Mineralogía

De Hispanopedia
Exposición de minerales

La mineralogía es la rama de la geología que estudia las propiedades físicas y químicas de los minerales que se encuentran en el planeta en sus diferentes estados de agregación.[1] Un mineral es un sólido inorgánico de origen natural, que presenta una composición química definida. Los minerales aportan al ser humano los elementos químicos imprescindibles para sus actividades industriales.

Ramas de la mineralogía

El estudio de la mineralogía puede hacerse desde distintos puntos de vista.

  • Mineralogía general: estudia la estructura y las propiedades de los minerales.
  • Mineralogía determinativa: aplica las propiedades fisicoquímicas y estructurales a la determinación de las especies minerales.
  • Cristalografíaː estudia las propiedades cristalinas de los minerales, especialmente su estructura interna mediante las técnicas de difracción de rayos X. La cristalografía clásica incluye también el estudio de la geometría externa de los cristales
  • Mineralogía físicaː Estudia las propiedades físicas, como dureza, fusibilidad, etc, aunque las propiedades ópticas se suelen considerar separadamente.
  • Mineralogía ópticaː estudia las propiedades ópticas de los minerales, utilizando fundamentalmente el microscopio petrográfico.
  • Mineralogía químicaː estudia las propiedades químicas de los minerales, especialmente con vistas a su identificación precisa.
  • Mineralogénesis: estudia las condiciones de formación de los minerales, de qué manera se presentan los yacimientos en la naturaleza y las técnicas de explotación.
  • Mineralogía descriptiva: estudia los minerales y los clasifica sistemáticamente según su estructura y composición.
  • Mineralogía económica: desarrolla las aplicaciones de la materia mineral; como su utilidad económica, industrial, gemológica, etcétera.
  • Mineralogía topográfica: estudia los yacimientos minerales de una región o país determinado, describiendo las especies presentes y también los hechos culturales e históricos asociados con ellos y con su explotación.

Características diagnósticas

Hematita, mena del hierro.

Cuando se tiene una muestra de mano recolectada en el campo, el geólogo tiene a su disposición varias propiedades, entre ellas: forma cristalina, brillo, raya, dureza (escala de Mohs), exfoliación o fractura, peso específico, color, etc.[2]

La exfoliación de un mineral se presenta cuando en su estructura cristalina, hay enlaces más débiles que otros, por lo que se generan planos a lo largo de los cuales el mineral tiende a romperse cuando se le aplica tensión. Los minerales biotita y moscovita ilustran muy bien esta característica.

El color no es una característica muy confiable, ya que hay minerales como el cuarzo o la fluorita, que tienen diversos colores. En cambio, la raya es el color de un mineral en polvo, la cual se puede obtener al frotar el mineral contra una pieza de porcelana no vidriada. Esta característica es más fiable.

Muchas substancias, por ejemplo el carbono, puede cristalizar en diferentes estructuras (véase cristalografía). Si cristaliza en el sistema cúbico se le denomina diamante, pero si cristaliza en el sistema hexagonal, conforma el grafito. Basta su apariencia para reconocer que son dos minerales diferentes, aunque es necesario un estudio más profundo para comprender que poseen la misma composición química.

Historia de la mineralogía

page-not-found

Propiedades físicas

La calcita es un mineral carbonato (CaCO3) con una estructura cristalina de romboedro.
La aragonita es un cristal plimorfo ortorrómbico de calcita.

Un primer paso para identificar un mineral es examinar sus propiedades físicas, muchas de las cuales pueden medirse en una muestra manual. Se pueden clasificar por densidad (a menudo dada como gravedad específica); medidas de cohesión mecánica (dureza, tenacidad, exfoliación, fractura, separación); propiedades visuales macroscópicas (lustre, color, veta, luminiscencia, diafanidad); propiedades magnéticas y eléctricas; radiactividad y solubilidad en cloruro de hidrógeno (Plantilla:Chem2). [3]: 97–113 [4]: 39–53 

La dureza se determina mediante comparación contra otros minerales. En la Escala Mohs, un conjunto estándar de minerales se numeran en orden de dureza creciente desde el 1 (talco) hasta el 10 (diamante). Un mineral más duro rayará a uno más blando, por lo que un mineral desconocido puede ser colocado en esta escala, por los minerales que raya y los que lo rayan. Unos pocos minerales como la calcita y la cianita tienen una dureza que depende significativamente de la dirección.[5]: 254–255  La dureza también puede medirse en una escala absoluta utilizando un esclerómetro; en comparación con la escala absoluta, la escala de Mohs no es lineal.[4]: 52 

La tenacidad se refiere a la forma en que se comporta un mineral, cuando se rompe, se aplasta, se dobla o se desgarra. Un mineral puede ser frágil, maleable, séctil, dúctil, flexible o elástico. Una influencia importante en la tenacidad es el tipo de enlace químico (por ejemplo, iónico o metálico).[5]: 255–256 

De las otras medidas de cohesión mecánica, el clivaje es la tendencia a romperse a lo largo de ciertos planos cristalográficos. Se describe por la calidad (por ejemplo, perfecta o justa) y la orientación del plano en la nomenclatura cristalográfica.

El partido es la tendencia a romperse a lo largo de los planos de debilidad debido a la presión, la macla o la exsolución. Cuando no se producen estos dos tipos de rotura, la fractura es una forma menos ordenada que puede ser concoidea (con curvas suaves que se asemejan al interior de una concha), fibrosa, astillada, hackly (dentada con bordes afilados), o desigual.[5]: 253–254 

Si el mineral está bien cristalizado, también tendrá un hábito cristalino distintivo (por ejemplo, hexagonal, columnar, botrioidal) que refleja la estructura cristalina o la disposición interna de los átomos.[4]{rp|40–41}} También se ve afectado por los defectos del cristal y por la giro. Muchos cristales son polimórficos, teniendo más de una estructura cristalina posible dependiendo de factores como la presión y la temperatura.[3]: 66–68 [4]: 126 

Estructura cristalina

La estructura cristalina de la perovskita. El mineral más abundante en la Tierra, bridgmanita, tiene esta estructura.[6] Su fórmula química es (Mg,Fe)SiO3; las esferas rojas son átomos de oxígeno, las esferas azules de silicio y la esferas verde magnesio o hierro.

La estructura cristalina es la disposición de los átomos en un cristal. Está representada por una red de puntos que repite un patrón básico, llamado celda unitaria, en tres dimensiones. La red puede caracterizarse por sus simetrías y por las dimensiones de la celda unitaria. Estas dimensiones están representadas por tres índices de Miller.[7]: 91–92  La red permanece inalterada por ciertas operaciones de simetría con respecto a todo punto de la red: reflexión, rotación, inversión, y inversión rotatoria, una combinación de rotación y reflexión. Juntos, forman un objeto matemático llamado grupo de puntos cristalográficos o clase de cristal. Hay 32 clases de cristal posibles. Además, hay operaciones que desplazan todos los puntos: traslación, eje helicoidal, y plano de deslizamiento. En combinación con las simetrías puntuales, forman 230 posibles grupos espaciales.[7]: 125–126 

La mayoría de los departamentos de geología disponen de equipos de rayos X para difracción de polvos para analizar las estructuras cristalinas de los minerales.[4]: 54–55  Los rayos X tienen longitudes de onda del mismo orden de magnitud que las distancias entre los átomos. La difracción, la interferencia constructiva y destructiva entre las ondas dispersadas en diferentes átomos, conduce a patrones distintivos de alta y baja intensidad que dependen de la geometría del cristal. En una muestra que se muele hasta formar un polvo, los rayos X muestrean una distribución aleatoria de todas las orientaciones del cristal.[8] La difracción de polvos puede distinguir entre minerales que pueden parecer iguales en una muestra manual, por ejemplo cuarzo y sus polimorfos tridimita y cristobalita.[4]: 54 

Los minerales isomorfos de diferentes composiciones tienen patrones de difracción de polvo similares, siendo la principal diferencia el espaciado y la intensidad de las líneas. Por ejemplo, la Plantilla:Chem2 (halita) tiene una estructura cristalina del grupo espacial Fm3m; esta estructura la comparten la silvita (Plantilla:Chem2), la periclasa (Plantilla:Chem2), la bunsenita (Plantilla:Chem2), la galena (Plantilla:Chem2), alabandita (Plantilla:Chem2), clorargirita (Plantilla:Chem2), y osbornita (Plantilla:Chem2). [5]: 150–151 

Ecología mineral

En 2011, varios investigadores comenzaron a desarrollar una base de datos de la evolución de los minerales.[9] Esta base de datos integra el sitio crowd-sourced Mindat.org, que cuenta con más de 690.000 pares mineral-localidad, con la lista oficial de minerales aprobados por la IMA y los datos de edad de las publicaciones geológicas.[10]

Esta base de datos permite aplicar la estadística para responder a nuevas preguntas, un enfoque que se ha denominado ecología mineral. Una de estas preguntas es qué parte de la evolución de los minerales es determinista y qué parte es el resultado de la casualidad. Algunos factores son deterministas, como la naturaleza química de un mineral y las condiciones para su estabilidad; pero la mineralogía también puede verse afectada por los procesos que determinan la composición de un planeta. En un artículo de 2015, Robert Hazen y otros analizaron el número de minerales que implican cada elemento en función de su abundancia. Encontraron que la Tierra, con más de 4800 minerales conocidos y 72 elementos, tiene una relación de ley de potencia. La Luna, con solo 63 minerales y 24 elementos (basada en una muestra mucho más pequeña) tiene esencialmente la misma relación. Esto implica que, dada la composición química del planeta, se podrían predecir los minerales más comunes. Sin embargo, la distribución tiene una larga cola, ya que el 34% de los minerales se han encontrado en solo uno o dos lugares. El modelo predice que miles de especies minerales más pueden estar a la espera de ser descubiertas o haberse formado y luego haberse perdido por la erosión, el enterramiento u otros procesos. Esto implica un papel del azar en la formación de minerales raros.[11][12][13][14]

En otro uso de los grandes conjuntos de datos, se aplicó la teoría de redes a un conjunto de datos de minerales de carbono, revelando nuevos patrones en su diversidad y distribución. El análisis puede mostrar qué minerales tienden a coexistir y qué condiciones (geológicas, físicas, químicas y biológicas) están asociadas a ellos. Esta información puede utilizarse para predecir dónde buscar nuevos yacimientos e incluso nuevas especies minerales.[15][16][17]

Una carta de colores de algunas formas brutas de metales comercialmente valiosos.[18].

Véase también

Referencias

  1. ↑ Cornelis Klein, Cornelius S. Jr Hurlburt - Manual de mineralogía. Volumen 1 (1996) 392 pag. ISBN 8429146067, ISBN 978-8429146066
  2. ↑ Tarbuck & Lutgens, 8º edición
  3. ↑ 3,0 3,1 Nesse, William D. (2012). Introduction to mineralogy (2nd edición). New York: Oxford University Press. ISBN 978-0199827381. 
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 Klein, Cornelis; Philpotts, Anthony R. (2013). Earth materials : introduction to mineralogy and petrology. New York: Cambridge University Press. ISBN 9780521145213. 
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius S. Jr. (1993). Manual de mineralogía : (after James D. Dana) (21st edición). New York: Wiley. ISBN 047157452X. 
  6. ↑ Sharp, T. (27 de noviembre de 2014). «Bridgmanite – named at last». Science 346 (6213): 1057-1058. Bibcode:2014Sci...346.1057S. PMID 25430755. S2CID 206563252. doi:10.1126/science.1261887. 
  7. ↑ 7,0 7,1 Ashcroft, Neil W.; Mermin, N. David (1977). Solid state physics (27. repr. edición). New York: Holt, Rinehart and Winston. ISBN 9780030839931. (requiere registro). 
  8. ↑ Dinnebier, Robert E.; Billinge, Simon J.L. (2008). «1. Principios de difracción de polvos». Difracción de polvos : teoría y práctica (Repr. edición). Cambridge: Royal Society of Chemistry. pp. org/details/powderdiffractio00redi/page/n23 1–19. ISBN 9780854042319. 
  9. ↑ Hazen, R. M.; Bekker, A.; Bish, D. L.; Bleeker, W.; Downs, R. T.; Farquhar, J.; Ferry, J. M.; Grew, E. S.; Knoll, A. H.; Papineau, D.; Ralph, J. P.; Sverjensky, D. A.; Valley, J. W. (24 de junio de 2011). «Necesidades y oportunidades en la investigación de la evolución mineral». American Mineralogist 96 (7): 953-963. Bibcode:2011AmMin..96..953H. S2CID 21530264. doi:10.2138/am.2011.3725. 
  10. ↑ Golden, Joshua; Pires, Alexander J.; Hazenj, Robert M.; Downs, Robert T.; Ralph, Jolyon; Meyer, Michael Bruce (2016). Construyendo la base de datos de la evolución de los minerales: implicaciones para el futuro análisis de big data. Denver, Colorado. doi:10.1130/abs/2016AM-286024. 
  11. ↑ Hazen, Robert M.; Grew, Edward S.; Downs, Robert T.; Golden, Joshua; Hystad, Grethe (Marzo 2015). «Ecología mineral: Azar y necesidad en la diversidad mineral de los planetas terrestres». The Canadian Mineralogist 53 (2): 295-324. S2CID 10969988. doi:10.3749/canmin.1400086. 
  12. ↑ Hazen, Robert. «Ecología mineral». Carnegie Science (en English). Consultado el 15 de mayo de 2018. 
  13. ↑ Kwok, Roberta (11 de agosto de 2015). «¿Es la evolución mineral impulsada por el azar?». Quanta Magazine. Consultado el 11 de agosto de 2018. 
  14. ↑ Kwok, Roberta (16 de agosto de 2015). «Cómo la vida y la suerte cambiaron los minerales de la Tierra». Wired. Consultado el 24 de agosto de 2018. 
  15. ↑ Oleson, Timothy (1 de mayo de 2018). org/article/data-driven-discovery-reveals-earths-missing-minerals «El descubrimiento basado en datos revela los minerales que faltan en la Tierra». Earth Magazine (en English) (American Geosciences Institute). Consultado el 26 de agosto de 2018. 
  16. ↑ Hooper, Joel (2 de agosto de 2017). «Minería de datos: Cómo escarbar en los grandes datos puede descubrir nuevos». Cosmos (en English). Consultado el 26 de agosto de 2018. 
  17. ↑ Rogers, Nala (1 de agosto de 2017). «Cómo las matemáticas pueden ayudar a los geólogos a descubrir nuevos minerales». Inside Science (en English). Consultado el 26 de agosto de 2018. 
  18. ↑ La Enciclopedia Americana. New York: Encyclopedia Americana Corp. 1918-1920. plate opposite p. 166. 

Bibliografía
  • Miranda Smith, Sean Callery. Rocks, Minerals & Gems Hardcover (2016), 224 pag, ISBN 0545947197, ISBN 978-0545947190

Enlaces externos

Obtenido de «https://es.hispanopedia.com/index.php?title=Mineralogía&oldid=117029»