Minerales

Un mineral es un sólido inorgánico natural que posee una estructura interna ordenada y una composición química definida. Para ser considerado un mineral, debe cumplir con las siguientes características:

• Aparece de forma natural
• Es inorgánico
• Es sólido
• Posee una estructura interna ordenada: sus átomos han de estar dispuestos siguiendo un modelo definido (cristalino)
• Su composición química está definida, aunque puede variar dentro de unos límites

Propiedades físicas de los minerales:

• Forma: Es la expresión externa de la estructura interna de un mineral.
• Hábito: Término descriptivo que hace referencia al aspecto externo de un cristal o agregado de cristales de un mineral.
• Brillo: Aspecto o calidad de la luz reflejada de la superficie de un mineral. En general, se dice que el brillo es metálico o no metálico.
• Color: Es una propiedad diagnóstica poco fiable generalmente. El color cambia frecuentemente por impurezas.
• Raya: Es el color de un mineral en polvo. La raya de un mineral no suele cambiar aunque cambie su color.
• Dureza: Es la medida de la resistencia de un mineral a la abrasión o al rayado.
• Exfoliación: es la tendencia de un mineral a romperse a lo largo de planos de enlaces débiles.

Minerales No Silicatados

Elementos Nativos

Minerales cuya composición corresponde al elemento químico. Son raros, pero tienen un alto valor económico. Existen 3 clases de elementos nativos:

• Metales (grupos del Pt, Fe, Zn, Au y Hg)
• No metales (grupos del S y del C)
• Semimetales (grupos del As, Sb y Bi)

Sulfuros

Son alrededor de 250 minerales, resultado de la unión del azufre con metales o semimetales. La mayoría de las menas minerales son sulfuros. Los sulfuros son la fuente de Pb, Zn y Cu. Ej: pirita, galena, cinabrio.

Óxidos e Hidróxidos

Los óxidos son minerales en los que el oxígeno aparece combinado con uno o más metales. Los óxidos son la principal fuente de Fe y Al. Los óxidos de Fe son minerales formadores de rocas comunes. Ej: cuprita, corindón, hematites.

Haluros

En su composición predominan los iones halógenos negativos (Cl-, F-, Br-, I-). Ej: halita, silvina.

Carbonatos

Estos minerales están formados por el anión carbonato (Ca3)2- más un catión. La calcita y la dolomita, frecuentes formadores de rocas, forman parte de este grupo. Ej: dolomita, siderita, azurita.

Sulfatos

Estos minerales están formados por el anión sulfato (SO4)2- más un catión. Los sulfatos son, a menudo, constituyentes de las rocas sedimentarias. Son utilizados en la construcción y en la industria química. Ej: yeso, celestina.

Fosfatos

Estos minerales están formados por el anión fosfato (PO4)3- como unidad fundamental. Son un gran número de minerales, pero sólo el apatito es frecuente. Son utilizados en la industria como fertilizantes. Ej: turquesa, apatito.

Minerales Silicatados

Es la clase de minerales más importante: son silicatos el 25% de los minerales conocidos, y casi el 40% de los más frecuentes. La mayoría de los minerales formadores de las rocas ígneas son silicatos (las rocas ígneas constituyen el 90% de la corteza terrestre). El suelo, donde se asienta la biosfera, está formado principalmente por silicatos. Los silicatos son tan abundantes porque la sílice y el oxígeno son los principales elementos químicos en la corteza.

La unidad básica de los silicatos es el tetraedro de sílice: constituido por un átomo de Si en el centro, rodeado por 4 iones de O, mucho mayores. Puede unirse con cationes, o unirse entre sí formando cadenas sencillas, cadenas dobles, estructuras laminares o circulares. Los cationes que más frecuentemente enlazan los tetraedros son: Fe, Mg, K, Na, Al y Ca.

Tipos de Silicatos:

• Nesosilicatos
• Sorosilicatos
• Ciclosilicatos
• Inosilicatos
• Tectosilicatos
• Filosilicatos

Rocas Ígneas

Magma

Magma: roca fundida compuesta principalmente por una porción líquida (fundido), algunos cristales en suspensión (de silicatos) y volátiles (gases disueltos en el fundido). El magma se caracteriza por:

• Composición basada fundamentalmente en silicatos
• Altas temperaturas (de 1200º C a 1500º C)
• Fluidez y movilidad

El magma se origina por procesos de fusión parcial de las rocas en el manto superior y en la base de la corteza.

Formación de las Rocas Ígneas

El enfriamiento paulatino del magma provoca que los iones de los elementos químicos que lo componen se unan en estructuras cristalinas ordenadas.

• Los primeros elementos en unirse son la Si y el O, formando tetraedros de sílice (SiO4).
• Conforme se enfría el magma, los tetraedros se unen entre sí y con otros iones en estructuras más complejas, dando minerales diferentes.
• Los distintos silicatos que van cristalizando conforme se enfría el magma siguen un orden previsible.
• Los primeros minerales que cristalizan tienen espacio para crecer, con lo que desarrollan mejor sus caras cristalinas que los últimos que rellenan el espacio restante (diferentes texturas ígneas).

Ambientes de Formación de las Rocas Ígneas

• Volcánico: que da lugar a rocas extrusivas o volcánicas, formadas a partir de lava (magma que consigue llegar a la superficie).
• Plutónico: donde se originan las rocas intrusivas o plutónicas, formadas a partir de magma enfriado en profundidad.
• Filoniano: de donde proceden las rocas filonianas, cristalizadas a partir de los últimos fluidos del magma.

Tipos de Rocas Ígneas

Rocas Félsicas (Graníticas)

Compuestas por silicatos claros, con predominio del cuarzo (>25%) y de feldespato (>65%). Se denominan félsicas por su composición (FELdespato y Sílice). Químicamente, tienen gran cantidad de sílice (SiO4). Se forman en las últimas etapas de cristalización del magma. Los magmas graníticos o ácidos son muy viscosos. Las rocas plutónicas de este grupo tienen textura fanerítica, mientras que las volcánicas tienen textura afanítica o vítrea (caso de la obsidiana y pumita). Existen también rocas filonianas félsicas, como el pórfido granítico. Estas rocas son las principales constituyentes de la corteza continental.

Rocas Intermedias (Andesíticas)

Contienen entre un 16 y un 45% de minerales ferromagnesianos. En general, son más claras que oscuras. Los minerales más abundantes son los feldespatos, especialmente la plagioclasa. Entre las rocas plutónicas de este grupo, están la diorita y la granodiorita. De las rocas volcánicas, la andesita es la más común asociado a la actividad volcánica explosiva.

Rocas Máficas (Basálticas)

Se llaman máficas por su composición rica en Mg y Fe. Están compuestas por silicatos oscuros y feldespato rico en Ca, y contienen entre 46 y 85% de minerales máficos. Químicamente, tienen menos cantidad de sílice (SiO4) que las rocas félsicas. Tienen mayor densidad (por el contenido en Mg y Fe). Se originan a partir de un magma poco diferenciado respecto al magma inicial, el magma es fluido, poco viscoso (básico). Las rocas plutónicas del grupo (gabro) tienen textura fanerítica, mientras que sus equivalentes volcánicos (basalto) presentan textura afanítica. Existen rocas filonianas, la más común es la diabasa. Constituyen el suelo oceánico y muchas islas volcánicas, aunque también hay basaltos continentales.

Rocas Ultramáficas

Su composición es muy poco frecuente, porque es excepcionalmente rica en Fe y Mg. Están compuestas casi totalmente por silicatos ferromagnesianos (entre un 86 y 100%).

Rocas Piroclásticas (Volcánicas)

Compuestas esencialmente de fragmentos expulsados durante las erupciones volcánicas. Los productos principales de una erupción son las cenizas, el lapilli, y las bombas o bloques. Existen variedades de rocas consolidadas, en función del tamaño de los granos:

• Toba: roca compuesta por fragmentos del tamaño de ceniza.
• Brecha volcánica: los fragmentos de esta roca son de tamaño mayor a la ceniza.

Metamorfismo

El metamorfismo es la transformación de una roca en otra debido a temperaturas y/o presiones diferentes a aquellas en las que se formó. El metamorfismo depende del calor, la presión, los fluidos y de la composición de la roca original. Las rocas metamórficas se originan a partir de:

• Rocas ígneas
• Rocas sedimentarias
• Otras rocas metamórficas

El metamorfismo suele avanzar de manera progresiva, desde cambios ligeros a cambios notables. Durante el metamorfismo, la roca permanece en estado sólido. En respuesta a estas nuevas condiciones, las rocas (los minerales que las forman) cambian gradualmente hasta alcanzar un estado de equilibrio con el nuevo ambiente. La mayoría de cambios metamórficos ocurren por las T y P elevadas existentes en la zona que se extiende desde unos pocos km por debajo de la superficie hasta el límite corteza-manto.

Ambientes Metamórficos

• De contacto, o térmico: se produce en una roca en contacto con otra roca caliente (por ejemplo, magma), impulsado por el aumento de T en la roca. Es típico de las rocas alrededor de una cámara magmática (aureola de metamorfismo).
• Hidrotermal: se producen alteraciones químicas por el agua caliente, rica en iones, por ejemplo, en dorsales oceánicas.
• Regional: ocurre durante la formación de orógenos, cuando grandes volúmenes de roca están sometidas a P y T asociadas a las deformaciones de la corteza.
• Cataclástico o dinámico: se produce en fallas, cuando el movimiento de éstas provoca la fragmentación de las rocas a ambos lados del plano de falla, produciendo una roca con textura fragmentada o pulverizada.
• De impacto: se produce en zonas de choque de meteoritos contra la superficie de la Tierra, por P altísimas.

Factores que Influyen en el Metamorfismo

Calor

Es el factor más importante. La temperatura de los ambientes metamórficos oscila entre los 200 y 700º C. La recristalización por calor produce nuevos minerales estables. Hay dos fuentes principales de calor:

• Calor del magma, en el metamorfismo de contacto.
• Aumento de temperatura por enterramiento de los materiales, debido al gradiente geotérmico.

Presión de Confinamiento

Debido a la carga que tienen las rocas por encima, aplica fuerzas por igual en todas direcciones. Aumenta con la profundidad.

Esfuerzo Diferencial

Es dirigido en una dirección determinada. Se produce sobre todo en periodos de orogenia, y es fundamentalmente de compresión.

Protolito (Roca Original)

La mayoría de rocas metamórficas tienen la misma composición química general que la roca a partir de la que se formaron. La composición mineral determina la intensidad con que cada agente metamórfico provocará cambios y la aparición o no de estructuras y fábricas metamórficas.

Cambios Durante el Metamorfismo

Cambios Mineralógicos

• Recristalización: abundantes cristales de pequeño tamaño se convierten en menos cristales pero de mayor tamaño (ej: pizarra > esquisto, o de arenisca a cuarcita).
• Neomorfismo: los minerales no sólo recristalizan, sino que se forman minerales diferentes a partir de los mismos elementos químicos por el aumento de T.
• Metasomatismo: pérdida o adición de componentes a una roca madre o la formación de nuevos minerales por la acción de fluidos hidrotermales.

Cambios Físicos

• Textura de una roca es la descripción de sus constituyentes, tamaños, formas y disposición.
• Estructura es el orden y distribución de cristales o clastos en un cuerpo rocoso.
• Fábrica es la orientación espacial de cristales, clastos en un cuerpo rocoso.

Rocas Foliadas

• Pizarra: de grano muy fino. Se rompe muy bien en láminas por los planos de pizarrosidad. Se forma a partir de lutitas y pelitas.
• Filita: grado de metamorfismo mayor que el de la pizarra. Brillo satinado y superficie ondulada. Se rompe en láminas. Compuesta por cristales finos de moscovita y/o clorita.
• Esquisto: De grano medio a grueso, cristales visibles a simple vista. Predominan los minerales planares (sobre todo micas). Metamorfismo de grado medio.
• Gneis: De grano medio a grueso, cristales visibles a simple vista. Aspecto bandeado, con bandas alternantes de zonas blancas o de colores claros ricas en feldespato y capas de minerales ferromagnesianos oscuros. Metamorfismo de grado alto.

Rocas No Foliadas

No presentan foliación, sino que están compuestas por minerales de cristales equidimensionales. Se desarrollan en ambientes donde la deformación es mínima.

• Mármol: roca cristalina, de grano grueso, formada a partir de calizas o dolomías. Gran variedad de colores. Se utiliza de roca ornamental y de construcción.
• Cuarcita: formada a partir de arenisca muy rica en cuarzo. Los cristales de cuarzo han recristalizado, haciéndose más grandes a costa de los poros de la arenisca original.