aragonito, mientras que el salitre (KNO3) presenta la estructura del aragonito. Nitratos más importantes: MINERAL

FORMULA

Nitrato de sodio (nitratina o salitre de Chile)

NaNO3

Nitrato de potasio (salitre)

KNO3

5.8 BORATOS. En la estructura cristalina de los boratos, los grupos BO3 pueden polimerizarse (de manera análoga a la polimerización de los grupos tetraédricos SiO4 en los silicatos), formando cadenas, capas y grupos múltiples aislados. Este fenómeno se explica por las propiedades del pequeño ion B3+, que normalmente coordina tres aniones de oxígeno en un grupo triangular, de tal manera que cada oxígeno tiene una valencia libre. Esto permite a un anión de oxígeno estar entrelazado con dos boros, uniendo los grupos triangulares de BO3 en las unidades estructurales más complejas (triángulos dobles, círculos triples, cadenas y capas).

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Gracias a su radio iónico, que está al límite de la estabilidad de coordinación triple, el boro se encuentra también en coordinación 4, formando grupos tetraédricos. Aparte de los grupos BO3 y BO4, los boratos naturales pueden contener grupos complejos iónicos, tales como [B3O3(OH)5]-2 o [B4O5(OH)4]-2, como en el caso de bórax (Na2B4O5(OH)4 .8H2O) cuya estructura está representada en la siguiente figura.

Na H2O BO2OH BO3OH

c

a

Boratos más importantes: MINERAL

FORMULA

Kernita

Na2B4O6(OH)2.3H2O

Bórax

Na2B4O5(OH)4.8H2O

Ulexita

NaCaB5O6(OH)6.5H2O

Colemanita

Ca2B6O11.5H2O

5.9 FOSFATOS, ARSENIATOS y VANADATOS . El fosfato pentavalente, P5+, posee un radio iónico tan solo ligeramente mayor que el del azufre hexavalente, S6+ formando, por lo tanto, un grupo iónico tetraédrico con el oxígeno (PO4)3-. Todos los fosfatos poseen este anión complejo como unidad estructural fundamental. En cuanto a los iones pentavalentes de arsénico y vanadio forman estructuras similares (AsO4)3- y (VO4)3- en los arseniatos y vanadatos. Los iones P5+, As5+y V5+, con radios iónicos relativamente similares, pueden sustituirse mutuamente en los grupos aniónicos. Este tipo de sustitución se aprecia especialmente en la

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serie de la piromorfita dentro del grupo del apatito. La piromorfita (Pb5(PO4)3Cl), la mimetita (Pb5(AsO4)3Cl) y la vanadinita (Pb5(VO4)3Cl) son isoestructurales, pudiendo existir todos los grados de sustitución entre los compuestos puros. En la estructura del apatito (Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)) que es el fosfato más importante y abundante, los oxígenos de los grupos (PO4) están enlazados con el Ca en posiciones estructurales diferentes.

a1

Ca

P Oxígeno a2

En una de esas posiciones, el Ca posee coordinación irregular 9. Cada flúor (o Cl o OH) se encuentra en un triángulo con tres calcios. El apatito presenta soluciones sólidas tanto respecto a sus aniones, como respecto a sus cationes. El (PO4) puede ser sustituido por (AsO4) o (VO4), como indicamos anteriormente, pero también, en parte, por grupos tetraédricos (CO3OH), dando lugar al carbonato-apatito, (Ca5F(PO4,CO3OH)3). Pequeñas cantidades de (SiO4) y (SO4) pueden estar presentes en sustitución del (PO4). Estos tipos de sustitución pueden acoplarse con otras sustituciones catiónicas en el apatito a fin de mantener la neutralidad eléctrica de la estructura. Así el F puede ser reemplazado por (OH) o por Cl, produciendo respectivamente el hidroxilapatito (Ca5(PO4)3(OH)) y el clorapatito (Ca5(PO4)3Cl). Los iones Mn5+y Sr2+ pueden, a su vez, reemplazar al Ca. Esas sustituciones iónicas complejas son típicas de los fosfatos y suponen, en general, relaciones químicas y estructurales bastante complicadas.

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Fosfatos, arsenatos y vanadatos más importantes:

GRUPO Grupo del apatito

Grupo de la vivianita

MINERAL

FORMULA

Apatito

Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)

Mimetita

ClPb5(AsO4)3

Piromorfita

ClPb5(PO4)3

Vanadinita

ClPb5(VO4)3

Eritrina Vivianita Adamita Ambligonita

Co3(AsO4)2.8H2O Fe2+3(PO4)2.8H2O

Zn2(AsO4)(OH)

(Li,Na)AlPO4(F,OH)

Autunita

Ca(UO2)2(PO4)2.10-12H2O

Brasilianita

NaAl3(PO4)2(OH)4

Carnotita

K2(UO2)2(VO4)2.3H2O

Childrenita

Fe2+Al(PO4)(OH)2.H2O

Conicalcita

CaCu2+(AsO4)(OH)

Descloizita

PbZn(VO4)(OH)

Escorodita

Fe2+AsO4.2H2O

Escorzalita

(Fe2+,Mg)Al2(PO4)2(OH)2

Lazulita Litiofilita

MgAl2(PO4)2(OH)2

Monacita

(Ce,La,Nd,Th,Y)PO4

Torbernita

Cu2+(UO2)2(PO4)2.8-12H2O

Trifilita

LiFe2+PO4

Turquesa

CuAl6(PO4)4(OH)6.4H2O

Variscita

AlPO4.2H2O

Wavelita

Al3(PO4)2(OH,F)3.5H2O

LiMn2+PO4

5.10 SULFATOS y CROMATOS. El grupo aniónico SO4 es la unidad fundamental de la estructura de los sulfatos. Mientras que en los sulfuros aparecen unos aniones S2- de gran tamaño, en los sulfatos el azufre tiene el carácter distinto. El átomo de S posee seis electrones en su capa exterior que pueden ser "arrancados", produciéndose un catión S6+, de pequeño radio iónico y con carga y polarización fuertes. El ratio de radios iónicos del S6+ y del oxígeno indica la estabilidad de la coordinación 4 para este grupo. Unos enlaces covalentes muy fuertes unen el oxígeno y el azufre en el grupo SO4. Los sulfatos más importantes y abundantes en la naturaleza son los miembros del grupo de la barita, con cationes grandes bivalentes, coordinados con grupos SO4. Parte de la estructura de barita esta ilustrada en la siguiente figura:

60

Saber, Saber hacer, Saber ser

Mineralogía

75 97

75

53

75

O

53 75

25 25

25

c

S

25 97

75

Ba

25

47 3

75 47

75

25

3

25 a

Cada átomo de bario está coordinado con 12 oxígenos, pertenecientes a siete grupos distintos SO4. Estructuras de este tipo han sido también halladas en manganatos (con grupos tetraédricos MnO4) y cromatos (con grupos tetraédricos CrO4) que contienen cationes grandes. El yeso es el sulfato hidratado más importante. La estructura del yeso consiste en capas paralelas al plano (010), consistentes en grupos SO4 fuertemente entrelazados con cationes de Ca. Estas capas sucesivas están separan por agrupaciones de moléculas de H2O. Los enlaces entre esas moléculas de H2O y las capas vecinas son muy débiles, lo que explica la excelente exfoliación del yeso.

Ca O S H2O a

b

Saber, Saber hacer, Saber ser

61

Mineralogía

Sulfatos y cromatos más importantes:

MINERAL

FORMULA Anhidros

Grupo de la barita

Anglesita

PbSO4

Barita

BaSO4

Celestina

SrSO4

Anhidrita

CaSO4

Crocoita

PbCrO4

Glauberita

Na2Ca(SO4)2

   

Hidratados y básicos Alunita

K2Al6(SO4)4(OH)12

Antlerita

Cu3SO4(OH)4

Calcantita

Cu2+SO4.5H2O

Creedita

Ca3Al2SO4(F,OH)4·2H2O

Linarita

PbCu2+3(SO4)(OH)4

Yeso

CaSO4.2H2O

YESO

Fórmula Química: CaSO4• 2H2O PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Incoloro, blanco, gris; diversas tonalidades de amarillo a rojo castaño por causa de impurezas. De transparente a translúcido. Raya: Blanca Brillo: Vítreo y sedoso en los cristales. Nacarado en superficies de exfoliación. Dureza: 2 Densidad: 2.32 g/cm3 Otras: Soluble en ácido.

FORMA DE PRESENTARSE: En cristales tabulares de gran tamaño, con marcado hábito monoclínico. En masas espáticas o micáceas transparentes (Espejuelo), masivo o finamente granudo (Alabastro). Son frecuentes las formas fibrosas en largos cristales alargados a modo de cristales. Frecuentes maclas en punta de flecha o lanza.

62

Saber, Saber hacer, Saber ser

Mineralogía

GÉNESIS: Pueden distinguirse: Origen sedimentario en conexión con rocas calcáreas y arcillas, principalmente. Depósitos evaporíticos asociados a antiguos mares o lagos salados. Como producto de hidratación de la anhidrita. Por la acción del ácido sulfúrico procedente de las piritas al actuar sobre la calcita de margas y arcillas calcáreas. Por acción fumarólica de aguas sulfurosas ya sea sobre calizas, ya sea sobre tobas volcánicas. EMPLEO: Su principal utilización es la producción de escayola. Igualmente como material de construcción en edificios temporales, para enyesado de paredes, molduras y vaciados. Junto con arcilla se emplea como fertilizante y sin fraguar es un aditivo retardador en el cemento Portland. El Espato Satinado y la variedad Alabastro se tallan y pulen con fines ornamentales.

5.11 WOLFRAMATOS y MOLIBDATOS. CARACTERIZACIÓN DE WOLFRAMATOS Y MOLIBDATOS:

Los iones W6+ y Mo6+ son considerablemente más grandes que S6+ y P5+. Por ello, cuando estos iones entran en los grupos anisodésmicos con oxígeno, los cuatro iones de oxígeno no se colocan en los vértices de un tetraedro regular (como en el caso de los sulfatos y fosfatos), sino forman unos grupos ligeramente elongados en la dirección del eje c. La igualdad de los radios iónicos de W6+ y Mo6+ permite la sustitución ilimitada de uno a otro en las estructuras cristalinas de estos minerales. Pero, en la naturaleza, los procesos de diferenciación geoquímica, a menudo, separan estos dos elementos, así que los wolframatos y molibdatos puros (sin mezclas del componente contrario) no son raros en la naturaleza. En los minerales secundarios, estos dos elementos suelen formar soluciones sólidas de minerales. Los minerales de esta clase pertenecen básicamente a dos grupos isoestructurales: El grupo de la wolframita ((Fe,Mn)WO4) contiene minerales con cationes bivalentes relativamente pequeños, tales como Fe, Mn, Mg, Ni y Co. La solución sólida completa existe entre minerales de Fe y de Mn de este grupo. El grupo de la scheelita (CaWO 4) contiene los minerales con los cationes mayores, tales como Ca y Pb en coordinación 8 con los grupos WO4 y MoO4. La estructura de scheelita se representada a continuación.

Ca W O c a1

a2

Las sustituciones entre W y Mo y entre Ca y Pb dan lugar a la formación de las series parciales entre minerales de este grupo: scheelita (CaWO4), powellita (CaMoO4), stolzita (PbWO4) y wulfenita (PbMoO4).

Saber, Saber hacer, Saber ser

63

Mineralogía

Wolframatos y molibdatos más importantes: MINERAL

FORMULA

Wolframita

(Fe,Mn)WO4

Scheelita

CaWO4

Stolzita

PbWO4

Powellita

CaMoO4

Wulfenita

PbMoO4

5.12 SILICATOS. Los silicatos constituyen, seguramente, el grupo mineral más importante no solo por abarcar cerca del 25% del conjunto de minerales conocidos y el 40% de los más corrientes, sino por constituir más del 92% de la corteza terrestre en la que vivimos.

Arcillas 5% Micas 5%

Otros silicatos 5%

No silicatos 8%

Plagioclasas 39%

Anfiboles 5%

Piroxenos 11%

Cuarzo 12%

Feldespatos alcalinos 12%

Porcentajes en volumen estimados de los minerales de la corteza terrestre tanto continental como oceánica.

Por otra parte gran parte de las materias primas necesarias a la actividad humana, especialmente los denominados minerales industriales así como los materiales de construcción, son silicatos o derivan de ellos y su importancia no va a hacer más que incrementarse con el tiempo. El propio suelo sobre el que se desarrollan las plantas, en la base de la cadena trófica del ser humano, está formado esencialmente por silicatos.

64

Saber, Saber hacer, Saber ser

Mineralogía

CLASIFICACIÓN DE LOS SILICATOS:

Los silicatos con grupos tetraédricos SiO4 independientes se denominan nesosilicatos (del griego "nesos" isla) u ortosilicatos. Aquellos con dos grupos SiO4 conectados formando un grupos Si2O7 se denominan sorosilicatos (del griego "soros" montón) o disilicatos. Cuando se conectan más de dos grupos SiO4 formándose estructuras cerradas en forma de anillos tenemos los ciclosilicatos del griego "kyklos" círculo con una composición general del tipo SixO3x.

Oxigeno

Si los tetraedros de SiO4 se unen formando largas cadenas estamos en el grupo de los inosilicatos (del griego "inos" que significa hilo). Dichas estructuras en cadena pueden ser tanto simples con formula unitaria Si 2 O 6 como dobles verificándose una relación de Si/O = 4/11. Cuando se tres de los oxígenos de un tetraedro se comparten con grupos contiguos se desarrollan estructuras en capas o láminas propias de los filosilicatos (del griego "phyllon" que significa hoja).

Saber, Saber hacer, Saber ser

65

Mineralogía

Por último cuando un grupo SiO4 comparte sus cuatro oxígenos con grupos contiguos obteniéndose estructuras tridimensionales de composición unitaria SiO2 se forman los denominados tectosilicatos (del griego "tecton" constructor).

OTROS IONES CONSTITUYENTES DE LOS SILICATOS: Tras el O y la Si el Al es el componente más abundante de la corteza terrestre. El valor de su radio atómico es de 0.39 Å, correspondiendo a una relación de ratios Al/O de 0.286 y una coordinación de 4 con el oxígeno, si bien al no estar muy lejos del límite superior de dicha coordinación la coordinación 6 también es posible. El Al aparece en las estructuras de los silicatos tanto en posiciones tetraédricas sustituyendo el SiO4 como en posiciones octaédricas. En efecto cuando el Al coordina cuatro oxígenos dispuestos en un tetraedro regular el grupo resultante ocupa un espacio aproximadamente idéntico al tetraedro de SiO4 pudiéndose polimeralizarse como este. Por el contrario, cuando el Al3+ aparece en coordinación 6 puede ligar, mediante simples enlaces iónicos algo más débiles, los tetraedros de SiO 4, estableciendo relaciones de soluciones sólidas con elementos tales como el Mg o el Fe2+. Los iones de Mg, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Al3+ y Ti4+ suelen entrar en las estructuras de los silicatos en coordinación 6 respecto al oxígeno, pues, pese a la diferencia de valencia de los mismos, por sus exigencias espaciales, tienden a ocupar posiciones parecidas, gracias a su facultad de establecer soluciones sólidas mediante mecanismos de sustitución acoplada. Los cationes Ca2+ y Na+, de mayor tamaño y con radios iónicos similares, ocupan posiciones con coordinación 8 respecto al oxígeno. Al igual que en el caso anterior son posibles los fenómenos de sustitución acoplada, como en el caso de las plagioclasas con reemplazamiento de Na+ + Si4+ por Ca2+ + Al3+. Los mayores iones comunes en los silicatos son el K, Rb, Ba y los alcalinos y alcalino térreos algo más raros. Suelen ocupar posiciones de coordinación elevadas y únicas que hacen que sus posibilidades de establecer soluciones sólidas entre estos iones y los más corrientes sean escasas.

66

Saber, Saber hacer, Saber ser

Mineralogía

NESOSILICATOS MÁS IMPORTANTES: Son minerales relativamente abundantes destacando los siguientes: GRUPO Grupo de la fenaquita

Olivinos

Granates

Grupo Al2SiO5

Humitas

Saber, Saber hacer, Saber ser

MINERAL

FÓRMULA

Fenaquita

Be2SiO4

Willemita

Zn2SiO4

Fayalita

Fe2SiO4

Forsterita

Mg2SiO4

Tefroita

Mn2+2SiO4

Liebenbergita

(Ni,Mg)2SiO4

Almandino

Fe3Al2(SiO4)3

Andradita

Ca3Fe2(SiO4)3

Espesartina

Mn3Al2(SiO4)3

Grosularia

Ca3Al2(SiO4)3

Piropo

Mg3Al2(SiO4)3

Uvarovita

Ca3Cr2(SiO4)3

Calderita

(Mn2+,Ca)3(Fe3+,Al)2(SiO4)3

Goldmanita

Ca3(V,Al,Fe3+)Cr2(SiO4)3

Hibschita

Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x

Katoita

Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x

Kimzeyita

Ca3(Zr,Ti)2(Si,Al,Fe3+)3O12

Majorita

Mg3(Fe,Al,Si)2(SiO4)3

Schorlomita

Ca3Ti4+2(Fe3+2,Si)3O12

Knorringita

Mg3Cr2(SiO4)3

Circón

Zr(SiO4)

Topacio

Al2SiO4(F,OH)2

Estaurolita

(Fe2+,Mg,Zn)2 Al9(Si,Al)4O22(OH)2

Datolita

CaB(SiO4)(OH)

Esfena

CaTiSiO5

Cloritoide

(Fe,Mg)2Al4O2(SiO4)2(OH)4

Euclasa

BeAlSiO4(OH)

Andalucita

Al2SiO5

Sillimanita

Al2SiO5

Cianita

Al2SiO5

Concrodita

Mg5(SiO4)2(OH,F)2

Norbergita

Mg3(SiO4)(F,OH)2

Humita

Mg7(SiO4)3(F,OH)2

Clinohumita

Mg9(SiO4)4(F,OH)2

67

Mineralogía

Sorosilicatos más importantes: GRUPO  

MINERAL

FÓRMULA

Idocrasa

(Ca10Mg2Al4Si2O4)3(Si2O7)2(OH)4

Prehnita

Ca2Al2Si3O10(OH)2

Hemimorfita

Zn4(Si2O7)(OH)2.H2O

Lawsonita

CaAl2(Si2O7)(OH)2.H2O

  Grupo de la Clinozoisita epidota Epidota

Ca2Al3(SiO4)3(OH) Ca2(Fe3+,Al)3(SiO4)3(OH)

Allanita

(Ce,Ca,Y)2(Al,Fe2+,Fe3+)(SiO4)3(OH)

Dissakita

Ca(Ce,La)MgAl2(SiO4)3(OH)

Dollaseita

CaCeMg2AlSi3O11(F,OH)2

Hancockita

(Pb,Ca,Sr)2(Al,Fe3+)3(SiO4)3(OH)

Khristovita

(Ca,REE)REE(Mg,Fe2+)AlMn2+Si3O11(OH)(F,O)

Mukhinita

Ca2Al3V3+(SiO4)3(OH)

Piemontita

Ca2(Al,Mn3+,Fe3+)3(SiO4)3(OH)

Strontiopiemontita

CaSr(Al,Mn3+,Fe3+)3Si3O11O(OH)

Zoisita

Ca2Al3(SiO4)3(OH)

Ciclosilicatos más importantes: GRUPO

MINERAL

FÓRMULA

 

Axinita

(Ca,Fe ,Mn)3Al2BSi4O16H

 

Berilo

Be3Al2(Si6O18)

 

Cordierita

(Mg,Fe)2Al4Si5O18.nH2O

 

Benitoita

BaTiSi3O9

 

Pagodita

Ca2Cu2Al2Si4O12(OH)6

 

Dioptasa

Cu2+SiO2(OH)2

Turmalina

Chorlo

NaFe2+3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4

Dravita

NaMg3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4

Elbaita

Na(Li,Al)3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4

Buergerita

NaFe3+3Al6(BO3)3Si6O21F

Chromdravita

NaMg(Cr,Fe3+)6(BO3)3Si6O18(OH)4

Feruvita

Na(Fe2+,Mg)3(Al,Mg)6(BO3)3Si6O18(OH)4

Foitita

[Fe2+2(Al,Fe3+)]Al6Si6O18(BO3)3(OH)4

Liddicoatita

Ca(Li,Al)3Al6(BO3)3Si6O18(O,OH,F)4

Olenita

NaAl3Al6(BO3)3Si6O18(O,OH)4

Povondraita

NaFe3+3Fe3+6(BO3)3Si6O18(OH,O)4

Uvita

(Ca,Na)(Mg,Fe2+)3Al5Mg(BO3)3Si6O18(OH,F)4

68

2+

Saber, Saber hacer, Saber ser

Mineralogía

INOSILICATOS MÁS IMPORTANTES Entre los numerosos minerales de este grupo cabe destacar:

GRUPO

SERIE

Enstatita - ortoferrosilita

Piroxenos

Diópsido - hedenbergita

piroxenos sódicos

MINERAL

FÓRMULA

Enstatita

Mg2Si2O6

Hiperstena

(Fe2+,Mg)2Si2O6

Ortoferrosilita

Fe2+2Si2O6

Pigeonita

Ca0.25(Mg,Fe)1.75Si2O6

Diópsido

CaMgSi2O6

Hedembergita

CaFeSi2O6

Augita

(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6

Jadeita

Na(Al,Fe3+)Si2O6

Egirina

NaFe3+Si2O6

Espodumena

LiAlSi2O6

Wollastonita

CaSiO3

Rodonita

MnSiO3

Pectolita

Ca2NaH(SiO3)3

Antofilita

(Mg,Fe)7Si8O22(OH)2

Cummingtonita

Mg7Si8O22(OH)2

Grunerita

(Fe2+,Mg)7Si8O22(OH)2

Tremolita

Ca2Mg5Si8O22(OH)2

Ferroactinolita

Ca2(Fe2+,Mg)5Si8O22(OH)2

Ferrohornblenda

Ca2(Fe2+,Mg)4Al(Si7Al)O22(OH,F)2

Glaucofana

Na2(Mg,Fe2+)3Al2Si8O22(OH)2

Riebeckita

Na2Fe2+3Fe3+2Si8O22(OH)2

 

Piroxenoides

    Cummingtonita - grunerita

Anfíboles

Tremolita - actinolita

Anfíboles sódicos

FILOSILICATOS MÁS IMPORTANTES: MINERALES DE LA ARCILLA Es un término petrográfico que comprende a los filosilicatos alumínicos hidratados. El término caolín corresponde a la arcilla de mayor pureza (composición) en la caolinita.

Saber, Saber hacer, Saber ser

69

Mineralogía

Filosilicatos más importantes: GRUPO

Caolinita -  serpentina

Pirofilita - talco

Micas

Cloritas

Esmectitas

Vermiculita Sepiolita

Astrofilita

70

MINERAL

FÓRMULA

Antigorita

(Mg,Fe )3Si2O5(OH)4

Crisotilo

Mg3Si2O5(OH)4

Lizardita

Mg3Si2O5(OH)4

Amesita

Mg2Al(SiAl)O5(OH)4

Dickita

Al2Si2O5(OH)4

Caolinita

Al2Si2O5(OH)4

Talco

Mg3Si4O10(OH)2

Pirofilita

Al2Si4O10(OH)2

Moscovita

KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2

Flogopita

KMg3Si3AlO10(F,OH)2

Biotita

K(Mg,Fe2+)(Al,Fe3+)Si3O10(OH,F)2

Lepidolita

K(Li,Al)3(Si,Al)4O10(F,OH)2

Margarita

CaAl2(Al2Si2)O10(OH)2

Zinnwaldita

KLiFe2+Al(AlSi3)O10(F,OH)2

Chamosita

(Fe2+,Mg,Fe3+)5Al(Si3Al)O10(OH,O)8

Clinocloro

(Mg,Fe2+)5Al(Si3Al)O10(OH)8

Ortochamosita

(Fe2+,Mg,Fe3+)5Al(Si3Al)O10(OH,O)8

Pennantita

Mn2+5Al(Si3Al)O10(OH)8

Aliettita

Mineral arcilloso

Montmorillonita

(Na,Ca)0.3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2.nH2O

Nontronita

Na0.3Fe3+2(Si,Al)4O10(OH)2.nH2O

Saponita

(Ca/2,Na)0.3(Mg,Fe2+)3(Si,Al)4O10(OH)2.4H2O

Sauconita

Na0.3Zn3(Si,Al)4O10(OH)2.4H2O

Estevencita

(Ca/2)0.3Mg3Si4O10(OH)2

2+

Minerales con fórmula general:          (Mg,Fe2+,Al)3(Si,Al)4O10(OH)2.4H2O Sepiolita

Mg4Si6O15(OH)2.6H2O

Paligorskita

(Mg,Al)2Si4O10(OH).4H2O

Astrofilita

(K,Na)3(Fe2+,Mn)7Ti2Si8O24(O,OH)7

Cesio-kupletskita

(Cs,K,Na)3(Mn,Fe2+)7(Ti,Nb)2Si8O24(O,OH,F)7

Hidroastrofilita

(H3O,K,Ca)3(Fe2+,Mn)5-6Ti2Si8O24(O,OH)31

Kupletskita

(K,Na)3(Mn,Fe2+)7(Ti,Nb)2Si8O24(O,OH)7

Magnesioastrofilita

(Na,K)4Mg2(Fe2+,Fe3+,Mn)5Ti2Si8O24(O,OH,F)7

Niobiofilita

(K,Na)3(Fe2+,Mn)6(Nb,Ti)2Si8(O,OH,F)7

Zircofilita

(K,Na,Ca)3(Mn,Fe2+)7(Zr,Nb)2Si8O27(O,OH)7

Saber, Saber hacer, Saber ser

Mineralogía

MOSCOVITA

Fórmula química: KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2 PROPIEDADES FÍSICAS: Color: Transparente e incoloro, si bien en bloques gruesos puede ser traslúcida con tonalidades claras amarillas, pardas, verdes o rojas. Raya: Incolora o blanca. Brillo: Vítreo a sedoso o perlado. Dureza: 2 a 2.5 Densidad: 2.8 g/cm3 Otras: Fácil exfoliación y elasticidad. GÉNESIS: Como componente de muchas rocas eruptivas, así como en granitos. También en rocas metamórficas como gneises, pizarras, micacitas, corneanas, así como sus correspondientes sedimentarias como areniscas, argilitas etc... Los mayores cristales aparecen en pegmatitas. EMPLEO: Se emplea como material aislante en aparatos eléctricos dadas sus excelentes propiedades dieléctricas y de resistencia al calor. El producto comercial isinglass es mica laminar y se utiliza en puertas de hornos y estufas. También como aditivo en el papel en forma de polvo de mica junto con aceite. Se emplea como aislante térmico incombustible. Para impresión de tejidos, lubrificante y como absorbente de la nitroglicerina. TECTOSILICATOS MÁS IMPORTANTES: Los minerales de este grupo son abundantes y representan cerca de un 64% de la corteza terrestre, entre ellos se pueden destacar: GRUPO    (SUBGRUPO)

Grupo de la sílice

   

MINERAL

FÓRMULA

Cuarzo

SiO2

Tridimita

SiO2

Cristobalita

SiO2

Ópalo

SiO2.nH2O

Danburita

CaB2(SiO4)2

 

Feldespatos

Feldespatos potásicos Microclina

Plagioclasas

Saber, Saber hacer, Saber ser

KAlSi3O8

Ortoclasa

KAlSi3O8

Sanidina

(K,Na)AlSi3O8

Albita

NaAlSi3O8

Anortita

CaAl2Si2O8

71

Mineralogía

 

Feldespatoides

Leucita

KAlSi2O6

Nefelina

(Na,K)AlSiO4

Sodalita

Na8Al6Si6O24Cl2

Lazurita

(Na,Ca)8(AlSiO4)6(SO4,S,Cl)2

Petalita

LiAlSi4O10

Marialita

Na4(AlSi3O8)3(Cl2,CO3,SO4)

Meionita

Ca4(Al2Si2O8)3(Cl2,CO3,SO4)

Wernerita

Ca4Al6Si6O24CO3

Natrolita

Na2Al2Si3O10.2H2O

Chabazita

CaAl2Si4O12.6H2O

Heulandita

CaAl2Si7O18.6H2O

Estilbita

NaCa2Al5Si13O36.14H2O

Analcima

NaAlSi2O6.H2O

 

Escapolitas

 

Zeolitas

CUARZO Fórmula química: SiO2 Propiedades físicas: Color: Atendiendo a la diferencia de color se dan las siguientes variedades del cuarzo, Variedades macrocristalinas, Cristal de roca transparente. Cuarzo lechoso blanco opaco. Amatista transparente violeta. Cuarzo rosado rosa, rojo o rosáceo. Citrino o Falso topacio amarillo transparente. Cuarzo ahumado gris o negro.Cuarzo falso zafiro azul. Jacinto de Compostela rojo opaco. Variedades criptocristalinas o Calcedonias: Agata con bandas paralelas a los bordes de colores vistosos. Ónice con las bandas alternantes de colores claros y oscuros. Jaspe opaca de colores vistosos. Sílex opaca de colores claros y oscuros. Xilópalo madera silicificada. Heliotropo verde con manchas amarillas también llamado Jaspe sanguíneo. Raya: Incolora Brillo: Vítreo intenso especialmente en cristal de roca, mate en calcedonias. Dureza: 7 Densidad: 2.65 g/cm3 cuarzo (a) y 2.53 g/cm3 cuarzo (b) Otras: Fuertemente piezoeléctrico.

72

Saber, Saber hacer, Saber ser

Mineralogía

FORMA DE PRESENTARSE: En cristales a veces de tamaños considerables, hexagonales, coronados por una pirámide trigonal. Estos cristales se pueden encontrar lo mismo aislados que maclados según tres importantes leyes: Delfinado, Brasil y Japón o en agrupaciones formando drusas o geodas. Suelen presentar los cristales inclusiones de otros minerales, agua o gases. También en granos irregulares o compactos. GÉNESIS: El cuarzo es el componente fundamental de muchos tipos de rocas, especialmente de las rocas ígneas ácidas, de ahí que sea tan frecuente y abundante, pero también en rocas sedimentarias y metamórficas por ser al mismo tiempo muy resistente. La calcedonia es hidrotermal de baja temperatura, alrededor de los 120°C, formándose cerca de la superficie. EMPLEO: Ampliamente utilizado en la industria de la óptica, en aparatos de precisión y científicos, para osciladores de radio, como arena se emplea en morteros de hormigón, como polvo en fabricación de porcelanas, pinturas, papel de esmeril, pastillas abrasivas y como relleno de madera. Sus variedades coloreadas como piedras de adorno, siendo muy cotizados en joyería los ópalos de diversos colores (tripletes).

Saber, Saber hacer, Saber ser

73

Notas: ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––