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Minerales Tema Aportado por VisionLearning


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17 Respuesta(s) a este Tema

#1 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 26 septiembre 2007 - 02:11

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Una Página muy interesante de SERNAGEOMIN. MUSEO GEOLÓGICO

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MINERALES


En un sentido amplio, todo cuerpo inorgánico que forma parte natural de la corteza terrestre recibe el calificativo de mineral ; no se incluyen en el grupo de los minerales todos los productos industriales, productos que deben ser considerados como sustancias artificiales.

Dentro del grupo de los minerales hay que distinguir entre aquellos químicamente homogéneos y de composición definida (por ejemplo, el diamante, el cuarzo, el corindón, la pirita, etc.), de aquéllos heterogéneos formados por la reunión o agregación de partes con propiedades diversas (granitos, pórfidos, arenarias, etc.). Los primeros son minerales en un sentido estricto, los segundos, rocas.

El estudio de la mineralogía se apoya en la cristalografía y en la química; de los minerales se hacen constar los caracteres externos como pueden ser el color, la transparencia, el brillo; también se procede a la medida de los ángulos por los poliedros, a la determinación de la dureza y de las propiedades ópticas y, finalmente, al análisis químico.

Las sustancias minerales acostumbran a encontrarse en estado cristalino, una parte menos importante aparece en estado vítreo o bien gelocoidal; la cristalización es un fenómeno físico que aparece cuando una sustancia pasa del estado líquido al sólido, asumiendo una forma y estructuras cristalinas.


Gemología. Tomo I. 1991. Barcelona, España. Speranza Cavenago - Bignami Moneta. Ediciones Omega, S.A.


Veremos ejemplos de:

Elementos Nativos

Súlfuros y Sulfosales

Halogenuros o Haluros

Boratos, Nitratos y Carbonatos

Sulfatos, Cromatos , Wolframatos y Molibdatos.

Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos.

Silicatos



Elementos nativos.

Son minerales compuestos exclusivamente por un elemento. Se trata de un grupo relativamente pequeño de minerales que muy pocas veces se dan en condiciones naturales ya que, por lo general, los elementos suelen combinarse entre sí. Se subdividen en metálicos (por ejemplo, el cobre o la plata), semimetálicos (por ejemplo, el arsénico) y no metálicos (por ejemplo, el azufre o el carbono).



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Azufre
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Cobre nativo
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Cobre nativo
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Cobre nativo. Africa
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Cobre nativo.
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Fierro. El Laco. Antofagasta. Chile
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Oro Nativo. Mina El Indio. Chile
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Oro Nativo. Mina El Indio. Chile
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Plata Nativa. III Región. Chile
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#2 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 27 septiembre 2007 - 03:19

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Sigamos esta bonita informacion....
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Sulfuros y Sulfosales. Los sulfuros naturales (producto de metales y semiminerales) son la clase más importante en la metalurgia, pues en ella entran metales tan importantes como el hierro, estaño o manganeso, y otras menas como la galena o la esfalerita. Se trata de compuestos de diversos minerales combinados con el azufre. Ejemplo de minerales de los que forman parte los sulfuros son la pirita (bisulfito de hierro); calcopirita (sulfuro de hierro y cobre); galena (sulfuro de plomo); blenda (sulfuro de cinc); cinabrio (sulfuro de mercurio); antimonita (sulfuro de antimonio) y rejalgar (sulfuro de arsénico).

Por su parte, las sulfosales son minerales compuestos de plomo, plata y cobre combinados con azufre y algún otro mineral como el arsénico, bismuto o antimonio. Un ejemplo de sulfosal es la pirargirita .


Galería de Imágenes Súlfuros



Arsenopirita
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Calcopirita y Ankerita
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Blenda
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Bornita
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Calcopirita
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Calcosina
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Cinabrio, Malaquita y Azurita
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Cobaltina
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Estibina
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Estibina
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Galena
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Galena
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Galena
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Marmatita
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Molibdenita
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Niquelina
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Pendtlandita
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Pirita, Cuarzo y Marmatita
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Pirita y Ankerita
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Pirita
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#3 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 28 septiembre 2007 - 06:51

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Estas paginas tienen cosas muy bellas... y estan a nuestro lado
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Halogenuros o haluros
.

Son compuestos que resultan de la combinación de un halógeno con otro elemento, tal como el cloro, flúor, yodo o bromo. Un ejemplo común de halogenuro es la halita (sal de gema).

Los óxidos e hidróxidos son el producto de la combinación del oxígeno con un elemento. En realidad, casi todos los elementos forman óxidos, que se dividen según sus propiedades en óxidos básicos (metálicos) y ácidos (formados por combinación del oxígeno con un elemento no metálico).

Se distinguen el oligisto (óxido férrico); corindón (óxido alumínico); casiterita (dióxido de estaño); limonita (hidróxido de hierro), y bauxita (óxidos de aluminio hidratados).


Atacamita
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Atacamita
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Criolita y Siderita
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Fluorita
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Fluorita
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Fluorita
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Halita azul
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Halita
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Halita
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Halita
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#4 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 03 octubre 2007 - 05:07

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Bonita y muy interesante página, sin duda....
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Boratos, Nitratos y Carbonatos.


Los boratos están constituidos por sales minerales o ésteres del ácido bórico; se trata de minerales muy diferentes en apariencia y propiedades físicas.

Los nitratos son sales que derivan del ácido nítrico; se trata de un pequeño grupo de minerales difíciles de hallar en la naturaleza en formaciones concentradas, y que poseen características de blandura y solubilidad; se distingue la nitratina o nitrato sódico (o nitrato de Chile o Caliche, llamado así por el gran yacimiento existente en el desierto de Atacama al Norte de ese país), y el salitre o nitrato potásico . Estas sales se utilizan frecuentemente en la fabricación de explosivos, y especialmente como abonos por su riqueza en nitrógeno.

Los carbonatos son sales derivadas de la combinación del ácido carbónico y un metal. Estos compuestos están muy difundidos como minerales en la naturaleza. Ejemplo de carbonatos son la azurita y malaquita (carbonatos hidratados de cobre), calcita (carbonato cálcico) y aragonito (carbono cálcico).



Aragonito
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Aragonito
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Azurita y Atacamita
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Calcita y Dolomita
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Calcita
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Caliche
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Cerusita
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Dolomita
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Malaquita
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Rodocrosita
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Rosa del desierto
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Siderita,Cuarzo
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Siderita
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Yeso y Calcita
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#5 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 05 octubre 2007 - 08:08

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Sigamos, verdaderas joyas....
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Sulfatos,

Cromatos ,

Wolframatos y

Molibdatos.



Sulfatos, Cromatos , Wolframatos y Molibdatos.Los sulfatos son sales o ésteres del ácido sulfúrico, por lo general solubles en agua, excepto los sulfatos de plata, mercurio, calcio, bario, plomo y estroncio. Se trata de minerales de origen diverso, inestables, de aspecto variable (casi siempre no metálicos) y generalmente de escasa dureza. Ejemplo de sulfato es la barita .

Los cromatos son sales o ésteres del ácido crómico. Se presenta generalmente en forma de minerales de colores amarillentos. Las sales alcalinas son utilizadas como reactivos analíticos y oxidantes.

Los volframatos son elemento poco abundantes en la naturaleza. Se trata de un metal duro, denso y de brillo plateado, que se encuentra formando parte de la volframita . Tiene utilidad en la formación de aleaciones y, dado su gran dureza, como sustito del diamante. Una utilidad muy común por su elevado punto de fusión, es la fabricación de filamentos para lámparas incandescentes ( tungsteno ).

Los molibdatos (como la molibdenita ) son minerales que se presentan en la naturaleza en forma de sulfuro. Tiene utilidad en la mejora de la resistencia y ductilidad de algunos aceros y aleaciones, y en la construcción de determinados componentes electrónicos.



Alabastro
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Alabastro
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Alunita
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Anhidrita
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Antlerita
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Baritina
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Baritina
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Baritina
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Calcantita
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Calcantita
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Copiapita, Coquimbita
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Jarosita
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Jarosita y Copiapita
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Kronkita
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Linarita
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Linarita, Cerusita
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Wulfenita, Piramorfita
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Yeso. Mina El Teniente. Chile
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Yeso fibroso
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Yeso
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#6 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 10 octubre 2007 - 04:29

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Sigamos aprendiendo, las piedras las veremos ahora de otra manera
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Fosfatos,


Arseniatos y


Vanadatos



Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos.

Los fosfatos sales o ésteres del ácido fosfórico, arsénico y vanadio. Son solubles en los ácidos minerales, excepto los fosfatos neutros de metales alcalinos, que son solubles en agua.

La utilidad fundamental de los fosfatos es la de fertilizante, aunque algunos de ellos también son empleados en la industria textil para eliminar la dureza del agua. Ejemplo de fosfatos son el apatito y la piromorfita




Apatito
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Apatito
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Autunita
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Autunita
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Carnotita
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Carnotita
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Chenevixita
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Chenevixita
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Eritrina
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Emitrina*
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Escorodita
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Lazulita
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Lazulita
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Piramorfita
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Turquesa
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*La imagen de Emitrina no la pudimos agrandar.
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#7 Invitado_Miguel Ernesto Núñez Mora_*

Invitado_Miguel Ernesto Núñez Mora_*
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Publicado el 23 diciembre 2007 - 09:47

Hola, soy Miguel Núñez de San Fernando y me interesa saber si existe una información de calidad tal como la que he visto en esta página específicamente del sector de Las Peñas, en la precordillera de San Fernando. Me refiero a tipo de "piedras" (disculpen, pero no soy un experto en el tema) y antiguedad de las mismas.
De antemano, gracias.

#8 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 30 diciembre 2007 - 02:33

CITA(Miguel Ernesto Núñez Mora @ Dec 23 2007, 09:47 PM) Ver Mensajes
Hola, soy Miguel Núñez de San Fernando y me interesa saber si existe una información de calidad tal como la que he visto en esta página específicamente del sector de Las Peñas, en la precordillera de San Fernando. Me refiero a tipo de "piedras" (disculpen, pero no soy un experto en el tema) y antiguedad de las mismas.
De antemano, gracias.


Estimado Miguel Ernesto.... disculpe la demora en la respuesta, pero hemos dejado descansar la pc estos dias...
En relacion a su consulta, escribale al SERNAGEOMIN. MUSEO GEOLÓGICO.

http://www2.sernageo...nal/default.htm

Ellos lo podrian ayudar, yo tampoco soy experto, pero en las minas de Cuarzo de Marchigüe se encontraban muchas piedras como la de las fotos, asi que en el lugar que Ud menciona de seguro si hay y muchas. Se que es caro imprimirlas, pero mirandolas bien o recolectando en el lugar que ud recorre, despues las puede comparar y clasificar. Es un bello hobby.

Suerte.

Atte.
Ge. Pe.
Adm.
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#9 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 19 octubre 2008 - 06:54





Imágenes bloqueadas, cambio de estructuras...

Gentileza de SERNAGEOMIN. MUSEO GEOLÓGICO


http://www.sernageom...po_periodos.htm

http://www.sernageom...nal/default.htm




Lo unico que deseamos es que nos permitan el acceso a las imágenes de todo el museo como lo habían hecho en la página original que publicamos acá, después de todo son muy poco los alumnos de Chile que puedan tener la oportunidad de visitar el Museo en Santiago, para que hablar de los estudiantes extranjeros.

La Red, en este caso, debe ser utilizada para informar sobre lo que es el Chile Geológico y/o Palenteológico. No todo puede ser dinero y más dinero...

"Gobernar es Educar"...

Gracias y Atte.

Ge. Pe.
Adm.

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#10 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 29 marzo 2009 - 11:04







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Una página más generosa que la de SERNAGEOMIN y su Museo Geológico... que bloqueó al púbico en general, y lo más triste, a los estudiantes en particular, la posibilidad de ver, en línea, las imágenes de los minerales.


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En:





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Minerales I



Definiciones



por Anne E. Egger







Primera parte del Capítulo I




Los seres humanos siempre han usado materiales de la tierra de manera selectiva. Los primeros artistas que pintaron sobre las paredes rocosas, hacían sus propias pinturas de los pigmentos rojos y amarillos que se encuentran en la tierra, pigmentos que hoy en día conocemos como los minerales hematita y ocre. Algunos países han empezado guerras por estos minerales y no pocas compañias comerciales han peleado por depósitos de sal de mesa, también llamada hálito en las Indias Orientales. En la actualidad, construimos las paredes de nuestras casas con yeso o gypsum; hacemos cemento con cal, también llamada calcita; y extraemos aluminio del mineral bauxita para hacer láminas de aluminio y envases de soda.

Estos minerales, hematita, hálito, gypsum, calcita y bauxita forman materiales que tienen una composición química y una estructura de cristal específica. Los minerales son los bloques que forman las rocas, que pueden estar compuestas de uno o más minerales en diferente medida. El granito, por ejemplo, contiene cuarzo, mica, feldspato, y otros minerales. El mármol, al contrario, consiste sólamente de un mineral, la calcita. A pesar de que los minerales se combinan para formar rocas, retienen sus propias características, como los ingredientes de una ensalada. Se puede hacer una ensalada que contenga una variedad de vegetales, como lechuga, zanahoria, pimentones y brotes de soja, o se puede hacer una ensalada hecha solamente de lechuga. En cualquier caso, los componentes individuales son identificables, tal como lo son los minerales en una roca.

Afortunadamente para los científicos, la mayoría de los minerales sólo se forman bajo ciertas condiciones en la tierra. Por consiguiente, al identificar a los minerales en una roca, los científicos pueden empezar a entender cómo, dónde, y tal vez hasta cuándo se formó la roca. Comprender la formación mineral, también implica que los científicos pueden predecir dónde se puede encontrar minerales económicamente importantes, como la bauxita, y piedras preciosas, como los dimantes.


Primeros estudios sobre los minerales



Inicialmente, la mayoría de los mineros sabían muy poco sobre cómo se formaban los minerales, pero mucho sobre la extracción de los minerales considerados preciados. Georgius Agricola, un médico alemán más entusiasmado con la minería que con la medicina, documentó prácticas mineras y descripciones minerales en su libro De Re Metallica, publicado en 1556. El título se traduce literalmente como “Sobre la Naturaleza de los Metales,” pero en ese entonces la palabra “metal” se usaba comúnmente para describir cualquier material de la tierra. Agricola describe todos los aspectos de la minería, desde cómo identificar los minerales con las técnicas del siglo XVI para triturar los minerales ferrosos y las enfermedades que podían causar (ver el texto: (Clásicos. La enciclopedia de los minerales (Spanish Edition) (Hardcover)
by Petr Korbel & Milan Novak.-Authors- para ver los grabados originales de De Re Metallica)
.


El libro de Agricola fue un paradigma de la minería durante doscientos años y está considerado como la primera contribución a la ciencia de la mineralogía. A pesar de la naturaleza exhaustiva de este libro, Agricola sabía poco de la composición fundamental de los minerales. Aunque se había reflexionado mucho sobre el concepto del átomo, los experimentos que permitirían a los científicos definir la naturaleza del átomo y, por consiguiente, la composición de los minerales, llegarían más de 200 años después de la publicación del libro de Agricola. Es así que, inicialmente, la ciencia de la mineralogía avanzaba sobre la base de la descripción de la forma de los minerales y sus propiedades, como su dureza, en vez de su estructura atómica.


Para definir un mineral



La palabra “mineral” significa algo muy específico para los científicos de la tierra. Por definición, un mineral:

  1. Es formado naturalmente;
  2. es sólido;
  3. se forma a través de un proceso inorgánico;
  4. tiene una composición química específica, y
  5. tiene una estructura de cristal caractéristica.


Aunque cada uno de estos aspectos de un mineral pueda parecer simple, todos tienen importantes implicaciones cuando se los considera conjuntamente.



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#11 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 31 marzo 2009 - 07:12






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Minerales II



Definiciones



por Anne E. Egger




Segunda Parte del Capítulo I






1. - Formados naturalmente



Los minerales se forman a través de procesos naturales dentro de la tierra, tales como erupciones volcánicas, precipitaciones de un sólido hacia un líquido y desgastamiento de minerales pre-existentes. Actualmente, científicos, ingenieros y fabricantes sintetizan varias cerámicas, plásticos y otras sustancias con una composición y estructura química específica, pero ninguna de estas sustancias sintéticas está considerada como un mineral verdadero.



2. - Sólidos




Los líquidos y los gases no están considerados como minerales, en gran medida porque su estructura está constantemente cambiando, lo cual quiere decir que no tienen una estructura de cristal caractéristica.



3. - Formado a través de un proceso inorgánico



Cualquier material producido a través de actividad orgánica - como hojas de árboles, huesos, conchas, o tejido animal - no se considera un mineral. Aunque en algún momento fueron materia viva, los tejidos vivos de los fósiles, generalmente, han sido reemplazados por un proceso inorgánico después de ser enterrados. Por consiguiente, se los considera también compuestos de minerales.



4. - Composición química específica







La mayoría de los minerales existen en la tierra como compuestos químicos, cuya composición puede ser expresada con una fórmula química.

La fórmula química de la sal, o hálito, es NaCl, lo cual quiere decir que cada molécula de sal consiste en un átomo de sodio (Na) y un átomo de cloro (Cl). Otros minerales comunes tienen fórmulas mucho más complicadas, como la muscovita (KAl2(AlSi3O10)(OH)2).

Algunos minerales como el grafito, está compuesto de un sólo tipo de átomo (carbón en este caso); por consiguiente, la fórmula química del grafito se escribe simplemente con una C. Todos los minerales están definidos por su composición química.

Si tratasemos de cambiar la composición de la muscovita, reemplazando el aluminio con hierro y magnesio, por ejemplo, terminaríamos con un mineral totalmente nuevo y diferente llamado biotita. De manera contraria, muchos minerales contienen impurezas y estas impurezas pueden variar.

El cuarzo, por ejemplo, cuya fórmula química es SiO2, generalmente, no tiene ningún color en su forma pura.

La presencia de una pequeña cantidad de titanio (Ti), sin embargo, causa una coloración rosácea que se traduce en el cuarzo rosado, como se puede apreciar en la foto de la derecha. La cantidad de titanio relativa a la cantidad de silicona y oxígeno es mínima, de manera que ello está considerado como una impureza, en vez de un cambio en la composición química.

En otras palabras, el cuarzo rosado sigue siendo considerado un cuarzo. De la misma manera, la piedra preciosa amatista es una forma de cuarzo que adquiere un color morado por la presencia de la impureza del hierro (Fe).


No fue hasta los años 1900, es decir, 350 años después de la publicación del libro de Agricola, que los científicos pudieron determinar la composición química específica de los minerales. La invención del espectómetro de masa, de microscopios cada vez poderosos y del uso de técnicas de difracción, permitió el tipo de análisis altamente detallado que resultó en el desarrollo de la ciencia de la mineralogía.



5. - Estructura de cristal característica




Nicolas Steno, un holandés contemporáneo de Isaac Newton, hizo una importante contribución a la mineralogía, en 1669, cuando observó que los ángulos de los lados de los cristales de cuarzo permanecían constantes, sin importar cuán grandes eran los cristales o cuándo habían sido formados. Hoy en día sabemos que la Ley de Ángulos Interfaciales de Steno sobre la apariencia externa de los cristales, refleja un arreglo interno y regular de los átomos.

Estos ángulos permanecen constantes en los lados de los cristales de cuarzo, porque cada uno de estos cristales de cuarzo está hecho de los mismos átomos: un átomo de silicona por cada dos átomos de oxígeno, lo cual se escribe con la fórmula molecular SiO2.

La composición química de un mineral está reflejada en un arreglo regular y repetitivo de los átomos, que se llama la estructura de cristal de un mineral. La estructura de cristal del hálito se puede ver a continuación. La estructura interna (a la izquierda) está reflejada en una forma de cristal externa de manera consistente (a la derecha), tal como lo observó Steno. La forma cúbica de los cristales de sal refleja claramente el ángulo derecho de los enclace químicos entre los átomos Na y Cl de su estructura atómica.





La forma cúbica de los cristales de sal proviene del arreglo regular de los átomos que forman el cristal.



Lo más importante es que la estructura se repite. A medida que el hálito de cristal se quiebra en piezas más pequeñas, retiene su estructura cúbica. Si usted observa un puñado de sal de mesa bajo un microscopio, confirmará que es así.

El par de minerales diamante-grafito es un ejemplo extremo de la importancia de la estructura de cristal.

Estos dos minerales muy difenteres entre sí, tienen exactamente la misma fórmula química, pero la estructura de cristal de ambos minerales es muy diferente. En el grafito los átomos carbónicos están unidos en un plano liso. Estas capas de carbón están vagamente unidas por fuerzas de atracción débiles. Sin embargo, las fuerzas atractivas entre las capas pueden ser rotas fácilmente, permitiendo que se deslicen unas al lado de otras. Por consiguiente, el grafito es un mineral blando y resbaladizo que se usa comúnmente como lubricante de máquinas.

Cuando se frota grafito contra otro material, como un pedazo de papel, éste deja una huella de pequeñas capas que se han ido soltando, razón por la cual también se usa en los lápices.

En comparación, en un diamante cada átomo carbónico está poderosamente unido a cuatro átomos carbónicos que lo rodean en una estructura tridimensional. Esto crea la sustancia natural más dura del planeta. La estructura de cada uno de estos minerales es crucial para determinar sus propiedades físicas.




© Richard Busch

El grafito tiene un brillo metálico, es blando, y se rompe fácilmente en delgadas capas.









© Corel Corporation

Un cristal de diamante entero es claro y es la sustancia conocida más dura.




La estructura átomica interna del grafito y el diamante, que se muestra aquí, explica las propiedades de estos dos minerales.





La estructura interna del grafito muestra enlaces fuertes dentro de los planos y fuerzas débiles entre ellos.







La estructura interna del diamante muestra enlaces igualmente fuertes en todas las direcciones.




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#12 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 01 abril 2009 - 09:43







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Minerales III



Definiciones



por Anne E. Egger




Tercera Parte del Capítulo I




Propiedades Minerales


La composición química y la estructura de cristal son los factores más importantes para determinar las propiedades de los minerales como la forma, la densidad, la dureza y el color.

Los geólogos usan estas propiedades para identificar qué minerales están presentes en las rocas. El grafito, como se explicó, es un mineral blando que se desportilla fácilmente en capas. Las características de dureza y fractura pueden ser determinadas fácilmente en el campo con una pequeña lupa y un martillo, lo que permite una rápida identificación del mineral.



¿Porqué todo esto es importante?




Al identificar los minerales presentes en una roca, los geólogos pueden empezar a entender la historia de la roca.

Algunos minerales se forman sólamente cuando el magma brota del volcán y se enfría; otros se forman dentro de las profundidades de la costra terrestre, bajo gran calor y presión, y otros se forman sólamente en la superficie, a través de la evaporación.

El basalto que brota de los volcanes de Hawaii, por ejemplo, contiene olivina, un mineral que se forma sólamente dentro del manto de la tierra a profundidades mayores de 70 km. Esto indica que la fuente de magma en las Islas de Hawaii es muy profunda dentro de la tierra.

Los sedimentos centrales en las profundidades del mar Mediterraneo contienen capas de gypsum y hálito, dos minerales que se forman solamente cuando el agua se evapora. Este descubrimiento condujo a los geológos a la conclusión de que el mar Mediterraneo se había secado varias veces en el pasado.

Identificar minerales en otros planetas también ha desembocado en un mayor entendimiento de nuestro sistema solar.

La hematita es un mineral que se forma comúnmente en la superficie de la tierra con la presencia del agua. Es, esencialmente, herrumbre, y se forma durante el desgaste de minerales que contienen hierro.

El descubrimiento de los "arándonos" de hematita en Marte, fue parte de la evidencia que condujo a los geólogos a la conclusión que en algún momento hubo agua líquida en ese planeta (ver los enlaces Noticias y Eventos).

El estudio de los minerales empezó con la minería y todavía usamos nuestro conocimiento sobre los minerales para encontrar depósitos económicamente importantes.

Pero nuestro conocimiento sobre la composición y estructura de los minerales, se ha convertido en esencial en otras muchas áreas de estudio.

El remedio ambiental a las minas, la exploración de otros planetas, la búsqueda de vida extraterrestre y el estudio de la historia geológica de nuestro planeta, son todas áreas que requieren de conocimiento de los minerales y de sus fuentes.





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#13 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 03 abril 2009 - 07:19






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Minerales - Capítulo II


Propiedades



por Anne E. Egger




Primera Parte del Capítulo Minerales II





Los geólogos han determinado recientemente que los minerales hematita y goetita existen en abundancia en Marte, lo cual es una señal segura de la presencia de agua. Por supuesto que ninguno de estos geólogos ha estado en Marte, pero los vehículos exploradores que no contienen seres humanos, Spirit y Opportunity, si han estado allí. Estos vehículos están equipados con tres espectómetros de masa, que son capaces de determinar con un alto grado de precisión la composición química de un sólido. Con un análisis a mano tan preciso, los geólogos de la Tierra no tuvieron ningún problema para identificar los minerales (ver el enlace Bibliografia).





Las pequeñas esferas en esta foto fueron llamadas "bayas" por los geólogos que las vieron por primera vez. Se encuentran en la superficie de Marte y fueron fotografiadas allí mismo por el vehículo explorador Opportunity. Un espectómetro de masa en el vehículo explorador pudo determinar el contenido químico de las bayas y los geólogos reconocieron la fórmula química de la hematita (Fe2O3). La fotografía es cortesía de NASA.


Tal como se describe en Minerales: Definiciones, un mineral se define, en parte, por una composición química específica. Por lo tanto, en teoría, siempre es más fácil identificar un mineral si se puede determinar la composición química con un espectómetro de masa como el usado en los vehículos exploradores de Marte. Sin embargo, cuando se mira las rocas en la Tierra para determinar la composición química exacta de una sustancia, se requiere la preparación con tiempo del ejemplar y, además, el uso de un equipo de laboratorio sofisticado (y a menudo bastante caro). Afortunadamente, por lo general no se necesita todo esto, ya que hay maneras mucho más fáciles que requieren poco más que una lupa y una navaja. Los minerales más comunes se pueden identificar sobre el terreno usando las propiedades físicas básicas, tales como el color, la forma y la dureza. De la misma manera, el contexto de un mineral es importante, ya que algunos minerales específicos sólo crecen bajo condiciones también específicas. De ahí que, el contexto puede ser usado, de igual modo, para descartar minerales, por ejemplo, esos que son del mismo color. A pesar de que hay miles de minerales, sólo una docena son comunes en la costra terrestre. Por lo tanto, probar algunas propiedades físicas, implica que se puede identificar aproximadamente 90% de lo que se encuentra en el terreno.

Debido a que las propiedades físicas de un mineral están determinadas por su composición química y estructura atómica interna, estas propiedades pueden ser usadas para su diagnóstico, tal como un dolor de garganta y una nariz mocosa pueden diagnosticar un resfrío.

Hay muchas propiedades físicas de los minerales que pueden ser probadas con varios grados de facilidad.

Estas incluyen el color, la configuracion del cristal (o forma), la dureza, el lustre (o brillo), la densidad, y el clivaje o fractura (cómo se rompe un mineral).

Adicionalmente, muchos minerales tienen propiedades únicas, tales como la radioactividad, el fluor bajo la luz negra o la reacción al ácido. En la mayoría de los casos, es necesario observar unas cuantas propiedades para identificar un mineral. Para extender la analogía médica aún más, una nariz mocosa es un síntoma, entre otras cosas, de un virus gripal, de unas alergias o de una infección y, por lo tanto, debemos usar otros síntomas para diagnosticar el problema - un dolor de cabeza, una fiebre, ojos llorosos, además de otros.




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#14 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Minerales - Capítulo II


Propiedades



por Anne E. Egger




Segunda Parte del Capítulo Minerales II





Color



La propiedad más obvia de un mineral, el color, es desafortunadamente también la menos diagnosticable. De la misma manera que un dolor de cabeza es un síntoma para una variedad de problemas, desde la gripe hasta un golpe en la cabeza, muchos minerales tienen el mismo color. Por ejemplo, varios minerales son verdes - la olivina, el epidoto y el actinolito, para nombrar sólo unos cuantos. En el otro extremo, un mineral puede tomar diferentes colores si hay impurezas en la composición química, tales como el cuarzo, que puede ser claro, ahumado, rosado, morado, o amarillo.

En parte, la razón por la que el color de los minerales no es la única forma de diagnóstico, se debe a que hay varios componentes de la estructura y composición del cristal que pueden producir color. La presencia de algunos elementos, tales como el hierro, siempre produce un mineral de color, pero el hierro puede producir una gran variedad de colores dependiendo de su estado de oxidación - negro, rojo o verde, más comúnmente. Algunos minerales tienen color, lo que producen elementos en su estructura de cristal, por ejemplo, es el caso de la olivina (Fe2SiO4), mientras que otros lo incorporan como impurezas, como en el cuarzo (SiO2). Toda esta variación hace difícil usar sólamente el color para identificar un mineral. Sin embargo, en combinación con otras propiedades como el cristal, el color puede ayudar a limitar las posibilidades.

Por ejemplo, la hornblenda, la biotita y la muscovita son muy comunes en rocas como el granito. La hornblenda y la biotita son negras, pero pueden ser fácilmente distinguibles por su estructura de cristal ya que la biotita aparece en láminas, mientras que la hornblenda forma fuertes prismas (ver las fotos debajo). La muscovita y la biotita forman láminas, pero son de color diferente; en realidad, la muscovita no tiene color.




Estos tres minerales puede ser distinguidos usando el color y la forma. La biotita y la hornblenda comparten el mismo color, pero son de diferentes formas; la muscovita y la biotita comparten la forma pero no el color. Las imágenes son cortesía de National Park Service



La forma de cristal



La configuración externa de un cristal mineral (o su forma de cristal) está en gran medida determinada por su estructura atómica, lo cual quiere decir que esta propiedad puede ser usada para hacer un buen diagnóstico. Específicamente, la forma de cristal se define por las relaciones angulares entre las facetas de cristal (recuerde la Ley de Ángulos Interfaciales) de Steno. Algunos minerales, como el halito (NaCl, o sal) y la pirita (FeS) tienen una forma cúbica (ver debajo a la izquierda), otros como la turmalina (ver debajo al centro) son prismáticos. Algunos minerales como la azurita y la malaquita, ambos con minerales de cobre, no forman cristales regulares, y son amorfos (debajo a la derecha).





©Corel Corporation

Ejemplos de diferentes tipos de formas de cristal. A la izquierda, la pirita tiene una forma cúbica; la turmalina (al medio) es prismática; la azurita y la malaquita (a la derecha) son usualmente amorfas.




Desafortunadamente, no siempre podemos observar la forma de cristal. Sólo podemos ver cristales perfectos cuando tienen la oportunidad de crecer dentro de una cavidad, como en una geoda. Sin embargo, cuando los cristales crecen en el contexto de un magma que se está enfriando, están compitiendo por el espacio con todos los otros cristales que están tratando de crecer y tienden a llenarse en cualquier espacio del que puedan disponer. La forma del cristal puede variar bastante dependiendo de la cantidad de espacio disponible, pero el ángulo entre las facetas del cristal siempre será el mismo.


Dureza



La dureza de un mineral puede ser probada de varias maneras. Comúnmente, se compara a los minerales raspándolos con un objeto de dureza conocida. Por ejemplo, si un clavo puede rayar un cristal, el clavo es más duro que ese mineral. En el año 1820, Friedrich Mohs, un minerólogo austríaco, desarrolló una escala de dureza relativa, basada en una prueba donde se raspa el mineral con un objeto. Así asignó números enteros a cada mineral, donde 1 es el más blando y 10 el más duro. Abajo se muestra esta escala.





La escala no es lineal (el corundo es, en realidad, 4 veces más duro que el cuarzo) y otros métodos más recientes ofrecen medidas de dureza más rigurosas. A pesar de la falta de precisión en la escala de Moh, ésta sigue siendo útil porque es simple, fácil de recordar y fácil de probar. El acero de una navaja (un instrumento común que los geólogos llevan al terreno), se encuentra casi en el medio de su longuitud, así que es fácil distinguir la mitad superior de la inferior. Por ejemplo, el cuarzo y la calcita pueden parecerse mucho - ambos son claros, sin color, translúcidos y se presentan en una gran variedad de rocas. Pero una simple prueba de raspado puede distinguirlos; la navaja o el martillo rayan la calcita pero no el cuarzo. El yeso puede también parecerse mucho a la calcita, pero es tan blando que puede ser arañado con una uña.

La variaciones en la dureza hace que los minerales sean útiles para diferentes propósitos. La blandura de la calcita la hace apropiada para la escultura (el mármol está compuesto totalmente de calcita), mientras que la dureza del diamante hace que sea usado como un abrasivo para pulir rocas (ver el enlace Noticias y Eventos a la derecha).


Brillo



El brillo de un mineral está dado por la manera en cómo refleja la luz. Esto puede parecer como algo difícil de distinguir, pero imagine la diferencia entre la manera cómo la luz se refleja en una ventana de vidrio y cómo se refleja en el parachoques de cromo brilloso. Un mineral que refleja la luz de la manera que lo hace el vidrio tiene un brillo vítreo (o vidrioso); un mineral que refleja la luz como lo hace el cromo, tiene un brillo metálico. Hay una variedad de posibilidades adicionales de brillo, incluidos resinosos, cereso, perlado (ver las fotos debajo). Los minerales que reflejan de manera tan brillante como el diamante tienen un brillo adamantino. Con un poco de práctica, el brillo es tan reconocible como el color y puede ser distinguido, particularmente para minerales que se producen en colores múltiples como el cuarzo.





Ejemplos de algunos de los diferentes brillos que pueden ser vistos en los minerales. La galena (a la izquierda) tiene un brillo metálico, el ámbar (al centro) es resinoso y el cuarzo (a la derecha) es vidrioso.




Densidad


La densidad de los minerales varía de 1.01 g/cm3 a aproximadamente 17.5 g/cm3. La densidad del agua es 1 g/cm3, el hierro puro tiene una densidad de 7.6 g/cm3, el oro puro de 17.65 g/cm3. Por consiguiente, los minerales ocupan una escala de densidades entre el agua y el oro puro. Medir la densidad de un mineral específico requiere técnicas que toman bastante tiempo. La mayoría de los geólogos han desarrollado un sentido más intuitivo de lo que es la densidad “normal”, lo que es inusualmente pesado para su talla y lo que es inusualmente liviano. Por ejemplo, al “mover” o tantear una roca, los geólogos experimentados pueden generalmente adivinar si hay una cantidad inusual de minerales que contienen hierro o plomo, ya que se siente más pesada que una roca promedio del mismo tamaño.


Exfoliación y fractura



La mayoría de los minerales contienen debilidades inherentes dentro de su estructura atómica, un plano a lo largo del cual la fuerza del enlace es menor que los enlaces que lo rodean. Cuando el mineral se golpea con un martillo o se rompe de otra manera, éste tiende a romperse a lo largo de la debilidad inherente. Este tipo de fractura se llama clivaje y la calidad del clivaje varía de acuerdo a la fuerza del enlace. La biotita, por ejemplo, tiene capas de enlaces de hidrógeno extremadamente débiles que se rompen muy fácilmente, por lo tanto la biotita se rompe a lo largo de planos muy llanos y se considera que tiene un clivaje perfecto (ver la foto de arriba). Otros minerales se fracturan a lo largo de superficies planas con varios grados de aspereza. Se considera que éstos tienen un clivaje pobre.





Algunos minerales no tienen planos de debilidad en su estructura atómica. En vez de tener un clivaje, estos minerales se fracturan. El cuarzo se fractura de una manera muy distintiva, llamada concoidal, lo que produce una superficie cóncava con una serie de costillas arqueadas similares a la manera de cómo se fractura un vidrio (ver la foto de la derecha). Es más, para el quarzo, esta falta de clivaje es una propiedad distintiva.


Sistemas de clasificación mineral



Las propiedades físicas proporcionaron la principal base para la clasificación de minerales desde la Edad Media hasta mediados del 1800. Los minerales fueron agrupados de acuerdo a características como la dureza, por lo que el diamante y el corundo estaban en la misma clase de minerales. A medida que se desarrolló la habilidad para determinar la composición química de los minerales, surgió un nuevo sistema de clasificación. Muchos científicos contribuyeron al descubrimiento de fórmulas químicas minerales, pero James D. Dana, un científico minerologista de la Universidad de Yale (ver el enlace Bibliografía), desarrolló desde 1850 a 1892, un sistema de clasificación de minerales basado en la composición química que ha sobrevivido hasta la actualidad. Dana agrupó minerales de acuerdo a sus aniones, tales como el óxido (compuesto con O2-), silicatos (compuesto con (SiO4)4-) y sulfatos (compuesto con (SO4)2-). Un sistema de clasificación química implicaba que los minerales que estaban agrupados teóricamente, tendían a aparecer juntos en rocas ya que tendían a desarrollarse bajo circunstancias químicas similares.

Las propiedades físicas todavía proveen la principal manera para la identificación de minerales, aunque ya no se usen para agrupar los minerales (del ejemplo superior, el corundo es un óxido, mientras que el diamante es un elemento puro, de modo que en el sistema de Dana están en grupos separados). Un agrupamiento basado en la composición resalta algunas asociaciones minerales comunes, lo cual permite a los geólogos adivinar con una rápida mirada y con bastante precisión, qué minerales se encuentran en una roca.

De lejos, el más común de los minerales es el silicato, que compone aproximadamente el 90% de la costra terrestre.

De los cientos de minerales llamados silicatos, sólo ocho son comunes, uno de los cuales es el cuarzo. Sin embargo, los minerales poco comunes son importantes, ya que incluyen algunos económicamente significativos como la galena, que es el mineral principal del plomo, y la apatita, un fosfáto que se extrae para producir ácido fosfórico y que se añade a los fertilizantes.

El descubrimiento de nuevos depósitos minerales depende de la habilidad de los geólogos para identificar lo que ven sobre el terreno y, así, reconocer la presencia de minerales inusuales que deben ser explorados más detalladamente en el laboratorio. Una lupa, una navaja y mucha práctica son todavía los métodos más fáciles y baratos para identificar a los minerales.



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#15 Ge. Pe.

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Publicado el 17 abril 2009 - 04:08





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Minerales III


Los Silicatos


por Anne E. Egger



Primera Parte del Capítulo III




El mineral cuarzo (SiO2) se encuentra en todos los tipos de roca y en todas las partes del mundo. Se desarrolla como granos de arena en las rocas sedimentarias, como cristales en rocas ígneas y metamórficas, y como venas que corren a través de todo tipo de rocas, a veces como oro u otros metales preciosos. Es tan común en la superficie terrestre que, hasta fines de los años 1700, se lo llamaba simplemente “cristal de roca.” Hoy en día, el cuarzo sigue siendo lo que la gente imagina cuando piensan en la palabra “cristal.”

El cuarzo está dentro de un grupo de minerales llamados silicatos. En ellos, todos los minerales contienen, en alguna proporción, elementos de silicio y oxígeno. Los silicatos son, de lejos, los minerales más comunes en la costra y el manto terrestres y, según la mayoría de las estimaciones, componen el 95% de la costra y el 97% del manto. Los silicatos también tienen una gran variedad de propiedades físicas, a pesar de que comúnmente tienen fórmulas químicas similares.

A primera vista, por ejemplo, las fórmulas del cuarzo (SiO2) y la olivina ((Fe,Mg)2SiO4) parecen ser bastante similares, con diferencias aparentemente menores; sin embargo, reflejan que las subyacentes estructuras de cristal son muy diferentes y, por lo tanto, que las propiedades físicas son distintas. Entre otras diferencias, el cuarzo se derrite a 600° C, mientras que la olivina permanece sólida a temperaturas casi el doble de ésta; el cuarzo es generalmente claro y sin color, mientras que la olivina recibió su nombre gracias a su color verde oliva.

La variedad y la abundancia de los minerales silicatos es el producto de la naturaleza del átomo silicio y, más específicamente, de la versatilidad y estabilidad del silicio cuando se une al oxígeno. Es más, el silicio puro no fue aislado hasta 1822, cuando el químico suizo Jöns Berzelius (ver el enlace Biografía a la derecha) finalmente pudo separar el silicio de su compuesto más común, el anión de silicato (SiO4)4-. Este anión toma la forma de un tetraedro, con un ión Si4+ en el centro y cuatro iones O2- en las esquinas (ver la Figura 1 debajo); por consiguiente, el anión molecular tiene un recargo neto de -4. Los enlaces Si-O dentro de la estructura tetraedral son parcialmente iónicos, parcialmente covalentes, y son muy fuertes. Los silicios tetraédricos se enlazan entre ellos y con una variedad de cationes de muchas maneras diferentes para formar los minerales de silicato. A pesar de que hay cientos de minerales de silicato, aproximadamente sólo 25 son verdaramente comunes. Por lo tanto, entendiendo cómo estos silicios tetraédricos forman minerales, es posible nombrar e identificar el 95% de las rocas que se encuentran en la superficie terrestre.




Figura 1. Tres maneras de dibujar el silicio tetraédrico: a) a la izquierda, un modelo compuesto de bola y palo, muestra el catión silicio en color anarajando, rodeado de 4 aniones de oxígeno en azul; b) al centro, un modelo que llena el espacio; c) a la derecha, un esbozo geométrico.


Observando la estructura de los silicatos


Los primeros científicos minerologistas agruparon los minerales de acuerdo a sus propieades físicas, lo cual esparció a los silicatos a través de muchos grupos, ya que éstos tienen propiedades muy diferentes. Sin embargo, al principio de los años 1800, Berzelius empezó a clasificar los minerales basádonse en sus composiciones químicas, en vez de en sus propiedades físicas, y así definió a grupos como los oxídos y súlfidos, además, por supuesto, de los silicatos. En ese entonces, Berzelius pudo determinar las proporciones absolutas de los elementos dentro de un mineral, pero no pudo ver los arreglos internos de los átomos de estos elementos en su estructura cristalina.

Hubo que esperar unos 100 años para obtener una visión detallada de los arreglos internos de los átomos dentro de los minerales.

En ese momento, Max von Laue desarrolló la difracción de rayos X (XRD), que fue usada años mas tarde por el equipo formado por el padre e hijo, W.H. and W.L. Bragg (ver el enlace Biografía a la derecha). En los proceso de XRD, los rayos X se dirigen hacia el cristal. Los electrones en el átomo dentro del cristal interactúan con los rayos X y provocan difracción en estos electrones.

De la misma manera que la luz puede ser difraccionada con una tarjeta o una pantalla (ver nuestro módulo Luz I: Ola o Partícula? para más información sobre este tema), los rayos X se difraccionan por el cristal y se produce un patrón bidimensional de bandas de interferencias constructivas y destructivas. Este patrón puede ser usado para determinar la distancia entre los átomos dentro de la estructura de cristal según la Ley de Bragg (ver el enlace Experimento! a la derecha, para apreciar cómo ésto se produce). El trabajo de los Bragg abrió un nuevo mundo en la mineralogía. En 1915, les fue concedido el Premio Nobel por su trabajo en la determinación de las estructuras de cristal NaCl, ZnS y de los diamantes. Los XRD revelaron que hasta los minerales con fórmulas químicas similares podrían tener estructuras muy distintas, influenciando en gran medida las propiedades químicas y físicas de esos minerales.

A medida que los científicos creaban imagenes XRD de la estructura atómica de los minerales, podían comprender mejor la naturaleza de los enlaces entre los átomos de silicato y otros cristales. Dentro del silicio tetraédrico, cualquier enlace sencillo Si-O requiere la mitad de los electrones del ión O2- disponible para el enlace, lo cual quiere decir que cada O2- puede unirse a un segundo ión, incluído el otro ión Si4+. El resultado de este potencial enlace es que el silicio tetraédrico puede causar polímeros, o formar unos compuestos parecidos a cadenas, al compartir un átomo de oxígeno con un silicio tetraédrico vecino.

La subdivisión de los silicatos se basa en la forma y en el patrón de enlace de estos polímeros, ya que esa forma influye sobre la forma externa del cristal, la dureza y clivaje del mineral, la temperatura de su derretimiento y la resistencia al desgaste. Dado que estas diferentes estructuras atómicas producen propiedades físicas reconocibles y consistentes, es útil entender las estructuras a nivel atómico para poder identificar y clasificar los minerales silicatos. La identificación de minerales en una roca puede parecer un ejercicio arcaico, pero es sólo al identificar los minerales que empezamos a entender la historia de una roca en particular.

Los minerales silicatos más comunes pueden ser de cuatro tipos de estructuras, descritas a continuación: tetraédrico aislado, cadenas tetraédricas de silicio, láminas tetraédricas y un marco de tetraédros interconectados. El enlace siguiente abre una nueva página que contiene versiones tridimensionales de estas diferentes estructuras. Puede manipular y comparar estas estructuras a medida que lee sobre ellas.



Estructuras de Silicato

Animaciones con imágenes bimensionales e imágenes tridimensionales de los minerales de silicato.


Les recomiendo que las vean (Ge. Pe.)





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Publicado el 17 abril 2009 - 04:13





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Minerales III


Los Silicatos


por Anne E. Egger



Primera Parte del Capítulo III




El mineral cuarzo (SiO2) se encuentra en todos los tipos de roca y en todas las partes del mundo. Se desarrolla como granos de arena en las rocas sedimentarias, como cristales en rocas ígneas y metamórficas, y como venas que corren a través de todo tipo de rocas, a veces como oro u otros metales preciosos. Es tan común en la superficie terrestre que, hasta fines de los años 1700, se lo llamaba simplemente “cristal de roca.” Hoy en día, el cuarzo sigue siendo lo que la gente imagina cuando piensan en la palabra “cristal.”

El cuarzo está dentro de un grupo de minerales llamados silicatos. En ellos, todos los minerales contienen, en alguna proporción, elementos de silicio y oxígeno. Los silicatos son, de lejos, los minerales más comunes en la costra y el manto terrestres y, según la mayoría de las estimaciones, componen el 95% de la costra y el 97% del manto. Los silicatos también tienen una gran variedad de propiedades físicas, a pesar de que comúnmente tienen fórmulas químicas similares.

A primera vista, por ejemplo, las fórmulas del cuarzo (SiO2) y la olivina ((Fe,Mg)2SiO4) parecen ser bastante similares, con diferencias aparentemente menores; sin embargo, reflejan que las subyacentes estructuras de cristal son muy diferentes y, por lo tanto, que las propiedades físicas son distintas. Entre otras diferencias, el cuarzo se derrite a 600° C, mientras que la olivina permanece sólida a temperaturas casi el doble de ésta; el cuarzo es generalmente claro y sin color, mientras que la olivina recibió su nombre gracias a su color verde oliva.

La variedad y la abundancia de los minerales silicatos es el producto de la naturaleza del átomo silicio y, más específicamente, de la versatilidad y estabilidad del silicio cuando se une al oxígeno. Es más, el silicio puro no fue aislado hasta 1822, cuando el químico suizo Jöns Berzelius (ver el enlace Biografía a la derecha) finalmente pudo separar el silicio de su compuesto más común, el anión de silicato (SiO4)4-. Este anión toma la forma de un tetraedro, con un ión Si4+ en el centro y cuatro iones O2- en las esquinas (ver la Figura 1 debajo); por consiguiente, el anión molecular tiene un recargo neto de -4. Los enlaces Si-O dentro de la estructura tetraedral son parcialmente iónicos, parcialmente covalentes, y son muy fuertes. Los silicios tetraédricos se enlazan entre ellos y con una variedad de cationes de muchas maneras diferentes para formar los minerales de silicato. A pesar de que hay cientos de minerales de silicato, aproximadamente sólo 25 son verdaramente comunes. Por lo tanto, entendiendo cómo estos silicios tetraédricos forman minerales, es posible nombrar e identificar el 95% de las rocas que se encuentran en la superficie terrestre.




Figura 1. Tres maneras de dibujar el silicio tetraédrico: a) a la izquierda, un modelo compuesto de bola y palo, muestra el catión silicio en color anarajando, rodeado de 4 aniones de oxígeno en azul; b) al centro, un modelo que llena el espacio; c) a la derecha, un esbozo geométrico.


Observando la estructura de los silicatos


Los primeros científicos minerologistas agruparon los minerales de acuerdo a sus propieades físicas, lo cual esparció a los silicatos a través de muchos grupos, ya que éstos tienen propiedades muy diferentes. Sin embargo, al principio de los años 1800, Berzelius empezó a clasificar los minerales basádonse en sus composiciones químicas, en vez de en sus propiedades físicas, y así definió a grupos como los oxídos y súlfidos, además, por supuesto, de los silicatos. En ese entonces, Berzelius pudo determinar las proporciones absolutas de los elementos dentro de un mineral, pero no pudo ver los arreglos internos de los átomos de estos elementos en su estructura cristalina.

Hubo que esperar unos 100 años para obtener una visión detallada de los arreglos internos de los átomos dentro de los minerales.

En ese momento, Max von Laue desarrolló la difracción de rayos X (XRD), que fue usada años mas tarde por el equipo formado por el padre e hijo, W.H. and W.L. Bragg (ver el enlace Biografía a la derecha). En los proceso de XRD, los rayos X se dirigen hacia el cristal. Los electrones en el átomo dentro del cristal interactúan con los rayos X y provocan difracción en estos electrones.

De la misma manera que la luz puede ser difraccionada con una tarjeta o una pantalla (ver nuestro módulo Luz I: Ola o Partícula? para más información sobre este tema), los rayos X se difraccionan por el cristal y se produce un patrón bidimensional de bandas de interferencias constructivas y destructivas. Este patrón puede ser usado para determinar la distancia entre los átomos dentro de la estructura de cristal según la Ley de Bragg (ver el enlace Experimento! a la derecha, para apreciar cómo ésto se produce). El trabajo de los Bragg abrió un nuevo mundo en la mineralogía. En 1915, les fue concedido el Premio Nobel por su trabajo en la determinación de las estructuras de cristal NaCl, ZnS y de los diamantes. Los XRD revelaron que hasta los minerales con fórmulas químicas similares podrían tener estructuras muy distintas, influenciando en gran medida las propiedades químicas y físicas de esos minerales.

A medida que los científicos creaban imagenes XRD de la estructura atómica de los minerales, podían comprender mejor la naturaleza de los enlaces entre los átomos de silicato y otros cristales. Dentro del silicio tetraédrico, cualquier enlace sencillo Si-O requiere la mitad de los electrones del ión O2- disponible para el enlace, lo cual quiere decir que cada O2- puede unirse a un segundo ión, incluído el otro ión Si4+. El resultado de este potencial enlace es que el silicio tetraédrico puede causar polímeros, o formar unos compuestos parecidos a cadenas, al compartir un átomo de oxígeno con un silicio tetraédrico vecino.

La subdivisión de los silicatos se basa en la forma y en el patrón de enlace de estos polímeros, ya que esa forma influye sobre la forma externa del cristal, la dureza y clivaje del mineral, la temperatura de su derretimiento y la resistencia al desgaste. Dado que estas diferentes estructuras atómicas producen propiedades físicas reconocibles y consistentes, es útil entender las estructuras a nivel atómico para poder identificar y clasificar los minerales silicatos. La identificación de minerales en una roca puede parecer un ejercicio arcaico, pero es sólo al identificar los minerales que empezamos a entender la historia de una roca en particular.

Los minerales silicatos más comunes pueden ser de cuatro tipos de estructuras, descritas a continuación: tetraédrico aislado, cadenas tetraédricas de silicio, láminas tetraédricas y un marco de tetraédros interconectados. El enlace siguiente abre una nueva página que contiene versiones tridimensionales de estas diferentes estructuras. Puede manipular y comparar estas estructuras a medida que lee sobre ellas.



Estructuras de Silicato

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Publicado el 20 abril 2009 - 09:05







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Minerales III


Los Silicatos


por Anne E. Egger



Segunda Parte del Capítulo III




Tetraédros Aislados: Olivina


La estructura atómica más sencilla contiene aniones de silicato individuales y cationes de metal, generalmente hierro (Fe) y magnesio (Mg) y ambos existen más comúnmente como iones con carga de +2. Por consiguiente, se necesitan dos atómos de Fe2+ o Mg2+ ( o uno de cada uno) para equilibrar la carga de -4 del anión de silicato. La olivina (ver las Figuras 2a y 2b debajo) es el más común de los silicatos de este tipo y conforma la mayoría del manto. Debido a que estos minerales contienen una proporción relativamente alta de hierro y magnesio, tienden a ser densos y oscuros. Ya que los tetraédros no están polimerizados, no hay planos consistentes de debilidades atómicas internas, así que tampoco tienen clivaje. El granate es otro mineral común con esta estructura.






Figura 2a. Dibujo de un tetraédro de silicato sencillo.





Figura 2b. Un dibujo de la olivina (los cristales verdes), un ejemplo de una estructura de silicato compuesta por tetraédros aislados, con una vena de basalto (el material gris).

©Creative Commons




Cadenas de tetraédros: Piroxenos y amfíboles



Cuando los aniones silicato se polimerizan, comparten un átomo de oxígeno con un tetraédro vecino. Comúnmente, cada tetraédro comparte dos de sus átomos de oxígeno, formando largas estructuras encadenadas. Sin embargo, estas cadenas siguen teniendo una carga neta negativa, y las cadenas se unen a los cationes de metal como el Fe2+, Mg2+, y Ca2+ para equilibrar esa carga negativa. Estos cationes de metal se unen comúnmente para formar cadenas múltiples, tendiendo puentes entre las cadenas. Las cadenas sencillas de silicatos incluyen un grupo común llamado piroxenos, que es generalmente oscuro (ver las Figuras 3a y 3b debajo). Debido a que los enlaces dentro del tetraédro son fuertes, los planos de debilidad atómica no cruzan estas cadenas; al contrario, los piroxenos tienen dos planos de clivaje paralelos a las cadenas y casi en ángulos derechos.






Figura 3a. Un diagrama esquemático de la estructura de silicato de la cadena sencilla. Cuándo dos tetraédros se tocan, comparten un ión de oxígeno.






Figura 3b. El piroxeno es uno de los minerales dominantes en este ejemplo de gabro. Es un mineral oscuro y puede ser difícil de reconocer.

©Clay Hamilton




Las cadenas dobles se forman cuando un tetraédro por medio en una cadena sencilla comparte el tercer ión de oxígeno con una cadena vecina (ver la Figura 4a debajo). Como las cadenas sencillas, las cadenas dobles todavía mantienen una carga neta negativa y se unen a los cationes que a su vez pueden formar puentes entre múltiples cadenas dobles. Las cadenas dobles de silicato, llamadas amfíboles, alojan una mayor variedad de cationes, incluídos Fe2+, Mg2+, Ca2+, Al3+, y Na+ y, además, tienen una gran variedad de colores. El amfibol es la hornblenda, un mineral negro que se encuentra en rocas ígneas como la granita y la andesita (ver las Figuras 4b y 4c debajo). Los amfíboles tienden a formar cristales prismáticos con dos clivajes planos separados a 120 grados.






Figura 4a. Un diagrama esquemático de la estructura de la cadena doble de silicato.





Figura 4b. (izquierda) Los cristales individuales de hornblenda, donde se puede ver el clivaje característico ; Figura 4c. (derecha) La hornblenda es el mineral oscuro en esta roca.


©National Park Service



Los piroxenos y amfíboles pueden ser difícil de distinguir entre sí, ya que ambos son minerales oscuros y densos. Para identificarlos, se necesita un examen cuidadoso del ángulo entre los planos de clivaje, descrito anteriormente.


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#18 Ge. Pe.

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Publicado el 25 abril 2009 - 11:34





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Minerales III


Los Silicatos


por Anne E. Egger



Tercera Parte y Última del Capítulo III



Láminas: Micas y barros



Cuando cada tetraédro comparte tres de sus iones de oxígeno con sus tetraédros vecinos, se forman láminas (ver Figura 5a debajo). Las micas como la muscovita y la biotita (ver Figura 5b debajo) son silicatos en láminas comunes, además de ser notables por su clivaje perfecto. Este clivaje perfecto produce un tipo de enlace que ocurre entre las láminas - los enlaces van der Waals. Debido a que los enlaces van der Waals son débiles, el clivaje ocurre entre las láminas, nunca a través de las láminas. Los barros son otro silicato en lámina muy importante que incorpora agua en su estructura atómica.

La presencia del agua lubrica las láminas y es lo que hace que los barros sean fáciles de trabajar para crear cerámica: el contacto con fuego calienta los minerales a tal punto que el agua desaparece, lo que produce una estructura rígida y durable como la de una vasija.




Figura 5a. Diagrama esquemático de la estructura de silicato en lámina.





Figura 5b. La biotita es el mineral a la izquierda, la muscovita está a la derecha; ambos son micas, que es un tipo de silicato en lámina.


©National Park Service





Estructura: Quarzo y feldespato



Cuando cada tetraédro comparte todo sus átomos de oxígeno con sus tetraédros contiguos, se forma una estructura tridimensional muy fuerte de enlaces Si-O (ver Figura 6a). El cuarzo es puro SiO2; observe que la carga está ahora exactamente equilibrada y no se necesita otros iones de enlace. En los feldespatos, uno o dos de cada cuatro iones Si4+ está reemplazado por un ión Al3+, produciendo una carga desequilibrada que debe ser resuelta con la presencia de cationes adicionales K+, Na+ y Ca2+. Hay dos tipos de feldespatos que permiten la incorporación de cationes en la estructura. Los feldespatos que contienen el catión K+ llamado feldespatos K, o feldespatos álcali, mientras que aquellos que contienen Na+ y Ca2+ son llamados feldespatos de plagioclase (ver Figura 6b debajo). Esta separación ocurre debido a que K+ es un catión mucho mayor que Ca2+ o Na+ y su presencia produce una estructura ligeramente expandida.






Figura 6a. Un ejemplo de una estructura tridimensional formada por una estructura de silicato.





Figura 6b. Los minerales blancos y densos en las rocas de la izquierda son feldespatos de plagioclase; los minerales rosados en la roca a la derecha (granito) son feldespatos K.


©Clay Hamilton




Como la olivina, el cuarzo no tiene clivaje ya que carece de una debilidad natural dentro de su estructura tridimensional. Al contrario, los feldespatos, tienen dos buenos planos de clivaje a 90 grados de cada uno debido, en parte, a la manera en la que el ión de aluminio cambia ligeramente la estructura, lo que abre los planos de debilidad. De igual manera, los cuarzos y los feldespatos son generalemente claros, lo que los hace más fácilmente distinguibles de minerales más oscuros como la olivina y el piroxeno.

El cuarzo y el feldespato componen la mayoría de las rocas que vemos en la superficie. El feldespato plagioclase es el mineral más común en la costra terrestre y conforma, aproximadamente, 39% de la costra oceánica y continental. El cuarzo sólo conforma cerca de 12% de toda la costra pero es, de lejos, el mineral más común que vemos en la superficie debido a su resistencia a desgastarse.

La familiaridad con estos cuantos minerales - olivina, granate, piroxeno, hornblenda, muscovita, biotita, feldespato K, plagioclase, y cuarzo, nos prepara para identificar e interpretar la gran mayoría de rocas que vemos en la superficie de la tierra.


Los silicatos como un recurso natural



A pesar de que generalmente pensamos en el carbón o el petróleo, cuando discutimos sobre los recursos naturales, los minerales de silicato son unos recursos naturales sin los cuales no podemos vivir y no sólamente debido a que cada vez necesitamos más los ordenadores personales o computadoras. Sin el cuarzo, no existiría el vidrio. Sin los minerales de barro, no tendríamos cerámicas o alfarería. Usamos los minerales de silicato en la manufactura de muchos materiales de construcción, incluídos ladrillos y cemento. El desgaste de los minerales de silicato en la superficie de la tierra produce los suelos dónde plantamos nuestros alimentos y la arena de nuestras playas. Las propiedades de los minerales que nos son importantes se basan en la versatilidad de los aniones de silicato combinados con otros elementos.




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