MATERIALES CONSTITUYENTES DE LA CORTEZA TERRESTRE

1. ESTRUCTURA Y COMPOSICION DE LA TIERRA 

Estructura. El planeta está dividido en capas, algunas gaseosas y otras más solidas. Nos centraremos en las solidas. La más externa es la corteza, todos los recursos geológicos y del subsuelo son sacados de ahí, los materiales son el resultado de la actividad de las capas más internas. La corteza puede ser oceánica o continental, cada uno con sus rocas típicas. Luego tenemos el manto y el núcleo, estos a su vez se dividen en manto interior y superior, y núcleo externo e interno.


Composición. Hay unos 8 minerales que abundan en la corteza. Estos minerales son, por orden de abundancia: Oxigeno, Silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio y magnesio. Es muy difícil coger una piedra al azar y que no esté compuesta esencialmente a partir de esto. Otros menos abundantes son: azufre, fosforo, T, hidrogeno 
La corteza continental, donde abundan los granitos, es más potásica que la oceánica. 

Feldespato: silicatos de aluminio con sodio (ortoclasas), potasio o calcio (plagioclasas). 

2. MINERALES Y ROCAS 

Roca: agregado mineral 

Mineral: compuesto inorgánico de origen natural que tiene una composición química y una estructura interna definidas. Una composición química definida quiere decir que en un análisis químico siempre sale la misma proporción de elementos, no quiere decir que la cantidad siempre sea la misma, sino la proporción. 

                                               SiO4FeMg 

Olivino SiO4 (FeMg)2            Si2O8FeMg3 

                                              SiO4Fe0’5Mg1,5 

La estructura interna consiste en un ordenamiento atómico o molecular, tienen una estructura en forma de red cristalina, 

RED CRISTALINA 

El estado sólido es una materia condensada, puede ser amorfo, en el caso de un líquido sobreenfriado; o puede formar red cristalina, donde sus moléculas están muy ordenadas. Esta red cristalina es como una repetición periódica de un motivo (átomo lo grupo de átomos). EJEMPLO HIELO. Cristal de hielo si es un mineral, tiene una estructura interna definida. Copo de nieve 

- Polimorfismo: dos minerales que tienen igual composición química y distinta estructura interna. Diamante y grafito. 

- Isomorfos: dos minerales con distinta composición química y la misma estructura interna. 

PROPIEDADES FISICAS DE LOS MINERALES 

- Forma cristalina. No se puede ver las caras planas a simple vista, por lo q esta característica no nos vale para saber de qué mineral se trata. Las caras cristalinas dependen de la estructura interna. 

Hábito. Morfología típica que presenta un mineral según su tendencia a desarrollar o no formas cristalinas y a crecer preferentemente en una, dos o tres direcciones del espacio. 

Un mineral comienza teniendo un tamaño y luego va creciendo, hasta que se estabiliza y deja de crecer. Los minerales pueden crecer igual en todas las direcciones del espacio, llamados equidimensionales, y otros que crecen preferentemente en una sola dirección del espacio. 

- Idiomorfos: tienden a desarrollar caras planas. Tienen que ser todas planas para que sea idiomorfo. 

- Xenomorfos: rara vez desarrollan caras planas. Por ejemplo cuarzo. 

- Hipidiomorfos: no tienen tendencia ni a lo uno ni a lo otro, puede tener algunas caras planas, pero si todas no son planas, es hipidiomorfo. 

Tipos: equidimensional, tabular…  

BRILLO -  

Aspecto o calidad de la luz reflejada por la superficie del mineral. Ejemplos de brillos: 

- metálico: refleja igual que una chapa de metal. 

- nacarado: parecido al de una concha. 

- graso: brillo de la grasa parecida a las betas de jamón. Ejemplo cuarzo. 

COLOR 

Se distingue entre color propio y color accidental (color de alteración por ejemplo)
A veces cambia el color porque aparecen pequeñas cantidades de otros elementos que tiñen el mineral. Esto es color accidental, algunos de estos accidentales también son característicos ya que pueden tener estos minerales preferencia por estos elementos añadidos. 
Minerales en alto contenido en hierro y magnesio son muy oscuros, es una de las maneras de clasificar rápidamente el mineral. 

DUREZA 

Resistencia del mineral a ser rayado. La escala de Mohs tiene 10 grados de dureza, nombrados con especies minerales características de cada grado (talco, yeso, calcita, fluorita, apatito, ortosa, cuarzo, topacio, corindón, diamante). Un mineral puede ser fácil de romper pero no de rayar, es un mineral duro; también puede ser muy difícil de romper y fácil de rayar, en este caso sería blando. 



EXFOLIACION 

Propiedad por la que los cristales se escinden en partes a partir de planos regulares dispuestos en grupos paralelos. Estos planos son planos de debilidad cristalográficos y se denominan planos de exfoliación. Esta propiedad aparece porque algunos minerales tienen enlaces más fuertes y otros más débiles, en éstos aparecen los planos de exfoliación.



FRACTURA 

Superficies más o menos irregulares por las que un cristal se rompe. Se habla, en función del aspecto de la fractura, de “concoide”, “astillosa”, etc. 

DENSIDAD 

Masa por unidad de volumen. Las rocas comunes tienen densidades comprendidas entre 2,5 y 3 g/cm3, aunque la densidad de los minerales que las forman es más variada. 

OTRAS PROPIEDADES 

• Sabor 

• Elasticidad. Se pueden deformar al aplicar una fuerza, y vuelven a su estado natural al dejar de aplicarla. 

• Tacto 

• Propiedades magnéticas 

• Conductividad eléctrica y térmica. Suelen ser los que tienen enlaces metálicos 

• Capacidad de reaccionar con determinados productos 

MINERALES NO SILICATADOS. 
Son importantes en cuestión económica para extracción de metales. Son todos aquellos que no tienen Silicatos (O, Si, Al). 

Sulfuros y óxidos: materia prima de la industria del metal. De la mena se obtiene el metal, se extrae de ella la cantidad del mineral que interese. El brillo metálico es común en los sulfuros. 

Carbonatos: importantes en materiales de la construcción. Se diferencian del resto de minerales no silicatados en que pueden formar rocas. Son minerales bastante blandos, tiene dureza 3 

- Calizas: carbonatos de calcio 

- Dolomitas: carbonato doble de calcio y de magnesio 

Sulfatos: También son capaces de formar rocas enteras. 

- Yeso, sulfato cálcico hidratado 

- Anhidrita, otra versión de sulfato cálcico que no tiene agua. 

SILICATOS 
Generalidades. 

Son muy diferentes, se encuentran en el mismo grupo por su estructura interna, por ser un polímero de silicio y oxigeno. La unidad básica es [SiO4]4-, siempre tiene forma de tetraedro. Lo que da lugar a los distintos tipos de silicatos es la disposición de estos tetraedros. Lo clasificaremos desde los más sencillos a los más complejos: 

NESOSILICATOS: tetraedros de [SiO4]. Neso en griego significa isla, se llaman así porque los tetraedros son independientes y no se tocan. Siempre por un silicio tendría cuatro oxígenos, su grupo aniónico es SiO4, todos los nesosilicatos tienen el mismo grupo aniónico, por ejemplo el olivino: [SiO4]FeMg, de un nesosilicato a otro varían los elementos que acompañan al grupo anicónico. 

Suelen ser densos, muy duros, y tienen tendencia a crecer de manera equidimensional. No tiene exfoliación. Es verde oscuro. 

CICLOSILICATOS: tienen forma de anillos. Su grupo anicónico es [Si3O9]6-. Se le añaden cationes para estabilizar la carga negativa. 

[Si6O18]12 Al2Be3 à Berilo, esmeralda. Posee berilio y aluminio. Prismático alargado. 

INOSILICATOS DE CADENA SIMPLE: Se disponen de forma longitudinal. Grupo anicónico: [Si2O6]4- Cationes: Fe, Mg y Ca 

Enstatita --> [Si2O6]4-FeMg 

Los piroxenos son todos los minerales inosilicatos de cadena simple. Son de color oscuro (por tener Fe y Mg). El hábito es de crecer en una sola dirección. Son de media o alta densidad. Son duros. 
Tienen exfoliación: α=90º  

INOSILICATOS DE CADENA DOBLE: Se disponen de forma longitudinal. [ 

Si4O11]6- Cationes: Fe, Mg y Ca. Color oscuro (casi siempre negros). Habito de crecer de forma alargada. Son de media o alta densidad.
Doble exfoliación:   α≈ 120º y 60º

Anfíboles: todos los minerales inosilicatados de cadena doble. 

Si8O22(OH)2(Fe,Mg)5Ca2 à inosilicato de cadena doble. 

FILOSILICATOS: [Si4O10]4- Cationes: Fe, Mg, K… 

Color variable (si tiene Fe y Mg serán de colores oscuros, si tiene K serán más claros) Habito laminar o en forma de hoja (bidimensional). Exfoliación en un solo plano. Son elásticos. 

Micas (grupo de minerales) --> minerales de la arcilla (grupo de minerales) 

TECTOSILICATOS: De los silicatos más abundantes, colores muy claros, aunque se alteran fácilmente y pueden aparecer con otros colores, aunque incluso alterados los colores suelen ser muy claros. Son tetraedros unidos por todos sus vértices (estructura tridimensional). Las plagioclasas tienen tendencia tabular y el cuarzo equidimensional, por ejemplo, crecen en todos los lugares del espacio. Poco densos y muy duros. Los tectosilicatos son el único caso en el que no tiene carga ninguna. 

Tiene una cierta capacidad para sustituir el silicio Si4+ isomórficamente por aluminio Al3+. Todos los tectosilicatos que sustituyen silicio por aluminio y mantienen su estructura son llamados feldespatos [Si3AlO8]-, este tiene entonces carga negativa del aluminio, por lo que aparecen cationes también unidos a sus moléculas. 

Feldespato potásico -> ortosa 

Feldespato sódico --> albita, color prácticamente blanco. 

Feldespato alcalino --> sodio y potasio 

Hay feldespatos cuya sustitución es del 50%, habría dos silicios, dos aluminios y el grupo oxigeno seguiría igual y tendría dos cargas negativas [Si2Al2O8]2-. 

Feldespato cálcico --> Anortita 

En la naturaleza no tiene porque ser del 50% o del 25% exactamente, pueden estar entre los dos rangos, si se combinan anortita y la albita (que suele ser lo más común), surgen las llamadas plagioclasas. 

Los feldespatos dan lugar a la arcilla, suelen derivar de la ortosa y la albita, sobre todo de la ortosa. 

Ni a alta ni a baja temperatura apenas aparecen combinaciones de calcio y potasio. 

*Necesidad de un nombre propio para cada especie mineral: nombramos minerales no solo por su composición, sino también por su estructura. Por ejemplo el diamante y el grafito son químicamente iguales, pero son minerales diferentes y eso es debido a su morfología. Si los nombráramos por su nombre químico, no sabríamos a cual nos referimos. 

3. CRITERIOS DE CLASIFICACION DE LAS ROCAS.

- Criterio mineralógico. 

- Criterios químicos. 

- Criterios texturales. fundamental 

- Criterios relativos a su origen. Las que se producen por un tipo de proceso se llaman de una manera y las que surgen de otro proceso se llaman de otra. 

PRINCIPALES TIPOS DE ROCAS. 

- Ígneas: procede de un fundido, un material estaba en estado de fusión y finalmente se enfría y se cristaliza. Casi siempre de composición silicatada, no quiere decir que siempre de silicatos. 

- Sedimentarias 

- Metamórfica: procede de la deformación de una roca ígnea o sedimentaria por someterse a cambios bruscos de presión y temperatura. 

ROCAS IGNEAS. 

Su textura es exclusiva de ígneas. Según donde se enfríe la masa de silicatos puede dar dos texturas: 

  • Texturas faneríticas: toda la roca se encuentra formada por cristales observables. Enfriamiento lento a gran profundidad 
    • Plutónicas: mayor profundidad, a mas de 4km 
    • Hipoabisales: menor profundidad, menos de 4km de profundidad 
  • Texturas afaníticas: la roca no está completamente cristalizada. Enfriamiento rápido, horas o días, en la superficie. 
    • Volcánicas: se forman por el enfriamiento de la lava en la superficie terrestre o bajo el mar.

COMPOSICION MINERALOGICA: DIAGRAMAS COMPOSICIONALES 

  • Minerales leucocratos (color claro) y melanocratos (silicatos de color oscuro ->ferromagnesiano) 
  • Numero de minerales melanocratos 
    • M>90% - rocas ultrabásicas 
    • M<90% - las rocas se clasifican por el contenido leucocratos (diagramas AQP y AFP) 
DIAGRAMA TRIANGULAR. 

Aà Feldespatos alcalinos 

Q--> Cuarzo 

P-->Plagioclasas 

El total del diagrama tiene que sumar el 100%. Si yo por ejemplo tengo una roca con tres minerales, del 50%, 25% y 25%, puedo representarlo en el diagrama. También puedo representarlo si solo tiene dos o incluso un mineral, siempre y cuando sumen al final 100%. Si los dos minerales se encuentran en el 50% y 50%, los represento. Si de un solo mineral tengo el 100%, lo represento. 

No existen rocas con más del 60% de cuarzo 

4. MINERALES Y ROCAS COMO RECURSO 

Minerales importantes por su interés económico. 

Por ejemplo las menas, de donde se sacan minerales metálicos para uso industrial. La mayoría de minerales con metales en su composición no son menas. Todavía no se ha logrado extraer el aluminio ni de feldespatos ni de arcilla porque el proceso físico-químico es extremadamente complicado y su rendimiento es tremendamente bajo y un alto coste económico sin llegar a lograr extraer el mineral puro ya que siempre queda contaminado con otro elemento. Los minerales de las menas son en su mayoría sulfuros, óxidos e hidróxidos. 

También se extraen minerales no metálicos, por ejemplo de la arcilla. La cerámica está compuesta por minerales de arcilla, también se vierten toneladas de arcilla para volver mas sólidos los vertidos de petróleo. También sirven como colorantes, aislante, etc. 

La roca se puede utilizar como un todo, se usan como ornamentales, otras se usan por su resistencia a la compresión, como áridos o se sacan materiales como hormigón. 

RECICLADO DE METALES. 

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