INFORME PRÁCTICA No. 3 PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES
ISIDRO PASCUAS MEDINA CRISTIAN DARÍO GARZÓN CASTRO
UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE PETRÓLEOS NEIVA 2005
INTRODUCCIÓN
A lo largo de la historia de la humanidad los elementos presentes en las rocas han llamado la atención del hombre debido a su rareza, formas, colores, brillo, etc., y a su vez, estos le han sido de gran utilidad y ayuda. Tanto así, que las primeras etapas de la prehistoria humana se clasificaron atendiendo al momento en el que el hombre empezó a utilizar ciertos materiales minerales. El hombre, basándose en estas propiedades ha clasificado de manera incr in creí eíbl ble e lo loss mi mine nera rale les, s, re resa salt ltan ando do en ca cada da un uno o ca carac racte terí ríst stic icas as de impo im port rtanc ancia ia,, qu que e se ve ven n re refl flej ejada adass en su va valo lorr ec econ onóm ómic ico, o, qu que e en muchas ocasiones del mismo depende el aprecio que se le dé a cierto mineral. A partir de la revolución industrial el empleo de los minerales ha crecido extraordinariamente y hoy en día basta echar un vistazo a nuestro alrededor para comprobar que nuestra civilización aún conserva tanto arraigo por los minerales.
OBJETIVOS
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Identificar las muestras presentadas en el laboratorio. Determinar las propiedades físicas de las muestras facilitadas en el laboratorio. Conocer los conceptos por los cuales se determinan las propiedades físicas de los minerales.
DESARROLLO, “PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES”
En la identificación de propiedades físicas de los minerales, analizamos muestras suministradas en el laboratorio las cuales estaban asociadas a grup gr upos os pa part rtiicul ular ares es;; ca cada da un uno o de ello loss con pr prop opiieda dade dess fí físi sica cass semejantes, distribuidos en cajas las cuales fueron: dureza, exfoliación, peso específico, raya, brillo, entre otras, donde encontrábamos también, muestras de yeso, cristales de pirita, cristal de cuarzo, drusa de cuarzo, pirita, sustancias microcristalinas (ágata), magnetita, topacio, y más, las cual cu ale es ob obse serv rvam amos os,, pa para ra su po post ste eri rior or ide dent ntiifi ficcac aciión en ro roccas as,, describiendo así las características mineralógicas físicas para cada una de ellas.
PROPIEDADES QUE DEPENDEN DE LA COHESIÓN CAJA No. 1: DUREZA DUREZ A Talco 1 Yeso 2 Calcita 3 Fluorina 4 Apatito 5 Ortoclasa 6 Cuarzo 7 Topacio 8 Corindón 9 Diamant 10 e MINERAL
CAJA No. 2: CLIVAJE O EXFOLIACIÓN MINERAL Moscovita Calcita Yeso Barita Ortoclasa Cuarzo
CLIVAJE O EXFOLIACIÓN Perfecta Buena Ausente Regular Regular Ausente
CAJA No. 3: PESO ESPECÍFICO MINERAL Azufre Barita Oligisto Hematite s Ágata Fluorita
PESO ESPECÍFICO 2 – 2.5 4.5 4.2 – 5.25 6.5 2.65 3.18
PROPIEDADES QUE DEPENDEN DE LA LUZ CAJA No. 4: RAYA MINERAL Galena y Pirita Azufre Grafito Pirita Magnetita Limonita y Hematita
RAYA Negra y verde Amarilla Negra Verde Negra Amarilla y Roja
MINERAL Pirita Biotita Blenda Hematites Rojas Magnetita Galena Oligisto (Especulasita) Moscovita Halita
BRILLO Metálico Metálico Resinoso Ceroso Metálico Metálico Submetálic o Traslúcido Traslúcido
CAJA No. 5: BRILLO
DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES MINERALES EN LAS MUESTRAS A ANALIZAR
FÍSICAS
DE
LOS
MUESTRA No. 1
La roca contiene tres minerales que se pueden distinguir a simple vista: Malaquita: (Cu2Co3 (OH)2) ve verd rde e br bril illa lant nte, e, ray raya a ve verd rde e pá páli lida da.. Ma Mate te.. Monoclínico, normalmente masivo; mineral secundario común asociado con depósitos de cobre. Peso específico: 3.9 – 4.03. Dureza: 3 ½. Limonita: (F (FeO eO (O (OH) H)n, H2O) pa pard rdo o os oscu curo ro,, ra raya ya pa pard rda a am amar aril ille lent nta, a, pigmento conocido como ocre amarillo. Mate. Amorfo, sin exfoliación; mineral secundario encontrado en las zonas de oxidación con frecuencia asociada con goetita. Peso específico: 3.6 – 4.0. Dureza: 5. Calcita: (CaCO3) incoloro, blanco, puede presentar un amplio rango de colores, raya blanca. Vítreo. Trigonal romboédrico, masivo. Perfecto con ángulos interfaciales de 74º55’. Es efervescente en frío con HCl. Peso específico: 2.72. Dureza: 3.
MUESTRA No. 2
Esta roca esta compuesto por yeso que en mayor parte rosado con vetas blancas. Yeso: (C (CaS aSO O4 x 2H2O) inc incolo oloro, ro, ray raya a bla blanca nca.. Tra Transp nspare arente nte.. Vítreo. Monoclínico, algunas veces fibroso. Capas extensas sedi se dime ment ntar aria ias. s. No Norm rmal alme ment nte e la pr prim imer era a sa sall qu que e se de depo posi sita ta po porr evaporación del agua del mar. También se encuentra en la proximidad
de las chimeneas volcánicas y en depósitos minerales. Peso específico: 2.32. Dureza: 2.
MUESTRA No. 3
La roca es un feldespato e potasio que esta constituido en su gran mayoría por Ortoclasa: (KAlSi3O8) blanco, gris, algunas veces rosado rosado,, raya blanca. Vítreo. Monoclínico, tabular. Mineral común formador de roca, particularmente en rocas graníticas. Peso específico: 2.57. Dureza: 6. También de Cuarzo: (SiO2) incoloro, blanco, coloreado por impurezas, raya blanca. Vítreo. Trigonal, fractura concoide. Mineral común formador de rocas y de veta. Variedad masivo criptocristalina llamada pedernal pedernal.. Peso específico: 2.65. Dureza: 7.
MUESTRA No. 4 (CUARZO)
MUESTRA No. 4.1 MUESTRA No. 4.3
MUESTRA No. 4.2
La muestra No. 4.1. Es una drusa de cuarzo con oligisto. El porcentaje de drusa es 60%; esta drusa es de color blanco y el oligisto con un 40%. Varía en su tonalidad de negro brillante a gris brillante. La muestra No. 4.2. Es un cuarzo incrustado en una roca metamórfica, en donde su presencia es de un 25%. La muestra No. 4.3, es un canto rodado de cuarzo de gran tamaño.
MUESTRA No. 5
Barita: (BaSO4) inc incolo oloro, ro, bla blanco nco,, ray raya a bla blanc nca. a. Vít Vítreo reo.. Ort Ortorró orrómbi mbico, co, tabular. Ángulos axiales de 78º28’. Se presenta asociado con vetas de mineral metálico, algunas veces como cementante en arenisca. Peso espe es pecí cífi fico co:: 4. 4.5. 5. Du Dure reza za:: 3. Es Este te mi mine nera rall ti tien ene e ap apli lica cabi bili lida dad d en la ingeniería de petróleos en la fabricación de lodos de perforación. MUESTRA No. 6
MUESTRA No. 6.1
MUESTRA No. 6.2
Las muestras corresponden a un mineral llamado Epidota: (Ca2Fe+3Al2 (Si2O7) (SiO4) O (O (OH) H))) ve verd rde e am amar aril ille lent nto o a ne negr gro o ve verd rdos oso, o, ray raya a gr gris is.. Vítreo. Monoclínico prismático. Común en rocas metamórficas de bajo grado. La clinozoisita no contiene Fe y es un mineral secundario común formado por la alteraron de plagioclasa en rocas gabroicas.
MUESTRA No. 7
La roca presenta en su composición tres minerales comunes:
Calcita: (CaCO3) incoloro, blanco, puede presentar un amplio rango de colores, raya blanca. Vítreo. Trigonal romboédrico, masivo. Perfecto con ángulos interfaciales de 74º55’. Es efervescente en frío con HCl. Peso específico: 2.72. Dureza: 3. Pirita: (FeS2) amarillo metálico pálido, raya negra verdosa o pardusca. Met etál áliico co.. Cú Cúbi bicco. Es el su sullfu furo ro mas com omún ún y más am ampl plia iam men entte distribuido. Con frecuencia se presenta en grandes cantidades con otros sulfuros que contienen Cu, Pb, Zn, Au. La pirita se altera a sulfato de hierro, el cual forma limonita y la cubierta de color pardo conocida como gossan sobre los depósitos de sulfuros. Peso específico: 5.02. Dureza: 6 6 ½. Galena: (P (PbS bS)) ne negr gro, o, ra raya ya gr gris is pl plom omiz izo. o. Me Metá táli lico co.. Cú Cúbi bico co.. Co Comú mún n y ampliamente distribuido; se presenta en vetas y cuencas sedimentarías. Es fuente de plomo. Peso específico: 7.4–7.61. 7.4–7.61. Dureza: 2 ½. MUESTRA No. 8
La roca analizada presenta en su composición mineralógica Blenda: Esfalerita, mineral compuesto en su mayor parte por sulfuro de cinc (ZnS). Cristaliza en el sistema cúbico, su dureza es de 4, al igual que su dens de nsid idad ad re rela lati tiva va.. Ti Tien ene e lu lust stre re re resi sino noso so y se pr pres esen enta ta en mas asas as compactas o cristalinas. Suele contener sulfuro de hierro que le da un color oscuro por el que se le llama popularmente blackjack. También se encuentran especimenes rojos, amarillos o verdes; por estas variaciones y por su parecido con otros minerales, es muy difícil de identificar. La esfalerita, también llamada blenda de cinc, es una mena de cinc muy importante y se extrae en muchos lugares del mundo. Estados Unidos prod pr oduc uce e má máss es esfa fale leri rita ta qu que e cu cual alqu quie ierr ot otro ro paí paíss y se en encu cuen entr tra a en grandes yacimientos en muchos otros lugares del mundo.
MUESTRA No. 9 (Minerales de Hierro [Fe])
MUESTRA No. 9.1 Magnetita
MUESTRA No. 9.2 Hematita
La Magnetita: (Fe3O4) negra, raya negra. Metálico. Cúbico. Mena de hiero fuertemente magnético. Se presenta como un mineral accesorio en las rocas ígneas, en capas grandes y en rocas metamórficas, así como en arenas de playa. Peso específico: 5.15. Dureza: 6. La Hematita : (Fe2O3) gris acero a negro, raya roja. Metálico a mate. Trigonal, fibras radiales, masas reniformes. Mineral ampliamente distribuido. Es la mena más importante de hierro extraído de rocas principalmente de origen sedimentario.
MUESTRA No. 10 (Sílice Criptocristalina)
MUESTRA No. 10.1 Ágata
MUESTRA No. 10.2 Jaspe
Ágata: mineral compuesto por capas de cuarzo de, a veces, varios colores. Suele encontrarse en forma de nódulos redondeados o vetas bandeadas; las capas son a menudo concéntricas. La composición del ágata varía mucho, pero la sílice predomina siempre, en general con alúmina (óxido de aluminio) y con óxido de hierro. Otros tipos de cuarzo (cal (c alce cedo doni nia, a, co corn rnal alin ina, a, am amat atis ista ta,, ja jasp spe, e, óp ópal alo o y pe pede dern rnal al)) pu pued eden en encontrarse como capas en el ágata. Entre otras formas hay ágatas en estr es trel ella la,, ág ágat atas as en fo form rma a de ne nebu bulo losa sa co con n in incl clus usio ione ness ne nebu bulo losas sas y ágatas musgosas con inclusiones verde oscuro de aspecto musgoso. El ágata puede pulirse bien y se suele usar con fines decorativos. Es de colo co lorr ro rosa sado do o az azul ul,, ví vítr treo eo,, ra raya ya ro rosa sada da,, bu buen ena a ex exfo foli liac ació ión. n. Pe Peso so específico de 2.65. Dureza: 7.
Jaspe: (SiO2, con inclusiones de hematita) rojo, rayado rosado. Vítreo a mate. mat e. Nor Normal malmen mente te mas masivo ivo y de gran grano o fin fino. o. Fra Fractu ctura ra con concoi coide. de. Con frecuencia asociada con lavas almohadillas. Peso especifico: 1.9 – 2.2. Dureza: 7. MUESTRA No. 11
El mineral de esta muestra es la Calcita: (CaCO3) inc incolo oloro, ro, bla blanco nco,, pued pu ede e pr pres esen enta tarr un am ampl plio io ran rango go de co colo lore res, s, ra raya ya bl blanc anca. a. Ví Vítr treo eo.. Trigonal romboédrico, masivo. Perfecto con ángulos interfaciales de 74º55’. Es efervescente en frío con HCl. Peso específico: 2.72. Dureza: 3.
MUESTRA No. 12 (Minerales de Serpentina)
MUESTRA No. 12.1 Antigorita
MUESTRA No. 12.2 Crisolito
Serpentina: mineral común y muy difundido compuesto por silicato de magnesio hidratado, Mg3Si2O5 (OH)4. Se denomina así por las bandas verdes parecidas a serpientes que tienen las variedades abundantes. Cris Cr ista tali liza za en el si sist stem ema a mo mono nocl clín ínic ico o y se en encu cuen entr tra a en do doss fo form rmas as distintas disti ntas denom denominadas inadas antigorita, antigorita, vari variedad edad lamin laminar ar y crisó crisólito lito,, varie variedad dad fibrosa. La variedad laminar tiene un lustre graso y fibroso, de raya blanca, mientras que el de la fibrosa es sedoso. Ambas variedades tienen color verde claro u oscuro, lo que en las formaciones masivas de
antigorita produce un hermoso colorido veteado. El término serpentina se ap apli lica ca ta tamb mbié ién n a la lass ro roca cass co comp mpue uest stas as en su ma mayo yorr pa part rte e po porr antigorita. La dureza del mineral se sitúa entre 2 y 5, y la densidad rela re lati tiva va va varí ría a de desd sde e 2, 2,2 2 de dell cr cris isól ólit ito o ha hast sta a 2, 2,65 65 de la ant antig igor orit ita. a. El crisólito es el mineral con que está hecho el amianto. La antigorita, usada con frecuencia como piedra ornamental, se encuentra a veces como mineral colateral de la variedad de mármol, oficalcita. La serpentina es siempre una alteración de otro mineral silicato de magnesio, como el olivino, los anfíboles o los piroxenos. Hay grandes yacimientos de crisólito en Canadá, Rusia, Kazajstán, Sudáfrica y Gran Bretaña.
MUESTRA No. 13
MUESTRA No. 13.1 MUESTRA No. 13.3 Turquesa Malaquita
MUESTRA No. 13.2 Lapislázuli
Turquesa: (CuAl6 (PO4)4(OH) 8 x 2H2O) azul pálido, verde azulado, raya blanca bla nca o ver verdos dosa. a. Cer Cerosa. osa. Tri Triclí clínic nico, o, nor normal malmen mente te cri cripto ptocri cristal stalino ino y masi ma sivo vo.. Es un mi mine neral ral se secu cund ndari ario o en enco cont ntrad rado o en ve veta tass y en ro roca cass volcánicas alteradas, usadas como gema. Peso especifico: 2.6 – 2.8. Dureza: 6. Lapislázuli: la lazurita es un sulfosilicato de sodio y aluminio cuya fórmula química es 3NaAlSiO 4Na2S. Su color varía entre el azul celeste inte in tens nso o y el az azul ul ve verd rdoso oso.. Es tr tran ansl slúc úcid ida a y ti tien ene e un lu lust stre re ví vítr treo eo.. Cris Cr ista tali liza za en el si sist stem ema a cú cúbi bico co,, y co con n ma mayo yorr fr frec ecue uenc ncia ia en fo form rmas as compactas, pequeñas y redondeadas. Su dureza varía entre 5 y 5,5, y su densidad relativa entre 2,4 y 2,45. Malaquita: Cu2CO3 (OH)2 verde brillante, raya verde pálida. Mate. Peso específico 3.9 – 4.03. Dureza: 3 ½. MUESTRA No. 14
El mineral presente en la muestra es el Berilo: mineral y, en algunas vari va ried edad ades es,, ge gema ma val alio iosa sa.. Qu Quím ímic icam amen ente te co cons nsis iste te en si sili lica cato to de aluminio-b alumi nio-beril erilio, io, Be3Al2 (SiO3)6 y es la principal mena comercial de berilio. El berilo puro es incoloro y transparente. La esmeralda, una de las gemas más valiosas, es una variedad coloreada con pequeñísimas cantidades de cromo. La aguamarina, también una gema, es un berilo azul más común que la esmeralda. El berilo dorado y la morganita (o berilo rosa) son menos valiosos. El berilo incoloro se usa a veces como gema con el nombre de goshenita. El berilo tiene un lustre vítreo con un ligero brillo y su valor depende principalmente de su dureza, transparencia y color. Tiene una dureza entre 7,5 y 8 y una densidad entre 2,75 y 2,8. El berilo cristaliza en el sistema hexagonal. Pueden aparecer cristales grandes y opacos de color verde claro, algunos con pesos superiores a una un a to tone nellad ada, a, inc ncru rust stad ados os en un una a var ariied edad ad de gr gran aniito ll llam amad ada a pegmatita. Aparecen también de vez en cuando cristales grandes y transparentes de las variedades coloreadas.
MUESTRA No. 15
Alumbres, grupo de compuestos químicos, formados por dos tipos de sales, combinadas en proporciones definidas, y moléculas de agua: una de las sales suele ser sulfato de aluminio (Al 2 (SO4)3). El alumbre de potasio, llamado también alumbre común, es el tipo de alumbre más importante y su fórmula es K 2SO4 x Al2 (SO4)3 x 24H2O. El alumbre de potasio es una sustancia incolora que da lugar a grandes octaedros o cristales cúbicos cuando el sulfato de potasio y el sulfato de aluminio se disuelven juntos y se enfría la disolución. Las disoluciones de alumbre de potasio son ácidas. El alumbre de potasio es soluble en siete veces su peso de agua a temperatura ordinaria, y es muy soluble en agua caliente. Cuando el alumbre alumb re de potasio crist cristalino alino se calie calienta, nta, parte del agua de hidrat hidratación ación se separa, y la sal parcialmente deshidratada se disuelve en dicha agua, de forma que el alumbre parece fundir a unos 90 ºC. Cuando se calienta a 200 ºC, el alumbre de potasio se expande, pierde toda el agua y parte del trióxido de azufre, y se convierte en una sal básica llamada alumbre calcinado. El alumbre de potasio tiene una densidad de 1,725 g/cm3. Otros tipos de alumbres preparados con sulfato de aluminio incluyen el alumbre de sodio, el alumbre de amonio y el alumbre de plata. Los alumbres se usan para fabricar tejidos incombustibles, como mordientes para operaciones delicadas de tinte, y en polvo de hornear y medicinas. El alumbre de potasio es un poderoso astringente.
CONCLUSIONES
Conocer y diferenciar las características físicas de los minerales es muy importante, ya que es la primera herramienta que se tiene en el trabajo de campo.
Identificamos las muestras presentadas en el laboratorio.
Relac Rel acio iona nam mos los con onccep epto toss po porr los cu cual ales es se de detter erm mina nan n la lass propiedades físicas de los minerales.
APLICACIÓN A LA INGENIERÍA DE PETRÓLEOS
Conociend Conoci endo o las pro propie piedade dadess min minera eralóg lógic icas as se pue puede de ide identi ntific ficar ar las diferentes clases de roca existentes en la corteza terrestre y así mismo determinar lugar are es donde posiblemente hab abrría depósi sittos de hidrocarburos; de allí la importancia de reconocer y diferenciar dichas propiedades. Un clavo saca otro clavo. Determinando la dureza de las rocas que conforman el yacimiento, el ingeniero de petróleos hace cálculos de resistencia de materiales e inmediatamente sabe que tipo de broca es la adecuada para la perforación, las presiones ejercidas sobre ellas, las temperaturas a las cuales están sometidas, todo con el fin de tener el menor de los problemas durante la operación. También establece la probabilidad de duración óptima de la broca para su posterior extracción y mantenimiento mantenimiento.. A medida que se va perforando los ripios nos indican que roca estamos perforando y así podemos determinar el punto hasta donde podemos perforar sin problemas para que el pozo no reviente abruptamente y ocasione dificultades.
BIBLIOGRAFÍA
Geología Física para Ingenieros. Vargas Cuervo, Roberto. Roberto. USCO, Neiva. Neiva.
Diccionario Ilustrado de la Geología, Editorial Círculo de Lectores.
Enciclopedia Encarta 2005.
www.google.com
