Mineralogía, minerales, Geología

1. MÁSTER UNIVERSITARIO EN PROFESORADO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA Y BACHILLERATO,
FORMACIÓN PROFESIONAL Y ENSEÑANZA DE IDIOMAS
ESPECIALIDAD BIOLOGÍA/GEOLOGÍAESPECIALIDAD BIOLOGÍA/GEOLOGÍA
2010/2011
Complementos de Formación de la Biología GeologíaComplementos de Formación de la Biología y Geología
(Itinerario en Biología)
Bloque Temático 2. El Sistema Tierra
T3.- La materia cristalina. Las propiedades de los minerales.T3. La materia cristalina. Las propiedades de los minerales.
Mineralogía sistemática. Mineralogénesis. Mineralogía determinativa.
NICOLÁS VELILLA
Dpto. Mineralogía y Petrología
Univ. Granada
Página de la asignatura: http://www.ugr.es/~agcasco/msecgeol/
velilla@ugr.es@ g

2. LA MATERIA CRISTALINA
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
● Minerales: “bloques” que constituyen las rocas
● La composicion mineralógica define las
propiedades de las rocas
I t é● Interés
- científico: punto de partida en la investigación
geológica
- económico: yacimientos mineralesy
- técnico: aplicaciones tecnológicas de minerales
- ambiental, etc.

3. LA MATERIA CRISTALINA
ESPECIE MINERAL
Elemento o compuesto químico → (Au, CaCO3)
Límites composicionales definidos → cuarzo=SiO2, olivino=(Mg,Fe) 2SiO4
Estructura cristalina (estructura ordenada)Estructura cristalina (estructura ordenada)
Formado mediante procesos geológicos/geoquímicos (procesos biológicos)

4. LA MATERIA CRISTALINA
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CORTEZA TERRESTRE
ELEMENTOS MAYORITARIOS
(>1%)
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CORTEZA TERRESTRE
O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg
(suponen cerca del 99%)
Ti H P MnTi, H, P, Mn
(0.1-1%)
Elementos traza < 0.1%
S, C, F, Rb, Cl, Sr, Ba, Zr, Cr, etc
(Indiana Univ.)
Composición global de la tierra Composición de la corteza terrestre
(Indiana Univ.)
(Indiana Univ.)

5. LA MATERIA CRISTALINA
Í
IIIA IVA
COMPORTAMIENTO GEOQUÍMICO DE LOS ELEMENTOS
H
Li
He1
IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA
1
3 4 5 6 7 8 9 10
2
Atmophile
Lithophile
Siderophile
ArtificialAtmófilo
Litófilo
Calcófilo
Siderófilo
Li
Na
Be
Mg
B
Al
C
Si
N
P
O
S
F
Cl
Ne
Ar
2
3 IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB
11
19
12
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
13
31
14
32
15
33
16
34
17
35
18
36
ChalcophileArtificial
K
Rb
Ca
Sr
Sc
Y
Ti
Zr
V
Nb
Cr
Mo
Mn
Tc
Fe
Ru
Co
Rh
Ni
Pd
Cu
Ag
Zn
Cd
Ga
In
Ge
Sn
As
Sb
Se
Te
Br
I
Kr
Xe
4
5
19
37
55
20
38
56
21
39
22
40
72
23
41
73
24
42
74
25
43
75
26
44
76
27
45
77
28
46
78
29
47
79
30
48
80
31
49
81
32
50
82
33
51
83
34
52
84
35
53
85
36
54
86
Cs
Fr
Ba
Ra
Hf
Rf
Ta
Db
W
Sg
Re
Bh
Os
Hs
Ir
Mt
Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn6
7
55
87
56
88
72
104
73
105
74
106
75
107
76
108
77
109
78 79 80 81 82 83 84 85 86
La
Ac
Ce
Th
Pr
Pa
Nd
U
Pm
Np
Sm
Pu
Eu
Am
Gd
Cm
Tb
Bk
Dy
Cf
Ho
Es
Er
Fm
Tm
Md
Yb
No
Lu
Lr
Lanthanides
Actinides
57
89
58
90
59
91
60
92
61
93
62
94
63
95
64
96
65
97
66
98
67
99
68
100
69
101
70
102
71
103
Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No LrActinides

6. LA MATERIA CRISTALINA
NaCl
CaMgSi2O6
CRISTAL : material sólido, cuyos átomos, iones o moléculas constituyentes
están ordenados según un modelo de repetición en las tres direcciones delestán ordenados según un modelo de repetición en las tres direcciones del
espacio

7. LA MATERIA CRISTALINA
Cedilla unidad
unidad básica que mediante traslación genera la totalidad del cristal

8. LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA
RED BIDIMENSIONAL
RED TRIDIMENSIONAL
t1, t2 y t3 , traslaciones elementales

9. LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA
REDES PLANAS BIDIMENSIONALES
Oblicua
a ≠ b
γ ≠ 90º
Rectangular P
a ≠ b
γ = 90º
Cuadrada
a1 = a2
γ = 90º
Hexagonal
a1 = a2
γ = 60º
Diamante
a1 = a2
γ ≠ 60º, 90º, 120º
Rectangular C
a ≠ b
γ = 90º
γ
Sólo 5 tipos de redes planas

10. LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA
REDES DE BRAVAISREDES DE BRAVAIS
(A. Bravais, 1850)cúbica
P I F
● Sólo son posibles 14 configuraciones
tridimensionales diferentes de redes
puntualestetragonal
P I
puntuales
● Cada punto representa un átomo o
grupo de átomos
tetragonal
P IC F rómbica
P: primitiva
I: centrada en el interior
P P C: centrada en una cara
F: centrada en todas las caras
hexagonalromboédrica
P
PC
monoclínica triclínica

11. LA MATERIA CRISTALINA: ELEMENTOS DE SIMETRÍA
EJES DE SIMETRÍAEJES DE SIMETRÍA
Binario
γ=180º Compatibilidad con las redes
E2
E4Ternario
E3
E4Ternario
γ=120º
E5
Cuaternario
γ=90º
E6
E5
Senario
γ=60º

12. LA MATERIA CRISTALINA. ELEMENTOS DE SIMETRÍA
REFLEXIÓN
ROTO-INVERSIÓN
Ejes de inversión_
Plano de
simetría
(m)
11
3
_
2
2
1
2
INVERSIÓN
4
_
6
_
Centro de
simetría
1
2
1
(i)
1
2
(Whitman Coll.)

13. LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA
C
COMBINACIONES DE ELEMENTOS DE SIMETRÍA
Hay 10 elementos de simetría independientes:
Además, son posibles 22 diferentes
1 2 3 4 6 i (=1) m (=2) 3 4 6
___ __
, p
combinaciones compatibles de estos elementos
Otras combinaciones son incompatibles o son
redundantesredundantes
En total existen 32 posibilidades
Grupos puntuales de simetría
(Klein, 2002)
Grupos puntuales de simetría
o clases cristalinas
Ejemplos de combinaciones

14. LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA
C
LOS 32 GRUPOS PUNTUALES
DE SIMETRÍA
(o clases cristalinas)(o clases cristalinas)
(Bloss, 1971)

15. LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA
SISTEMAS CRISTALINOSSISTEMAS CRISTALINOS
Sistema Ejes Ángulos
Triclínico a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 90º
Monoclínico a ≠ b ≠ c α = γ =90º β ≠ 90º
Rómbico a ≠ b ≠ c α = β = γ = 90º
Tetragonal a1 = a2 ≠ c α = β = γ = 90º
Trigonal a1 = a2 = a3 α = β = γ ≠ 90º
Hexagonal a = a ≠ c α = β = 90 γ = 120ºHexagonal a1 = a2 ≠ c α β 90 γ 120
Cúbico a1 = a2 = a3 α = β = γ = 90º +c+c
+a+a
γγ
ββ
αα
+b+b

16. LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA
Ejemplos de formas cristalinas en los sistemas cristalinos
SistemaSistema Sistema
Ejemplos de formas cristalinas en los sistemas cristalinos
Sistema
monoclínico
Sistema
triclínico
Sistema
rómbico

17. LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA
Sistema trigonalSistema hexagonal Sistema trigonalSistema hexagonal
a1 = a2 = a3
α = β = γ ≠ 90º
a1 = a2 ≠ c
α = β = 90 γ = 120º
Sistema tetragonal
Sistema cúbico
α β γ ≠ 90

18. LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA ESPACIAL
(a) EJES HELICOIDALES: combinan rotación y traslaciónSIMETRIA ESPACIAL
C( ) ySIMETRIA ESPACIAL
Ordenamiento atómico
implica nuevos elementos de
simetría que incluyen traslación
(b) PLANOS DE DESLIZAMIENTO:
combinan reflexión y traslación

19. LA MATERIA CRISTALINA: SIMETRÍA ESPACIAL
C
Combinación de las 32 clases de simetría cristalina con
traslaciones (redes de Bravais)
230 Grupos espaciales
Representan los modelos posibles de distribución
tridimensional de los átomos iones o moléculas en unatridimensional de los átomos, iones o moléculas en una
estructura cristalina

20. LA MATERIA CRISTALINA: enlace y estructura
• Entre átomos con diferencias de
ENLACE IÓNICO
• Entre átomos con casi igual
ENLACE COVALENTE
electronegatividad ≥ 2.
• No direccional
Entre átomos con casi igual
electronegatividad.
• Direccional
ClCl
NaNa
ClCl
ClCl
ClCl
Halita
ClCl
Na
diamante
Na NaClCl
Na

21. LA MATERIA CRISTALINA: enlace y estructura
ENLACE METÁLICO
Entre átomos de baja pero casi igual
electronegatividad
Plata
nativa
Oro
nativo
nube de electrones móviles “deslocalizados”
solapamiento de orbitales

22. LA MATERIA CRISTALINA: enlace y estructura
ENLACES DE VAN DER WAALS
Y DE HIDRÓGENO
Fuerzas dipolo de atración muy débiles entre
partículas electricamente neutras (ej.p ( j
moléculas) con distribucion de carga no
homogénea.
Interacción dipolo-dipolo. Entre H que forma
un enlace polar (ej. O—H, ó F—H) y un átomo
l t ti O N Felectronegativo como O, N, F

23. LA MATERIA CRISTALINA: estructura y coordinación
TAMAÑO DE LOS IONES POLIEDROS DE COORDINACIÓNTAMAÑO DE LOS IONES
CATIONES ANIONES
<0.015 2 lineal
Rc/Ra N.C. tipo
POLIEDROS DE COORDINACIÓN
0.015 2 lineal
0.15 3 triangular
0.22 4 tetraedro
0.41 6 octaedro
0.73 8 cúbo
1.0 12 cuboctaedro

24. LA MATERIA CRISTALINA. Variaciones composicionales
SUSTITUCIONES ISOMÓRFICAS C
● muchos minerales varían en su composición a causa de sustituciones atómicas de
un elemento por otro en la estructura cristalina
● requisitos para la sustitución isomórfica:
1) la diferencia de tamaño de los iones que se sustituyen debe ser menor del 15%
2) las cargas de los iones que se sustituyen deben ser iguales o no diferir en más de 12) las cargas de los iones que se sustituyen deben ser iguales o no diferir en más de 1.
ej. Na+1 por K+1, Na+1 por Ca+2
Al+3 por Si+4
● la sustitución puede dar lugar a la formación de series de solución sólida total
(ej. plagioclasas) o parcial (ej. calcita-dolomita)
aniones cationes
(Perkins, 2002)

25. LA MATERIA CRISTALINA: ESTRUCTURA
POLIMORFOS
● Minerales con diferente estructura pero con la misma composición química.● Minerales con diferente estructura pero con la misma composición química.
● Es un hecho común. Normalmente obedece a diferentes condiciones de
formación (presión, temperatura,...)
● Ej: C: grafito-diamante
SiO t idi it i t b lit it ti h itSiO2: cuarzo-tridimita-cristobalita-coesita-stishovita

26. LA MATERIA CRISTALINA: MORFOLOGÍA DE LOS CRISTALES
CARAS CRISTALINAS
Planos que limitan un cristal
● Se definen por su orientación y notación cristalográfica
CARAS CRISTALINAS
Dependen de:
● Estructura cristalina del mineral
● Temperatura y presión de formación
● Características del medio de crecimiento● Características del medio de crecimiento
La probabilidad de desarrollar
Crecimiento
p
caras está relacionada con la
densidad de nudos de la red
velocidad de crecimiento

27. LA MATERIA CRISTALINA: MORFOLOGÍA DE LOS CRISTALES
HÁBITOHÁBITO
Término usado para describir la forma externa de
un mineral
algunos términos descriptivos:
Grado de desarrollo de caras
● euhédrico ~ idiomorfo (buen desarrollo)
● subhédrico ~ hipidiomorfo
● anhédrico ~ xenomorfo (sin caras cristalinas)
acicular
cúbico prismático
columnar
laminartabular listón
120o
120o
120o
120o
120o
120o
120o
Ley de Steno 1669Ley de Steno, 1669
(constancia de los
ángulos diédricos)

28. MINERAL DENSIDAD
LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES
DENSIDAD (peso específico)MINERAL DENSIDAD
hielo 0.92
silvita 1.99 Depende de:
á
Determinación
m / V
yeso 2.33
ortoclasa 2.56
cuarzo 2 65
● átomos constituyentes
● tipo de estructura
cuarzo 2.65
calcita 2.71
moscovita 2.80
granate 3.1-4.2
olivino 3.2-4.4
barita 4.50 picnómetro
Frecuencia
zircón 4.68
pirita 5.02
mnagnetita 5.25
galena 7.58
cobre 8.95
Densidad (g/cm3)
webmineral.com
oro 19.30
balanza de Penfield

29. LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES
DUREZA
ESCALA DE MOHS
DUREZA
Resistencia al rayado
Mineral Nº escala
Talco 1
Yeso 2
Fuertemente dependiente del tipo de enlace
Yeso 2
Calcita 3
Fluorita 4
Algunas referencias útiles:
•uña: 2
Apatito 5
Ortoclasa 6
u a
•moneda de cobre 3-4
•navaja y vidrio 5-6
Cuarzo 7
Topacio 8
Corindón 9Corindón 9
Diamante 10 Dureza Vickers: resistencia a la indentación
de una punta de diamante sometida a una
determinada carga(1824)

30. Ó
LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES
EXFOLIACIÓN
Tendencia de un mineral a romperse según planos
cristalográficamente determinados.
Los planos de exfoliación representan zonas de menor
cohesión atómica.
Se caracteriza por el número y orientación de los planos, y
por la calidad de la superficie.
yeso
moscovita
calcita

31. LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES
FRACTURA
▪ En minerales con exfoliación pobre a ausente
▪ Superficies irregulares, curvadas, irregularmente orientadas
silex
fractura concoidal en obsidiana fractura astillosa en serpentina

32. TENACIDAD
LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES
● Resistencia y reacción del mineral a la
trituración, flexión, corte o presión
TENACIDAD
● Relacionada con el tipo de enlace químico
Algunos términos usados:
▪ maleable (láminas)▪ maleable (láminas)
▪ dúctil (hilos)
▪ sectil (corte)
▪ frágil
▪ plástico▪ plástico
▪ flexible
▪ elástico
▪ friable (desmenuzable)

33. COLOR
LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES
● Causado por absorción de determinadas longitudes de onda de la luz incidente y reflexión de las
restantes.
● Los elementos de la serie de transición son los principales responsables del color, bien como
t i l d l i l ( l ió idi áti ) tid d tcomponentes esenciales del mineral (coloración idiocromática) o en cantidades trazas
(coloración alocromática)
● Principales iones cromóforos: Ti2+, V3+, V4+, Cr3+, Cr4+, Mn2+, Mn3+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+
● Otras causas del color:
defectos estr ct rales (centros de color)- defectos estructurales (centros de color)
- transferencias electrónicas (implican a oxígeno, iones metálicos)
- dispersión, interferencia o difracción de la luz a causa de inclusiones, maclas, texturas o
estructura
Un mismo elemento puede causar colores muy diferentes● Un mismo elemento puede causar colores muy diferentes.
turmalina
1 berilo amarillo, 2 heliodoro. 3 esmeralda, 4 aguamarina, 5 morganita

34. LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES
RAYA
● Color del mineral pulverizado
● Se observa sobre placas de rayado (porcelana)
● Es una característica más inherente a un mineral que el color
N ti i idi l l d l i l● No tiene que coincidir con el color del mineral
● Los minerales translúcidos suelen tener raya blanca
cinabrio
hematites
pirita
hematites
hematites
A. Alden

35. BRILLO
LAS PROPIEDADES DE LOS MINERALES
BRILLO
● Carácter de la luz reflejada por la superficie del mineral
● Relacionado con la transparencia, índice de refracción,
características de la superfice y hábito del mineral
TIPOS COMUNES DE BRILLO
TIPO CARACTERÍSTICAS
p y
Metálico reflectancia muy fuerte,
minerales opacos
Submetálico menor reflectancia que elSubmetálico menor reflectancia que el
metálico
Vítreo brillante, como el vidrio
Ad ti b ill tAdamantino muy brillante,
como el diamante y similares
Resinoso similar a la resina
Sedoso similar a la seda
Graso poco brillante,
similar a materiales grasossimilar a materiales grasos
Perlado iridiscencia blanquecina
similar a la perla

36. LOS MINERALES: PROPIEDADES FÍSICAS
PROPIEDADES ELÉCTRICAS
C
PROPIEDADES ELÉCTRICAS
PIEZOELECTRICIDAD
● Generación de un campo eléctrico en respuesta a una
deformación mecánica (variaciones de presión)deformación mecánica (variaciones de presión)
● La polarización eléctrica requiere como condición
necesaria la ausencia de centro de simetría
● Es un fenómeno reversible: la aplicación de un potencial
eléctrico provoca una deformacióneléctrico provoca una deformación
● Aplicaciones en electrónica, óptica, instrumental
científico, etc.
● ejemplo típico: cuarzo
amazon.com
PIROELECTRICIDAD
● Generación de un campo eléctrico en respuesta a
variaciones de temperatura
● Solo en cristales con un único eje polar. Tambiénj p
requiere la ausencia de centro de simetría.
● Todos los cristales piroeléctricos son piezoeléctricos.
Son dos propiedades estrechamente relacionadas.
● ejemplo típico: turmalinaj p p
PROPIEDADES MAGNÉTICAS
Comportamiento magnético:
● ferromagnetismo (magnetita, ilmenita, pirrotita)
(atracción por un imán)

37. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
LA CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALESLA CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES
● Se conocen más de 4300 especies mineralesp
● 200 son comunes
Criterios de clasificación
● Propiedades físicas (muy antiguo)
● Cristalográfico
● QuímicoQ
● Estructural
● Genético
● Más de 20 clasificaciones a lo largo de la historia
Las clasificaciones modernas son de tipo mixto:Las clasificaciones modernas son de tipo mixto:
● Dana (1850-1997)
● Strunz (1941-2002), Nickel-Strunz (10 ed)

38. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
NOMENCLATURA MINERAL
( )I.M.A. (International Mineralogical Association)
Comisión de nuevos minerales, nomenclatura y clasificación
CNMNC
Ejemplos de nombres:
● PROPIEDADES: albita, barita, hematites
● COMPOSICIÓN QUÍMICA: cuprita, zincita, magnesita
● LOCALIDAD: andalucita aragonito vesubianita● LOCALIDAD: andalucita, aragonito, vesubianita
● PERSONAS: biotita, wollastonita, goethita
● ACRÓNIMOS: palarstanide (Pd,As,Sn)

39. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
●CLASES Según el grupo aniónico o anión
●(SUBCLASES)
● FAMILIA
criterio estructural (silicatos, boratos)
● FAMILIA
● SUPERGRUPO
● GRUPO
criterios estructurales y químicos
● GRUPO
● SUBGRUPO
● especie mineral
(variedades)(variedades)

40. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
CLASE
I. ELEMENTOS
Metales
Semimetales y no metales
II SULFUROS y SULFOSALES
Sulfuros
II. SULFUROS y SULFOSALES Sulfosales
III. HALOGENUROS
IV ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS
Óxidos
IV. ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS Hidróxidos
V. NITRATOS, CARBONATOS
Y BORATOS
Nitratos
Carbonatos
BoratosBoratos
VI. SULFATOS, CROMATOS,
MOLIBDATOS Y WOLFRAMATOS
Sulfatos
Cromatos
Molibdatos y wolframatos
VII. FOSFATOS, ARSENATOS Y
VANADATOS
Nesosilicatos
VIII. SILICATOS
Sorosilicatos
Ciclosilicatos
Inosilicatos
Filosilicatos
Tectosilicatos
IX. COMPUESTOS ORGÁNICOS

41. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
LOS SILICATOS
Abundancia en la corteza terrestre
rSi=0.34 Å
rO=1.40Å
Si4+
rAl=0.47Å
Unidad [SiO4]4- enlace híbrido sp3
t d íUnidad [SiO4] puentes de oxígeno

42. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
LOS SILICATOSLOS SILICATOS
● Polimerización
● Estructuras básicas
Nesosilicates
● Estructuras básicas
Subclases
● Nesosilicatos
Sorosilicates
● Nesosilicatos
● Sorosilicatos
● Ciclosilicatos
Cyclosilicates
Inosilicates
● Inosilicatos
● Filosilicatos
● Tectosilicatos● Tectosilicatos
Phyllosilicates
Inosilicates
aniones cationes
Inosilicates
OH- Li+,B3+, Be2+
xx
(Klein & Hurlbut,1977)
Tectosilicates

43. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
NESOSILICATOSNESOSILICATOS
t t d l t
estructura del olivino
● Tetraedros aislados: (SiO4)4-
estructura del granate
Tetraedros aislados: (SiO4)
● Empaquetamientos densos
● Alta densidad y dureza
● Poca sustitución Si-Al en los tetraedros

44. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
C
NESOSILICATOS
Olivino (Mg,Fe)2SiO4 Rom
Rocas ígneas básicas yRocas ígneas básicas y
ultrabásicasultrabásicasOlivino (Mg,Fe)2SiO4 ultrabásicas.ultrabásicas.
Granates
(Mg,Fe,Mn,Ca)3
(Fe3+,Cr,Al)2Si3O12
Cub
Metamorfismo. Skarn.Metamorfismo. Skarn.
EclogitasEclogitas
Andalucita Al2SiO5 Rom
Metamorfismo regional yMetamorfismo regional y
de contactode contacto
Sillimanita Al2SiO5 Rom
Metamorfismo gradoMetamorfismo grado
altoalto
Cianita Al2SiO5 Tric
Metamorfismo altaMetamorfismo alta
presiónpresión
Estaurolita
Fe2Al9O6(SiO4)4
Mon
Metamorfismo regionalMetamorfismo regional
Estaurolita
(O,OH)2
Mon
de grado mediode grado medio--altoalto

45. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
SOROSILICATOS
C
SOROSILICATOS
● Dobles tetraedros: (Si2O7)6-
● Comunmente también contienen tetraedros aislados
(SiO4)(SiO4)
● Los más comunes son del grupo de la epidota
Epidota
Ca(Fe,Al)Al2O(SiO4)
(Si2O7)(OH)
Mon
Metamorfismo regional yMetamorfismo regional y
de contacto.de contacto.
Metamorfismo de lataMetamorfismo de lata
LawsonitaLawsonita CaAl2(Si2O7)(OH)2·H2O Róm
Metamorfismo de lataMetamorfismo de lata
presiónpresión
Vesubianita
Ca10(Mg,Fe)2Al4(SiO4)5
(Si2O7)2(OH)4
Tet
Metamorfismo de calizas.Metamorfismo de calizas.
Skarn.Skarn.( 2 7)2( )4

46. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
CICLOSILICATOS
C
CICLOSILICATOS
● Anillos de 3, 4 o 6 tetraedros (SiO3).
Comunmente 6.
● Moderada densidad (2.6-3.2) y
elevada dureza (7-8)elevada dureza (7-8).
● Pobre exfoliación.n=3
n=4
n=6
n(SiO3)4-
n=6
Accesorio en granitos yAccesorio en granitos y
Berilo Be3Al2(Si6O18) Hex
Accesorio en granitos yAccesorio en granitos y
pegmatitas. Gemapegmatitas. Gema
CordieritaCordierita (Mg,Fe)2Al4Si5O18·nH20 Róm
Metamorfismo térmico yMetamorfismo térmico y
regionalregionalgg
Turmalina
(Na,Ca)(Li,Mg,Al)3(Al,Fe,Mn)6
(BO3)3(Si6O18)(OH)4
Trig
Accesorio en granitos,Accesorio en granitos,
pegmatitas, esquistospegmatitas, esquistos

47. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
C
INOSILICATOS ► Piroxenos
● Estructura con cadenas unicas de tetraedros: (SiO3)● Estructura con cadenas unicas de tetraedros: (SiO3)
● Enlace entre cadenas mediantes cadenas octaédricas de
cationes (Mg, Fe, Ca, Na)
● Simetría rómbica o monoclínica
● Generalmente poca sustitución Si-Al en los tetraedros
● Amplio desarrollo de soluciones sólidas y variación
composicional
● Característica exfoliación a aprox 90º● Característica exfoliación a aprox. 90º
cadena tetraédrica
desarrollo de 2 sistemas de exfoliación a ~ 90º
cadenas octaédricas

48. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
C
INOSILICATOS ► Piroxenos
diópsido
R í bá iR í bá i
Enstatita (Mg,Fe) SiO3 Róm
Rocas ígneas básicas yRocas ígneas básicas y
ultrbásicas.ultrbásicas.
Diópsido CaMgSi2O6 Mon Metamorfismo. Skarn.Metamorfismo. Skarn.
Augita (Ca,Mg,Fe)2(Si,Al)2O6 Mon
Metamorfismo regional yMetamorfismo regional y
de contactode contacto
Egirina NaFeSi2O6 Mon Metamorfismo grado altoMetamorfismo grado alto
augita
egirina
Jadeita NaAlSi2O6 Mon
Metamorfismo altaMetamorfismo alta
presiónpresión
Espodumena LiAlSi2O6 Mon PegmatitasPegmatitas

49. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
INOSILICATOS ► Anfíboles
C
INOSILICATOS ► Anfíboles
● Estructura con cadenas dobles de tetraedros: (Si4O11)Estructura con cadenas dobles de tetraedros: (Si4O11)
● Enlace entre cadenas mediantes cadenas octaédricas de cationes
(Mg, Fe) y cationes grandes (Na, Ca)
● Simetría rómbica o monoclínica
● Generalmente poca sustitución Si-Al en los tetraedros● Generalmente poca sustitución Si-Al en los tetraedros
● Gran complejidad química y variaciones composicionales con
soluciones sólidas muy amplias
● Característica exfopliación a aprox. 120º
doble cadena tetraédrica
desarrollo de 2 sistemas de exfoliación a ~ 120º
estructura

50. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
INOSILICATOS ► Anfíboles C
INOSILICATOS ► Anfíboles
C i t it
Metamorfismo regionalMetamorfismo regional
Cummingtonita (Mg,Fe)7Si8O22(OH)2 Rom
Metamorfismo regionalMetamorfismo regional
grado mediogrado medio
Tremolita Ca2Mg5Si8O22(OH)2 Mon
Metamorfismo regionalMetamorfismo regional
y de contactoy de contacto
Actinolita Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 Mon
Metamorfismo regionalMetamorfismo regional
y de contacto gradoy de contacto grado
bajobajo
“H bl d ”
Ca2(Fe4(Al,Fe))(Si,Al)8O22 Rocas ígneas yRocas ígneas y
“Hornblenda”
Ca2( e4( , e))(S , )8O22
(OH,F)2
Mon
Rocas ígneas yRocas ígneas y
metamórficasmetamórficas
Glaucofana Na2(Mg3Al2)Si8O22(OH)2 Mon
Metamorfismo altaMetamorfismo alta
presiónpresión
Riebeckita Na2Fe3Fe2)Si8O22(OH)2 Mon
Granitos alcalinos yGranitos alcalinos y
sienitassienitas

51. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
FILOSILICATOS
C
FILOSILICATOS
c. octaédrica
c. tetraédrica
tipo 1:1
interlámina
tipo 2:1
● Estructura laminar
● Capa tetraédrica: (Si4O10).
Sustitución Si-Al.
● Capa octaédrica: normalmente Al y Mg
● Interlámina: cationes grandes K, Na, Ca
● Exfoliación perfecta Dureza baja● Exfoliación perfecta. Dureza baja

52. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
C
TOSOSILICATFILO

53. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
TECTOSILICATOS
C
TECTOSILICATOS
● máximo grado de polimerización
● presencia de cationes grandes K, Na, Ca
● densidad baja (2-2 7) dureza media-alta
FAMILIAS MÁS IMPORTANTES
● grupo de la sílice
● feldespatos
● feldespatoides● densidad baja (2-2.7), dureza media-alta
● brillo vítreo
● feldespatoides
● zeolitas

54. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
TECTOSILICATOS : Grupo de SiO2
C
TECTOSILICATOS : Grupo de SiO2
Cuarzo
www.quartzpage.de
silexcalcedoniaópalo

55. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
TECTOSILICATOS: FELDESPATOS
FELDESPATOS ALCALINOS
Albita Ortoclasa
NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8
eol.ucsb.edu
PLAGIOCLASAS
Albita Anortita
www.ge
Granito
NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8

56. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
TECTOSILICATOS: Feldespatos alcalinosTECTOSILICATOS: Feldespatos alcalinos
T tTemperatura
Sanidina
KAlSi3O8 MonSanidina
FELDESPATOS POTÁSICOS
KAlSi3O8
KAlSi3O8
Tric
Mon
Microclina
Ortoclasa Ortoclasa
Microclina

57. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA
TECTOSILICATOS: FELDESPATOS ► PlagioclasasTECTOSILICATOS: FELDESPATOS ► Plagioclasas
zonación composicional (microscopio)
Albita Anortita
NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8
serie composicional contínua
maclas multiples (microscopio)macla de la albita

58. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ► NO SILICATOS
CLASE MINERAL FÓRMULA SIST. INTERÉS
ELEMENTOS
Oro Au Cúb mena de Au
Plata Ag Cúb mena de Ag
Cobre Cu Cúb aleaciones
Elementos Platino Pt Cúb catalizador
Azufre S Róm indust. química
G fit C H l b i t f t iGrafito C Hex lubricante, refractario
Diamante C Cúb gema, abrasivo
Grafito
Oro
Cobre
Azufre
Diamante
Plata

59. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ► NO SILICATOS
Galena PbS Cúb mena de Pb
SULFUROS
Sulfuros
Esfalerita ZnS Cúb mena de Zn
Cinabrio HgS Trig mena de Hg
Pentlandita (Ni,Fe)9S8 Cúb mena de Ni( , )9 8
Pirita FeS2 Cúb prod. sulfúrico
Molibdenita MoS2 Hex mena de Mo
C l i it C F S T t d CCalcopirita CuFeS2 Tet mena de Cu
Pirita
Esfalerita
Calcopirita
Galena Cinabrio

60. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ► NO SILICATOS
ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS
CLASE MINERAL FÓRMULA SIST. INTERÉS
Hematites Fe2O3 Trig mena de Fe, pigmento
ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS
Óxidos
2 3 g , p g
Ilmenita FeTiO3 Trig mena de Ti
Corindón Al2O3 Trig gema, abrasivo
M tit F O Cúb d FMagnetita Fe3O4 Cúb mena de Fe
Cromita Cr2FeO4 Cúb mena de Cr
Pirolusita MnO2 Tet mena de Mn
Hidróxidos
Goethita FeO.OH Róm mena de Fe
Gibbsita Al(OH)3 Mon mena de Al
Hematites Magnetita Corindón Goethita

61. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ► NO SILICATOS
OTRAS CLASES MINERALES ( 1)
CLASE MINERAL FÓRMULA SIST. INTERÉS
Halita NaCl Cúb sal indust química
OTRAS CLASES MINERALES (parte 1)
Halogenuros
Halita NaCl Cúb sal, indust. química
Silvita KCl Cúb fertilizante
Fluorita CaF2
Cúb indust. química y acero
Carbonatos
Calcita ♦ CaCO3
Trig calizas
Dolomita ♦ CaMg(CO3)2
Trig dolomías
Magnesita MgCO3
Trig refractarioMagnesita MgCO3
Trig refractario
Halita Fluorita Calcita DolomitaHalita Fluorita Calcita

62. MINERALOGÍA SISTEMÁTICA ► NO SILICATOS
Barita BaSO4
Róm en sondeos
OTRAS CLASES MINERALES (parte 2)
Sulfatos
Anhidrita CaSO4
Róm cemento
Yeso CaSO4.2H2O Mon escayola, cemento
Celestina SrSO Róm fuente de SrCelestina SrSO4
Róm fuente de Sr
Wolframatos Scheelita CaWO4
Tet mena de W
Fosfatos Apatito Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) Hex fertilizante, min. acces.
Scheelita Apatito
Barita Yeso
Celestina

63. MINERALOGÉNESIS
MAGMA
MAGMA
• Material fundido silicatado
• Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, H, O
• Rango de temperatura:
650-800 ºC (magmas ácidos)
a 1000-1200 ºC (magmas básicos)
● Solidificación en el interior de la
corteza (plutones) o en el exterior
(volcanes)

64. MINERALOGÉNESIS
MAGMAMAGMA
Cristalización
● En el magma existen grupos aniónicos
(en forma de poliedros de coordinación):
ej. (Si,Al)O4, n(SiO3), (MgO6)4 3 6
● se agrupan en “clusters” (“racimos”)
● representan núcleos de cristalización
y “bloques” para la cristalización de
silicatos objective earth unil chsilicatos
Minerales ígneos más comunes
objective-earth.unil.ch
Minerales ígneos más comunes
SilicatosSilicatos
● plagioclasa, feldespatos K, cuarzo
● olivino
roca plutónica
● augita, ortopiroxeno, hornblenda
● biotita
● nefelina, leucita
“clusters”
(Lee,1964) roca volcánica

65. MINERALOGÉNESIS
SO C O S C OS SSOLUCIONES ACUOSAS
ORIGEN DE LAS SOLUCIONES
● magmático
● metamórfico● metamórfico
● aguas “fósiles”
● aguas superficiales o meteóricas
● es común la mezcla de soluciones
SOLUCIONES HIDROTERMALES
(Hoef, 1987)
● Rango de temperatura: ≈ 50-600ºC
● Composición: soluciones salinas de composición y
concentración variable (3-50%): Cl, Na, K, Ca, Mg, CO2...
t t d t l i l j l bl● transporte de metales como iones complejos solubles
(CuCl2-, AuCl2-, Cu(HS)2-)

66. MINERALOGÉNESIS
PRECIPITACIÓN A PARTIR DE SOLUCIONES ACUOSASPRECIPITACIÓN A PARTIR DE SOLUCIONES ACUOSAS
minerales hidrotermales comunes:
- silicatos: cuarzo, calcita
SOLUCIONES HIDROTERMALES
Precipitación
● descenso de temperatura
● descenso de presión (ebullición)
● reacciones químicas solución roca
,
- halogenuros: fluorita,
- sulfuros: pirita, calcopirita,
esfalerita, galena
óxidos: hematites magnetita● reacciones químicas solución-roca
(pH, Eh, adición de componentes)
● mezcla de aguas
- óxidos: hematites, magnetita,
casiterita
- elem. nativos: oro, plata
SOLUCIONES ACUOSAS FRÍAS
minerales comunes :
- sulfatos: anhidrita, yeso,
- halogenuros: halita, silvita,
- carbonatos: calcita, magnesita,carbonatos: calcita, magnesita,
dolomita
- silicatos: minerales arcillosos
Britannica.com

67. MINERALOGÉNESIS
GASES
Ejemplos
azufre nativo
Sublimación de gases volcánicos
- azufre nativo
- sulfuros: cinabrio (Hg), galena (Pb),
rejalgar As, oropimente (As)
- halogenuros: halita (Na), silvita (K)

68. MINERALOGÉNESIS
REACCIONES EN ESTADO SÓLIDO incremento de P-T / deformaciónREACCIONES EN ESTADO SÓLIDO
PROCESOS METAMORFICOS
● Intervalo de temperatura: desde unos 200ºC
hasta el inicio de la fusión (>650ºC)
● Intervalo de presión muy variable
● La presencia de H2O tiene efecto catalítico y
de medio de transporte
● Proceso esencialmente isoquímico
Cambios mineralógicos y/o texturales
www.indiana.edu

69. MINERALOGÉNESIS
REACCIONES EN ESTADO SÓLIDO
Cianita
REACCIONES EN ESTADO SÓLIDO
Sillimanita
A+B C
Andalucita
Minerales metamórficos más comunes
campos de estabilidad
Minerales metamórficos más comunes
Silicatos
● granate, estaurolita, cloritoide,
andalucita, sillimanita, cianita objective-earth.unil.ch
● moscovita, biotita, clorita
● hornblenda, actinolita, glaucofana
clinopiroxeno Na
● epidota● epidota

70. MINERALOGÍA DETERMINATIVA
PRINCIPALES TÉCNICAS DE ESTUDIOPRINCIPALES TÉCNICAS DE ESTUDIO
• Microscopía Óptica
- Luz Transmitida
Luz Reflejada- Luz Reflejada
• Difractometría de Rayos X
• Microscopía electrónica
- Microanálisis mediante microsonda de electrones
I á l ó i- Imágenes electrónicas

71. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica
MICROSCOPIO DE LUZ TRANSMITIDA (POLARIZACIÓN)MICROSCOPIO DE LUZ TRANSMITIDA (POLARIZACIÓN)
• Ocular: aumentos 8x a 12x
• Objetivos: 2,5/4x, 10x, 40/50x
/ /
Polarización de la luz
• Aumentos totales: 20/40 → 100 → 400/500

72. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica
CRISTALES ANISÓTROPOSCRISTALES ANISÓTROPOSMATERIALES ISÓTROPOS
Sistemas:
• Rómbico
• Monoclínico
• Triclínico
Sistemas:
• Tetragonal
• Trigonal
• Hexagonal
Sistema cúbico
y materiales amorfos
V3
g
V1
V1
V2
V1
V2
V1
V1 V1
V=velocidad de propagación de la luz

73. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica
C
R li Relieve R li lt
Índice de refracción. Relieve n=Vaire/Vmineral
Relieve
bajo
Relieve
moderado
Relieve muy alto
sillimanita
Pol
titanita

74. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica
Color y pleocroísmo
C
Color y pleocroísmo
Pol
biotitacalcita
Color de interferencia
Analiz.
Pol
cuarzo
moscovitacalcita

75. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica
C
Ángulo de extinción
Pol
Analiz.
Pol
yeso
augita

76. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica
C
Figura de interferencia y signo óptico
Minerales niá icos
Analiz.
L. Bertrand
Minerales uniáxicos:
Sistemas Tetragonal, Trigonal y Hexagonal
Minerales biáxicos:
Pol
Minerales biáxicos:
Sistemas rómbico, monoclínico y triclínico
Isogiras
Uniáxico Biáxico
eje
óptico
Isocromáticas

77. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía óptica
MICROSCOPÍA ÓPTICA CON LUZ REFLEJADAMICROSCOPÍA ÓPTICA CON LUZ REFLEJADA
Minerales opacos en LTMinerales opacos en LT
calcopirita
trayectoria de la luz
pirita
Microscopio de luz reflejada
(polarización)(polarización)
molibdenita

78. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Difracción de Rayos X
Difractómetro de rayos X● Longitud onda rayos (λ) de 0,01 a 10 nanómetros
● Rango utilizado ~ 0,07 a 0,19 nanómetros
rayos X incidentes
Preparación de una muestra pulverizada
rayos X incidentes

79. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Difracción de Rayos X
Pirita
cúbico
DIFRACTOGRAMA
Fayalita
rómbicorómbico

80. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Difracción de rayos X
CRISTAL ÚNICO
Diagrama de Laue

81. H d l t
MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía electrónica
SEM
TEM
Haz de electrones
Muestra
emisión radiaciones analizables
EMP
Microscopio electrónico de barrido Microscopio electrónico de transmisión
Microsonda electrónica

82. No se puede mostrar la imagen. Puede que su equipo no tenga suficiente memoria para abrir la imagen o que ésta esté dañada. Reinicie el equipo y, a continuación, abra el archivo de nuevo. Si sigue apareciendo la x roja, puede que tenga que borrar la imagen e insertarla de nuevo.
serpentina
MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía electrónica de barrido
p
ópalo y cristobalita
clorita-cuarzo
Dickita
IMÁGENES DE ELECTRONES SECUNDARIOS (SEI)

83. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microscopía electrónica de transmision
C
Imágenes deImágenes de
alta resolución
Difracción de electrones
Putnis, 1992

84. MINERALOGÍA DETERMINATIVA: Microsonda electrónica
Microanálisis químicoMicroanálisis químico
•Análisis puntual
•Perfil Mapa
composicional
50 μm
RodoniteO
Mapa de distribución de elementos

85. RECURSOS WEB
● Cursos de Cristalografía y Mineralogía. Universidad Nacional de Educación a
Distancia.
http://www.uned.es/cristamine/inicio.htmp
● Mineralogy 4 Kids. Mineralogical Society of America.
http://www.minsocam.org/MSA/K12/K_12.html
● IMA Database of Mineral Properties. RRUFF Project in partnership with the IMA.
http://rruff.info/ima/
● The mineral and locality database.y
http://www.mindat.org/index.php
● Mineralogy Database.
http://www.webmineral.com/p
● Atlas minéralogique. BRGM France
http://webmineral.brgm.fr:8003/mineraux/Main.html
● Óptica mineral. Univ. de Jaén y de Granada.
http://geologia.ujaen.es/opticamineral/
● Common minerals in igneous, metamorphic, and sedimentary rocks under the
microscope. John Longshore, HSU Geology Dept.
http://sorrel.humboldt.edu/~jdl1/minerals.list.html