MINERALOGÍA

Introducción a la mineralogía Propiedades físicas Polimorfismo – Isomorfismo Maclas Clasificación de los minerales en función

de la composición química. Minerales - no silicatos Minerales - silicatos

Lic. Ethel Morales

Los elementos donde son instaladas las obras de ingeniería y mineras (túneles, fundaciones, puentes, galerías, etc.)

En estas obras, además, son utilizados como material de construcción: en forma natural (piedra partida, balasto), beneficiada (rocas de revestimiento) o incluso industrializada (cemento)

Asimismo, rocas y minerales son los materiales involucrados en fenómenos naturales (deslizamiento, erosión, expansión, etc.)

En la geología para ingeniería, las rocas y suelos constituyen:

DEFINICIÓN DE MINERAL

Un mineral es un sólido homogéneo, inorgánico,

que se presenta de una manera natural y que

posee una estructura atómica ordenada y una

composición química definida, lo que le confiere

una serie de propiedades y características

particulares.

Sustancias que no cumplen con estas condiciones son denominados mineraloides (ej. Carbón, ópalo, petróleo, etc.)

Sólido homogéneo quedan excluidas las sustancias en estado líquido (petróleo) o gaseoso (metano)

Inorgánico quedan excluidas las sustancias en las que intervienen organismos en su formación

Natural quedan excluidos los productos obtenidos artificialemte

Estructura atómica ordenada es la configuración interna del cristal, representada por iones o átomos que ocupan posiciones especificas

Composición química definida que puede variar dentro de ciertos límites

a) Procesos de cristalización:

•A partir de un medio líquido: fundido por Solidificación (consolidación de un magma) :disuelto por Precipitación

•A partir de un medio gaseoso por Sublimación.

Influyen las condiciones de P, T, cantidad de material y el tiempo

LOS MINERALES SE FORMAN POR:

b) Procesos de recristalización: si cambian las condiciones de formación (P y T)

•A partir de un medio sólido por recristalización

Los minerales se forman por la combinación de uno o varios de los

elementos químicos que actualmente se conocen, los que se unen

entre sí mediante distintos tipos de enlaces químicos , formando

compuestos químicamente estables.

Enlace químico

Tipos de enlaces químicos

Enlace Ionico.- los iones con carga opuesta se mantienen unidos debido a la atracción electrostática; ej: Na+ y Cl-.

Enlace Covalente.- los átomos se enlazan compartiendo uno o varios pares de electrones. Ej.: diamante

Enlace Metálico.- los átomos están rodeados por una nube de electrones, con gran movilidad.

Enlace de Van der Waals.- las moléculas se mantienen unidas por cargas eléctricas residuales muy débiles

El término cristal se refiere a la expresión externa de ese

orden interno que presentan las sustancias cristalinas,

representada por caras planas.

El desarrollo de un cristal depende de las condiciones en las que el mineral se formo (espacio, tiempo)

Las Redes de Bravais o celdas unitarias, son paralelepípedos que constituyen la menor subdivisión de una red cristalina que conserva las características generales del mineral, de modo que por simple traslación del mismo, puede reconstruirse el sólido cristalino completo.

En función de cómo se combinan los factores de la cristalización tendremos distintos tipos de sustancias cristalinas:

Macrocristalina: los cristales se ven a simple vista

Microcristalina: los cristales se reconocen con microscopio petrográfico

Criptocristalina: los cristales y la estructura cristalina se reconocen por difracción de Rayos X

Amorfa: no presenta estructura cristalina

Cristalización

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

Permiten una identificación rápida de los minerales a partir de características fácilmente observables. Estas son:

Color y color de la raya

Brillo y transparencia

Exfoliación o clivaje

Tenacidad

Dureza

Habito y agregados cristalinos

Fractura

Peso específico

Propiedades vectoriales

Propiedades ópticas

Propiedades escalares

Otras

ColorEl color de los minerales depende de la

absorción diferencial de ciertas longitudes de ondas que componen la luz blanca y la reflexión de otras. El color de un mismo mineral puede variar de una especie a otra.

Color de la rayaEs el color del polvo de un mineral sobre una

superficie blanca, idealmente sobre una porcelana. Ej: Hematita: color negro, marrón, plateado y color de raya: rojizo característico

BrilloEs la capacidad que tiene el mineral de refractar

o reflejar el rayo de luz que sobre él incide. Se dividen en dos grandes grupos:

1. Metálico

2. No metálico: (vítreo, sedoso, graso, nacarado, mate, etc.)

Transparencia

Está estrechamente vinculada con el brillo y es función del comportamiento del rayo de luz a travéz de los minerales. Pueden clasificarse en: Transparentes, semitransparentes, translúcidos y opacos.

Exfoliación o ClivajeSe define como la tendencia de los minerales a

romperse según caras planas, de acuerdo direcciones preferenciales y como consecuencia de zonas de debilidad creadas por diferencias en las fuerzas de los enlaces atómicos.

Es posible definirlo según su calidad como: muy perfecto, perfecto, bueno, mediano e imperfecto.

Fractura: La ruptura de algunos cristales generalmente

no sigue ninguna dirección cristalográfica particular, generando de esta forma superficies “no planares”.

Las diferentes fracturas pueden ser designadas de la siguiente manera:

Fractura concoidal

1. Concoidal2. Fibrosa o

astilloza3. Ganchuda4. Irregular

Tenacidad Resistencia que ofrece el mineral a ser roto,

triturado, molido o doblado. Los siguientes términos son utilizados para describir la tenacidad:

1. Frágil: minerales que se rompen o pulverizan fácilmente. Característico de minerales con enlaces iónicos.

2. Maleable: minerales que pueden ser convertidos en laminas por procesos de percusión.

3.  Dúctil: minerales que no se rompen sino que se deforman y conservan la forma deformada.

4.  Séctil: minerales que pueden ser cortados con la hoja de un cuchillo.

5.  Flexible: minerales que pueden ser doblados, pero no recobran su forma original.

6.  Elásticos: minerales que no se rompen, pero se deforman y posteriormente recobran su forma original.

DurezaEs definida como la resistencia que ofrece la

superficie de un mineral a ser rayada. Compromete la cohesión de los minerales y depende por tanto de la distribución de las fuerzas de los enlaces atómicos. La escala de medida de la dureza para los minerales es de carácter comparativo y se conoce como escala de dureza de Mohs:

1 – talco2 – yeso3 – calcita4 – fluorita5 – apatito

6 – ortosa7 – cuarzo8 – topacio9 – corindón10 – diamante

Uña ~ 2.5; Moneda ~ 3 y 4; Navaja ~ 5 y 6

Hábito y agregados cristalinos

El hábito cristalino representa la apariencia externa o morfología de un cristal. La apariencia mostrada por el crecimiento de cristales juntos, se conoce con el nombre de agregado cristalino.

Ejemplos: acicular, hojosos o laminar, prismático, columnar, masivo, fibroradiado, brotoidal.

Prismático Masivo Laminar

Geoda

Agregado fibrosoAgregado columnar

Peso específico

El peso específico (G) expresa la relación entre el peso de una sustancia y el peso de un volumen igual de agua a 4°C.

El peso específico depende de:

a) tipo de átomos que componen al compuesto y

b) la manera en que estos átomos se encuentran empaquetados.

Polimorfismo Dos o más sustancias son polimorfas si

presentan la misma composición química pero diferente estructura cristalina:

Composición química

Mineral Estructura cristalina

SiO2 CuarzoCristobalita

Tridimita

TrigonalHexagonal

Cúbico

CaCO3 Calcita Aragonito

TrigonalOrtorrómbico

C Grafito Diamante

CúbicoHexagonal

Isomorfismo

Dos o más minerales son isomorfos si presentan la misma estructura cristalina pero diferente composición químicaEl isomorfismo consiste en una solución sólida, producida por substitución iónica, resultando una serie de minerales con composiciones extremas e intermedias, siempre con una misma estructura

SUSTITUCIÓN IÓNICA

Iones de Mg+2

Iones de Fe+2

Ejemplo:Olivino (Mg, Fe)2SiO4

Composicionesintermedias

Extremo magnesianoMg2SiO4 Forsterita

Extremo férrico Fe2SiO4 Fayalita

MACLAS

Las maclas son una agregación regular de cristales individuales del mismo mineral que presentan diferentes orientaciones. Las maclas pueden estar compuestas por dos o más individuos.

El contacto entre los individuos que componen la placa es plano, pudiendo existir uno o varios planos.

TIPOS DE MACLAS:

a) macla de contacto,

b) macla de penetración

c) macla de repetición (polisintética)

MACLAS

Maclas de contacto

Maclas de penetración

Macla de repetición