Introducción al estudio de minerales y rocas

                                                                                                                                                                                    

1

Los minerales.

2

Clasificación de minerales.

3

Propiedades de los minerales.

4

Las rocas.

5

Clasificación de las rocas según su origen.

6

Paisaje según el tipo de rocas

7

Las rocas nos permiten conocer la edad de la Tierra.

8

Extracción y uso de minerales y de rocas.

9

Enlaces, museos y bibliografía.

 

1. Los minerales

 

caliza

Están constituidos por materiales sólidos, naturales e inorgánicos, formados a partir de magma o de la alteración de minerales ya existentes. Por tanto, cada uno tiene una estructura química que depende de su composición, y unas propiedades físicas definidas.

En cuanto a la estructura química:

  • Los minerales tienen sus átomos ordenados, formando una celda unidad o celdilla elemental que se repite en su estructura interna, y que da lugar a formas geométricas determinadas, no siempre visibles a simple vista.
  • Las celdas unidad forman cristales que se agrupan y forman una estructura de red o malla cristalina.Los cristales que constituyen minerales se forman, normalmente, con gran lentitud. Cuanto más lenta es su formación, más ordenadas se encuentran sus partículas y, por tanto, mejor es la cristalización.
  • Los cristales se forman o crecen según unos ejes o planos de simetría. Los sistemas cristalinos agrupan a las 32 clases de simetría que puede tener un cristal. Estas clases de simetría se agrupan en los siete grupos fundamentales siguientes:

 

Sistema

regular o cúbico

hexagonal

trigonal

tetragonal

rómbico

monoclínico

triclínico

Forma del cristal

sistema cúbico

hexagonal

trigonal

tetragonal

sistema rombico

sistema monoclínico

triclinico

Mineral

pirita

Cuarzo

calcopirita

macla de baritina

yeso

albita

  • Los cristales de un mineral generalmente no se presentan aislados sino que forman agregados:
  • Si dos o más cristales crecen según un plano o eje de simetría forman una estructura mineral llamada macla; por ejemplo, el cuarzo cristal de roca (ver tipos de maclas).
  • Cuando un mineral recubre la superficie de una roca se forma una drusa o dendrita; por ejemplo, la pirolusita.
  • Cuando un mineral cristaliza en la cavidad de una roca se forman estructuras llamadas geodas; por ejemplo el olivino. Algunas pueden ser de gran tamaño, como la geoda de la mina Pulpi de Almería.

aragonito

geoda olivino

Macla de aragonito

Dendrita sobre andesita

Geoda de olivino

 

2. Clasificación de minerales 

Existen diferentes criterios para clasificar los minerales.

Según su composición, una clasificación sencilla de minerales es:

 

  1. Metalíferos: formados a partir del magma, son mena de metales. Son minerales metalíferos: cobre y plata nativos, oligisto, limonita, magnetita, pirita, casiterita, escalerita o blenda, bauxita, calcopirita, malaquita, azurita, pechblenda, cinabrio.

 

limonita

blenda

cinabrio

calcopirita

malaquita-azurita

oligisto

bauxita

pirita

Limonita

Blenda

Cinabrio

Calcopirita

Azurita-Malaquita

Oligisto

Bauxita

Pirita

 

 

 

 

 

 

 

 2. No metalíferos

a) Silicatos, minerales cuyo componente principal es el sílice. Se forman a partir del magma que sube desde la Astenosfera. Son minerales: olivino, almadía, augita, eclógica, hornablenda, talco, biotita, moscovita, cuarzo, ortosa (feldespato), albita y anortita (plagioclasas), arcillita.

 

 cuarzo lechoso

ortosa

mica moscivita

talco

ortosa

Cuarzo

Ortosa

Mica

Talco

Ortosa

 

 

 

 

 

 

 

b) Sales minerales: formados a partir de sales que precipitan cuando se evapora el agua de mares y océanos, o de la recristalización de otros minerales. Son minerales formados por precipitación: calcita, magnesita, halita, silvina, yeso, anhidrita. (actividad 1: Formación de cristales de sal por precipitación química).

 

yeso

halita

carnalita

Yeso

Halita

Carnalita

 

 

 

 

 

 

 

 

 c) Otros componentes (nativos no metales, carbonatos y haluros): formados a partir del magma o por recristalización: fluorita, azufre, grafito, calcita, aragonito, apatito,

 

fluorita

Azufre

calcilta-espato

aragonito

apatito azul

Fluorita

Azufre

Calcita

Aragonito

Apatito

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* Existen otras maneras de clasificar los minerales, por ejemplo, la clasificación de Strunz  (ver).

 

 

 

Índice

 

3. Propiedades de los minerales

Hay minerales que son extraídos y utilizados para aprovechar sus componentes químicos porque las propiedades de éstos son útiles para la industria. El estudio de las propiedades características de los minerales nos permite identificarlos y clasificarlos. Una vez conocidas las propiedades de un mineral, podemos saber de cual se trata usando guías o llaves dicotómicas.

Entre las características básicas que debemos conocer de un mineral se encuentran las siguientes:

·         Químicas: disolución, reacción con ácidos. 

·         Físicas:

Ø       Densidad

Ø       mecánicas: dureza y tenacidad (fragilidad, ductilidad, maleabilidad, plasticidad) y tipo de rotura.

Ø       Ópticas: brillo, color visible, color de la raya, refringencia, luminiscencia.

Ø       Eléctricas y magnéticas: conducción electricidad, piezoelectricidad, piroelectricidad, imantación.

Ø       Otras: sabor, olor, radiactividad.

 

                                                                                 

1. Dureza: es la resistencia que presenta el mineral cuando se raya. Se ordenan según la escala de Mohs.

 

En la práctica:

·         Si se ralla con la uña (2,5), se dice que es blando.

·         Si se ralla con acero (5,5), se dice que es duro.

·         Si no se ralla con acero se dice que es muy duro.

 

Escala de Möhs:

 

1. Talco

2. Yeso

3. Calcita

4. Fluorita

5. Apatito

6. Ortosa

7. Cuarzo

8. Topacio

9. Corindón

10. Diamante

 

2. Brillo: es el grado de reflexión de la luz cuando incide  sobre el mineral.  Puede ser:

 

·         Metálico. Galena.

 

·         No metálico: (vítreo, adamantino, nacarado, resinoso, terroso...).

galena

 

3. Color de la raya: el que presenta el mineral cuando se pulveriza. Puede coincidir o no con el color exterior del mineral.

color raya

 

4. Color: el que presenta el mineral. Puede ser:

·         Constante (idiocromático). Azufre.

·         Variable (alocromático). Puede tener impurezas. Cuarzo.

variedad de cuarzo

 

5. Tipos de rotura: a la que tiende el mineral. Puede ser:

·         Fractura: el mineral se rompe al azar o con diferentes formas: irregular, terrosa, concoidea, fibrosa

·         Exfoliación: cuando en la rotura se produce alguna cara plana. Biotita.

limonita

 

6. Densidad o peso específico: es la relación entre la masa del mineral y su volumen.

 

         ρ  =  M / V

 

biotita

7. Otras propiedades:

 

·       Solubilidad: capacidad para disolverse en líquidos, normalmente, en agua.

·        Reacción con ácidos (vinagre, clorhídrico...). La calcita desprende burbujas de CO2.

·       Imantación: La magnetita es un imán natural.

magnetita

·        Birrefracción: un objeto observado a través del mineral se ve doble. Espato de Islandia.

 

 

 

·       Sabor: hay minerales que tienen un sabor característico: sal gema (salado), silvina (amargo  y picante).

espato de Islandia

 

(Actividad 2: Identificación de minerales)

 

 

 

Índice

 

 

4. Las rocas.

 

Órganos de Montoro

Las rocas están formadas por agregados de minerales, como el granito, o por un solo mineral, como la sal gema.

La formación de rocas es muy lento y sigue diferentes procesos. 

ciclo de las rocas

 

 

5. Clasificación de las rocas según su origen

 

Según su origen, las rocas se pueden clasificar en tres tipos: ígneas, sedimentarias y metamórficas.  Estas rocas no son permanentes sino que están en constante cambio y evolución, formando parte del llamado ciclo de las rocas.

 

5.1 Magmáticas o Ígneas 

Se forman a partir del enfriamiento del magma procedente del interior de la Tierra, de la parte fluida del manto denominada Astenosfera. El magma puede enfriarse tanto dentro como fuera de la corteza terrestre, lo que produce rocas con diferentes tipos de texturas.

a) Granulada: cuando el magma se enfría lentamente, y cada mineral cristaliza formando granos visibles con tamaños semejantes.

b) Porfídica:  cuando el magma se enfría en distintos tiempos, primero lentamente y luego con más rapidez.

c) Vítrea o porosa: cuando el magma se enfría con gran rapidez, por lo que no se forman cristales o éstos son microscópicos, quedando una masa amorfa, a veces con aspecto de vidrio. Algunas rocas volcánicas tienen textura espumosa o porosa debido a un enfriamiento rápido con salida de gases con gran presión.

 

 

Granulada

Porfídica

Vítrea/porosa

textura granular

granito

textura porfídica

porfido granitico

obsidiana

pumita

 

 

  • Según el lugar o profundidad a la que se enfría el magma, se distinguen tres tipos de rocas ígneas:

 

Tipos

Descripción

Enfriamiento

Tamaño granos

Textura

Rocas

Volcánicas o extrusivas

El magma se enfría cuando sale a la superficie a través de un volcán.

En contacto con el aire, el enfriamiento es muy rápido, por lo que los materiales no cristalizan o cristalizan muy poco.

A veces, durante el enfriamiento, la salida rápida de gases provoca la formación de rocas porosas.

Muy rápido

Microscópicos o sin cristales

Vítrea

Basalto, riolita, piedra pómez o pumita, lapilli, obsidiana.

Filonianas

El magma se enfría ocupando grietas y formando vetas o filones. El enfriamiento puede ser en varias fases diferentes, por ejemplo, un enfriamiento lento seguido de uno más rápido.

Lento - rápido

Grandes y microlitos

Porfídica

Aplitas y pegmatitas, pórfidos y doloritas.

Plutónicas o intrusivas

El magma se enfría lentamente en el interior de la Tierra, antes de salir a la superficie. Esto provoca la formación de rocas con granos más o menos uniformes.

Lento

Mayores de 1 mm

Granular

Granito, dioritas, sienita, gabros, serpentinas, peridotitas.

 

El granito es la roca más abundante de la litosfera. Está formado principalmente por tres minerales: cuarzo, feldespato potásico i mica. La descomposición del cuarzo da lugar a la formación de arena, y la descomposición de los feldespatos y de la mica da lugar a la formación de arcilla.

 

Los principales componentes del magma son silicatos, minerales con carácter ácido proporcionado, sobre todo, por el cuarzo. La proporción de sílice que contenga el magma, condicionará la fluidez de la lava y, por tanto, el tiempo de enfriamiento.

  • Según la acidez de los componentes, las rocas se clasifican en:

 

 

Lava

% sílice

Fluidez

Color de la roca

Rocas

ultra básica

< 45

Muy fluida

Obscuros

Peridotita, komatita

Básica / Intermedia

45 - 66

Fluida

Intermedios

Sienita y gabro

ácida

> 66

Muy densa

Claros

Cuarzo, pegmatita, granito y riolita

Rocas ígneas

 

basalto

piedra pómez

obsidiana

aplita

permatita

pórfido granítico

diorita

granito

sienita

Basalto

Piedra pómez

Obsidiana

Aplita

Pegmatita

Pórfido granítico

Diorita

Granito

Sienita

 

 

 

 

 

 

   

5.2 Sedimentarias

   Se forman a partir de materiales que proceden de la erosión de otras rocas. Estos materiales son transportados y depositados en el fondo de ríos o mares en capas o estratos. Una vez sedimentados, los materiales sufren un proceso de litificación o diagénesis. El proceso consiste en la compactación (cambio de volumen) y la cementación de sedimentos y, en muchos casos, en la  recristalización o metasomatismo (cambio de un mineral en otro: la caliza en dolomía) de materiales hasta formar la roca.

 

                   

Litificación

 

Litificación

(en 3D)   

 

                                                                                                                                                                                                

  • Según su origen, las rocas sedimentarias se pueden clasificar en:

 

Tipos

Descripción

Rocas

Detríticas

Se forman a partir de la sedimentación y compactación de clastos (fragmentos o partículas de diferentes tamaños y procedentes de otras rocas de) que se acumulan por acción de la gravedad en el fondo de lagos, mares o desiertos.

Según el tamaño (de mayor a menor) y composición del grano:

-   con cantos rodados: conglomerados (pudingas y brechas);

-   con granos de cuarzo: areniscas (ortocuarcitas, grauvacas, gres);

-   con granos de arcilla: pelitas o lutitas (arcillita, caoliníticas), pizarra llicorella.

De precipitación química

Evaporitas

Se forman en el fondo de mares, lago salados o desiertos a partir de la evaporación del agua y la posterior precipitación y sedimentación de las sales minerales que contiene.

Según las sales que precipitan: halita, anhidrita, carnalita, silvina y yeso.

Carbonatadas

Se forman a partir de precipitados carbonatados.

Caliza (carbonato cálcico), margas (arcillosa y carbonatos), dolomítas (calizas y magnesio), estalactitas, estalagmitas y travertinos.

Silíceas

Se forman a partir de restos silíceos de seres vivos microscópicos de radiolarios o diatomeas.

Trípoli, geyseritas.

Organógenas

Bioquímicas

Se forman por la actividad de organismos acuáticos o por acumulaciones de caparazones y partes duras de los animales, tanto carbonatadas como silíceas.

Lumaquelas, calizas numulíticas, calizas coralinas, estromatolitos, cretas, toba y diatomita.

Orgánicas

Se forman a partir de restos de seres vivos, tanto  vegetales como animales (plancton marino) transformados por bacterias en medios anaerobios.

Carbones (turba, lignito, hulla y antracita) y petróleo.

 

 

Rocas sedimentarias

lumaquela

caliza

conglomerado

arenisca gres

carbón

travertino

anhidrita

Lumaquela

Caliza

Conglomerado

Gres

Carbón

Travertino

Anhidrita

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3 Metamórficas                

Se forman a partir de otras rocas, sobre todo sedimentarias, cuando sufren procesos de transformación química producidos por la acción de agentes geológicos externos como la presión, la temperatura o la combinación de ambos factores. Por tanto, el tipo de roca depende del mineral que se transforma y del grado de transformación que ha sufrido.

Existen tres tipos de ambientes de metamorfización:

 

Ambiente

Descripción

Agente

Rocas

Dinámico

Se originan en zonas de formación de montañas o de fallas, debido al rozamiento que origina grandes presiones en la misma dirección de la orogenia.

Presión

Milonita, pizarras

Térmico o de contacto

Se forman por acción del magna caliente cuando entra en contacto con rocas sedimentarias. Suele ocurrir en las zonas cercanas donde se forman rocas plutónicas.

Temperatura

Cuarcita, corniana, esquistos, mármol

Regional

Se forman por la acción de grandes presiones y altas temperaturas que actúan en zonas geosinclinales (cuencas de sedimentación progresiva) cuando se produce el choque de placas tectónicas.

Presión y temperatura

Pizarras, esquistos, cuarcita, mármol, gneis

 

Según el aspecto, las rocas metamórficas se clasifican en:

  • Textura foliada: la roca se rompe en láminas: Pizarras, esquistos, gneis.
  • Textura no foliada: mármol, cuarcita, serpentinita.

 

Rocas metamórficas

 

Roca inicial

granito

arcilla

arenisca

basalto

caliza

Granito

Arcillosa

Arenisca

Basalto

Caliza

Roca con metamórfismo

Bajo

gneis

pizarra

cuarcita

esquisto

mármol

Gneis

Pizarra

Cuarcita

Esquistos

Mármol

Medio

 

 

 

 

 

esquistos

 

anfibolita

 

 

Esquistos

 

Anfibolita

 

Alto

 

 

corneana

 

granulita

 

 

Corneana

 

Granulita

 


 

En la descripción de una roca deben quedar reflejadas frases que tengan en cuenta diferentes características que diferencien unas de otras, como: homogeneidad, número de minerales, disposición de cada mineras, la textura, el tamaño de los cristales, permeabilidad, dureza, exfoliación, el tipo de roca

(Actividad 3: descripción de rocas)

 

 

 

Índice

 

6. Paisaje  según el tipo de rocas

 

paisaje volcánico de Olot

conglomerados Horta de San Juan

areniscas

sant miquel

margas

Cuenca

Volcánico en Olot (Gerona)

Conglomerados calizos en Horta de San Juan (Tarragona)

Areniscas en Mazaleón (Teruel)

Concreciones calizas

Gruta Sant Miquel en Fai (Barcelona)

Margas y calizas en Peñalba (Huesca)

Calizas en la ciudad encantada (Cuenca)

 

 

Índice

 

 

7. Las rocas nos permiten conocer la edad de la Tierra

 

Para conocer la edad de la Tierra se utilizan diferentes métodos de datación, como el análisis radiactivo de restos de isótopos presentes en las rocas y el análisis magnético que tiene en cuenta las variaciones en la polarización magnética de las rocas. Una ayuda en la datación es el estudio de los fósiles que forman parte de algunas rocas.

 

Los fósiles nos permiten datar las rocas; es decir, saber en qué época empezaron a formarse. De una roca formada por nummulites podemos decir que empezó a formarse entre los periodos Paleoceno y Oligoceno, hace  unos 56 millones de años aproximadamente.

 

 

Eon

Era

Periodo

Época

Edad (millones de años)

Cambios geológicos

Fósiles característicos

Seres vivos característicos

Precámbrico

Azoica

 

 

4.500

 

Formación de la Tierra

 

Sin vida

Arcaica

 

 

3.500

Primeras rocas

Estromatolitos (Algas y bacterias)

Unicelulares

Proterozoica

 

 

2.500

 

Huellas, impresiones

Primeros pluricelulares

Fanerozoico

Paleozoica

Cámbrico

Ordovícico

Silúrico

Devónico

Carbonífero

Pérmico

 

 

570

480

428

400

350

270

 

Plegamientos:

caledoniano (Escandinavia, Brasil, Australia…) y herciniano (Urales, Atlas Andes)

Trilobites y helechos

Helechos, equisetos, invertebrados, grandes peces

Mesozoica

Triásico

 

 

140

Era de gran actividad erosiva y sedimentaria

Ammonites y belemnites

Aves, mamíferos, plantas con flores

Jurásico

 

245

Fragmentación de Pangea II y separación de continentes

Grandes reptiles

Cretácico

 

205

Extinción dinosaurios

Cenozoica

Terciario

 

Paleoceno

Eoceno

Oligoceno

Mioceno

Plioceno

65

50

30

21

4

Plegamiento alpino

(Himalaya, Pirineos, Alpes)

Nummulites y turritellas

Grandes mamíferos y plantas actuales

Cuaternario

Pleistoceno

1,8

 

Glaciaciones

Holoceno

0,01

Post-glaciación

 

 

 

 

 

Índice

 

 

8. Extracción y uso de minerales y de rocas

 

La búsqueda de nuevos materiales es una constante en la vida de las sociedades de todos los tiempos.  Los minerales y rocas proporcionan la mayoría de los materiales que usamos. Se utilizan en la construcción de viviendas, en la fabricación de vidrio y de pinturas, como objetos ornamentales o en joyería.

Algunos minerales forman el grupo de las llamadas gemas o piedras preciosas muy utilizadas en joyería, entre otras propiedades, por su dureza o color. Son piedras preciosas: esmeralda verde, jade, ópalo, topacio, circonita, granates, andalucita, rubí rojo, zafiro azul y diamante (carbono).

de sílice forman, junto a otros componentes,

Pero los más usados son aquellos minerales de los que obtenemos metales, y aquellas rocas que se usan para la construcción de edificios.

Cuando un mineral tiene gran concentración de un metal que es económicamente rentable se dice que el mineral es mena de ese metal; por ejemplo, la limonita es mena de hierro; la parte de mineral no útil que acompañan a la mena se denominan ganga. Por ejemplo la galena de la fotografía es mena del plomo, y la industria metalúrgica se encarga de separar el metal útil del resto de materiales, tanto mezclados, en este caso la ganga es fluorita, como formando parte del compuesto de sulfuro de plomo (PbS).

(Actividad 4: Uso de minerales y rocas).

 

ladrillos

mármol

pizarra

piedra toba

Arcilla

Mármol

Pizarra

Toba calcárea

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La extracción de minerales y de rocas se realiza en minas y canteras, unas veces a cielo abierto y otras en el subsuelo, a grandes profundidades, siguiendo betas de minerales. (Ver minas)

El trabajo de extracción de minerales y rocas en minas o canteras no siempre es una actividad grata. A lo largo de la historia de la minería se han sucedido episodios poco beneficiosos para la salud: accidentes laborales, contaminación de suelos, explotación infantil o enfermedades propias de la profesión, como silicosis, tuberculosis o fibrosis pulmonar. (Ver más).

 

Recolección de minerales y rocas

 

Para recolectar minerales y rocas es importante tener en cuenta el no modificar el paisaje. Por tanto, es preferible recoger muestras de la roca ya sueltas y que se encuentran por el suelo. Una vez recogida una muestra de mineral o roca debemos envolverla en papel de diario o similar para conservarlo de los golpes. También debemos escribir en una ficha datos como: tipo de mineral o roca si lo sabemos, lugar y fecha de recogida. Una vez en casa, podemos utilizar guías o claves dicotómicas para identificar las muestras desconocidas, ya que si no se es experto, no resulta fácil.

     -   Rocas: (clave). 

    

                                                                                                                                                    

 

 


Índice

 

 

9. Enlaces de interés

Museos

·        Instituto geológico y minero de España (IGME)

 Museo de la minería y la industria de El entrego (Asturias).

·        Cristalografía

Diferentes enlaces.  

·        Redes cristalinas

Museo Geológico Valentí Masachs.

·        Clasificación de los minerales

Minas de sal de Cardona (Barcelona).

·       Mineralogía general

Guía de museos mineros y paleontológicos de Teruel. Muselius.

·       Minerales, rocas y fósiles con imágenes(IGME)

Museo minero de Escucha (Teruel).

·        Guía interactiva de minerales y rocas

Bibliografía

·        Tipos de rocas

·          Cornelius S. Hurlbut, JR, Cornelis Klein (1992) Manual de mineralogía de Dana. E. Rebeté. Barcelona

·        Rocas en Aragón

·          Mottana, A. y Liborio, G. (1975). Guía de minerales y rocas. Ed. Grimaldo. Barcelona

·        Minerales en España por provincias

·          Cally Hall (1995). Piedras preciosas. Ed. Omega.

 

·            González. A. y otros. (1996). Minerales. Estudio y reconocimiento. Ed. Omega.

 

 

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