MINERALOGÍA DESCRIPTIVA Variedad mineral - conjunto que abarca las variaciones de composición y/o estructuras posibles dentro de una especie mineral y, por consiguiente, las modificaciones en las propiedades químicas, en las morfologías de l os cristales, etc. de dicha especie.
1. INTRODUCCIÓN ¡Bienvenidos al curso de mineralogía descriptiva!, probablemente, una de las partes más espectaculares de nuestro sitio WEB CristaMine. Este curso pretende realizar, básicamente, una breve caracterización de las clase s y subclases minerales y describir las propiedades físicas, químicas y cristalográficas de los principales minerales. Los textos y figuras que aparecen en los capítulos de mineralogía descriptiva estan basados, en gran medida, en los del manual KLEIN C., HURLBUT C. S. JR. Manual de mineralogía, 4ªed. Tomo II. Reverté, 1997 actualmente de referencia en la asignatura de Mineralogía y Cristalografía de la UNED. Algunas definiciones básicas de los conceptos empleados en mineralogía descriptiva, así como una rápida exposición de los criterios de clasificación de los minerales serán expuestas en esta introducción. A nivel práctico, dentro de esta Web, cuando se quiera conocer los rasgos comunes de las diferentes clases minerales, habrá que seguir el vínculo Descripción de clases de la barra de exploración, mientras que el Buscador de minerales permite acceder a diversos motores de búsqueda de los 182 minerales descritos detalladamente en este curso. No obstante, desde cualquiera de las fichas de clases también es posible acceder a los minerales pertenecientes a dichas clases. Tanto las fichas de minerales como las de los grupos y subgrupos minerales poseen una amplia selección de más de 850 imágenes de especímenes minerales procedentes de los principales museos mineralógicos de España y de algunas de las mejores colecciones particulares del país. Para revisar la bibliografía consultada en la creación de este curso y poder profundizar ciertos aspectos tratados aquí solo parcialmente, conviene pinchar el icono Referencias básicas. El icono Inicio le permite acceder a la página inicial de nuestro sitio WEB Crista-Mine desde la cual se accede a los otros cursos como son el de Cristalografía, el de Cristalografía Óptica, el de Mineralogía, el de Gemología y por supuesto este mismo de Mineralogía Descriptiva.
3. CLASIFICACIÓN DE MINERALES Los primeros intentos de clasificación de los minerales se remontan a los tratados clásicos de la antigüedad, tales como, por ejemplo el de Plinio el Viejo (Gayo Plinio Cecilio Segundo, siglo I dC). No obstante, los principios de la clasificación actual de los minerales, basados en la química de los minerales, fueron establecidos por el químico y mineralogista sueco Bercelus entre 1779 y 1848. El mismo concepto fue posteriormente desarrollado en la clasificación de minerales de J. D. Dana a mitad del siglo XIX, cuando todos los minerales fueron divididos en clases, en función de sus aniones o grupos de aniones predominantes. Versiones revisadas y actualizadas de esta clasificación siguen siend o las más usadas entre los mineralogistas de mayoría de los países y el manual de mineralogía basado en esta clasificación se ha convertido en un clásico, con ya más de 20 ediciones. El desarrollo de las técnicas de difracción de rayos X permitió que las estructuras cristalinas fueran conocidas y por lo tanto empleadas para las clasificaciones mineralógicas. La introducción de este criterio permite precisar y crear subdivisiones dentro de las clases definidas según criterios químicos. Tal es el caso de las divisiones dentro de la clase de los silicatos, basados en criterios cristalográficos. La utilización de los dos criterios el químico y el estructural son imprescindible hoy en día para cualquier clasificación mineralógica, pero no resuelve por ello todos los problemas. Así por ejemplo, un mineral tan importante como el cuarzo (SiO2) figura en algunas clasificaciones como un óxido, mientras que en otras aparece como un tectosilicato. En España, tradicionalmente, se ha venido utilizando, tanto a nivel universitario como en la ordenación de las colecciones de sus principales museos, la clasificación de Strunz basada en la clásica de J. D. Dana por lo que este sitio WEB seguirá, básicamente dicho criterio. Resumiendo en un cuadro los principales grupos de minerales obtenemos: 1. Elementos nativos 2. Sulfuros 3. Sulfosales 4. Óxidos (a) Simples y múltiples (b) Hidróxidos 5. Haluros 6. Carbonatos 7. Nitratos 8. Boratos 9. Fosfatos 10. Sulfatos 11. Wolframatos 12. Silicatos Ahora bien, existen otras muchas posibles clasificaciones de minerales, desarrolladas por distintos autores igualmente prestigiosos, tales como Kostov, Povarennykh etc., y de plena vigencia hoy en día.
2. DEFINICIONES BÁSICAS Suele ser muy complejo restringir la riqueza y diversidad de la naturaleza dentro de los límites cerrados de una simple definición. Esto es especialmente cierto e n el mundo de la mineralogía y frente a cualquier definición, por muy elaborada que parezca, siempre es posible encontrar casos y situaciones que parecen ponerla en duda. Es por ello que las definiciones de los conceptos de mineralogía descriptiva varían frecuentemente de un manual a otro, sin resultar ninguna totalmente convincente, por ello nos hemos limitado a presentar algunas definiciones tomadas de distintos autores y que nos parecen a priori válidas: Mineral - compuesto natural inorgánico, de estruct ura cristalina, formado como resultado de procesos geológicos. Conviene, igualmente, consultar la nueva definición de la Comisión de Nomenclatura Mineral y Nuevos Minerales y los comentarios de la misma. Especie mineral - individuos minerales que se caracterizan por una estructura cristalina determinada y por una composición química, que pertenecen a un rango de variaciones continuas y que se encuentran en equilibrio bajo unas condiciones termodinámicas determinadas.
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ELEMENTOS NATIVOS A esta clase pertenecen aquellos minerales compuestos básicamente por un único elemento químico. Solo unos 20 elementos de la tabla periódica han sido encontrados en la naturaleza en estado nativo. Estos elementos se dividen en tres subclases: los metales, los semimetales y los no metales.
repiten en el orden (ABAB...) y cada átomo tiene 8 vecinos cercanos. Los ejemplos característicos para este tipo de estructura son el hierro nativo puro y la especie de ferroniquel kamacita con una mezcla de Ni menor al 27 % en peso.
1. METALES NATIVOS Estructura Debido a su composición química sencilla y al enlace atómico de tipo metálico que presentan estos minerales, las estructuras de los metales nativos pueden describirse como simples empaquetamientos compactos de bolas de un mismo tamaño. A continuación se presentan tres ejemplos de estructuras de esta subclase de minerales. La mayoría de los metales nativos tiene una estructura cristalina denominada empaquetamiento cúbico compacto centrado en las caras, que se caracteriza por presentar caras paralelas a {111} según una secuencia (ABCABC...) y por pertenecer al grupo espacial Fm3m, tal como se ilustra en la figura siguiente.
El grupo del oro Los elementos del grupo del oro pertenecen al mismo grupo de la tabla periódica de elementos y por lo tanto presentan unas propiedades químicas parecidas. Todos son lo bastante inertes para ser encontrad os en la naturaleza en el estado nativo. Cuando no están combinados con otros elementos, los átomos de estos elementos están unidos en estructuras cristalinas con los enlaces metálicos relativamente débiles. El Au y la Ag poseen unos radios atómicos iguale s (1.44 Å) que dan lugar a la existencia de una solución sólida completa entre estos dos minerales nativos. Por el contrario el radio atómico del cobre es menor (1.28 Å) por lo que la solución sólida de cobre en oro y plata es limitada. El cobre nativo, a su vez, apenas presenta trazas de Au y Ag en solución sólida. Al tener unas estructuras cristalinas comunes los minerales de este grupo poseen propiedades similares. Son todos ellos relativamente blandos, maleables, dúctiles y séctiles. Como consecuencia de sus enlaces de tipo metálico son, igualmente, excelentes conductores térmicos y eléctricos, tienen brillo metálico y unos puntos de fusión relativamente bajos. Todos los minerales de este grupo son isométricos hexoctaedrales y tienen elevadas densidades debido al empaquetamiento cúbico compacto de sus estructuras. Grupo del platino Este grupo incluye al platino, al iridio, al paladio, al platiniridio y a la iridosmina, siendo los dos últimos, respectivamente, aleaciones de platino -iridio e iridio-osmio con empaquetamiento compacto hexagonal y pertenecientes al grupo espacial P6 3/mmc. El platino y el iridio ,por el contrario, presentan empaquetamientos cúbicos compactos y pertenecen al grupo espacial Fm3m, asemejándose a los metales del grupo del oro. Grupo del hierro Este grupo incluye al hierro nativo y dos aleaciones de hierro-níquel la kamacita y la taenita. El hierro puro y la kamacita, que contiene alrededor de 5.5% de peso de Ni, cristalizan según un empaquetamiento cúbico compacto centrado en el cuerpo y pertenecen al grupo espacial Im3m. La taenita, que presenta amplias variaciones en su contenido en Ni (de 27 a 65% en peso) presenta, por el contrario, un empaquetamiento cúbico compacto centrado en las caras y su grupo espacial es Fm3m. Los metales nativos del grupo del hierro apenas aparecen en la superficie terrestre, pero son muy comunes en meteoritos
Cada átomo de metal está rodeado por otros 12 átomos vecinos. Los minerales del grupo del oro, así como el platino, el iridio, la taenita (hierro con mezcla de níquel en más de un 27 % en peso) y otros metales nativos presentan esta estructura. Por el contrario el Mg, el Zn, el Cd y minerales del grupo del platino como como la iridosmina o el platiniridium presentan estructuras con empaquetamiento hexagonal compacto (ABAB...) donde cada átomo de metal está rodeado por 12 átomos vecinos.
El último tipo de estructura, presente en los metales nativos es el empaquetamiento cúbico compacto centrado en el cuerpo, donde las capas de átomos se
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férricos, suponiéndose que constituyen los principales componentes del núcleo de nuestro planeta.
La estructura del azufre se compone de anillos unidos por enlaces muy fuertes entre los 8 átomos de S en una mo lécula S8 (Fig. a). La celda de azufre ortorrómbico (Fig. b) está compuesta por 16 anillos y contiene un total de 128 átomos. Estos anillos se unen entre sí mediante fuerzas de Van der Waals, mucho más débiles que los enlaces intermoleculares. Una cantidad pequeña de Se puede sustituir los átomos de S en la estructura. El diamante presenta una estructura de átomos de carbono unidos entre sí mediante enlaces cov alentes muy fuertes y direccionales. Cada átomo de carbono aparece unido con otros cuatro átomos vecinos, situados en los extremos de un tetraedro regular.
2. SEMIMETALES NATIVOS Los semimetales nativos As, Sb, Bi son isoestructurales y cristalizan en el grupo espacial P3m. Sus enlaces entre átomos ya no son puramente metálicos, sino parcialmente covalentes. Dicha covalencia de los enlaces se explica por la posición de estos elementos en el grupo Va de la ta bla periódica. La figura siguiente representa la estructura del As y del Sb nativo.
En comparación con los metales nativos, los enlaces entre los átomos ya no son todos iguales. Aquellos relativamente más fuertes entre los cuatro átomos más cercanos da n lugar a una estructura en capas y la fácil exfoliación de minerales de este grupo según dirección perpendicular a {0001} se explica por la presencia de enlaces más débiles entre las capas estructurales. La covalencia de los enlaces explica también la me nor conductividad térmica y eléctrica de los minerales de este subgrupo respecto de los metales nativos.
Este tipo de estructura da lugar a unos planos {111} con elevada población atómica, separados p or espacios más anchos con la misma orientación. Esto explica la exfoliación del diamante según los planos {111}, coincidentes con las caras de un octaedro. La estructura del grafito está formada por anillos hexagonales, en los cuales cada átomo de carbono está vinculado con otros tres, situados en los vértices de un triángulo regular a su alrededor. Los anillos hexagonales forman capas en la estructura de grafito y la distancia entre dos capas paralelas es muy superior a la distancia entre átomos dentro de una capa. Estas capas están unidas entre sí por fuerzas débiles de Van der Waals.
3. NO METALES NATIVOS La estructura de los no metales nativos es muy diferente a la de los metales y semimetales. El azufre cristaliza habitualmente en el sistema ortorrómbico, los dos tipos polimorfos de azufre monoclínico son muy raros en la naturaleza, pero si se producen artificialmente.
La importancia de la estructura cristalina para las propiedades de minerales se manifiesta con los ejemplos del
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grafito y del diamante. Los dos son carbono puro, pero estos minerales no tienen nada más en común. El diamante es transparente e incoloro, el grafito es opaco y negro; el diamante es la sustancia más dura que se conoce, el grafito tiene la dureza más baja según la escala de Mohs; el diamante es un aislante perfecto por el contrario el grafito tiene una electroconductividad muy elevada, etc. Entre las propiedades comunes apenas destaca la exfoliación que se observa muy bien en ambos minerales.
Plata Cobre Grupo del platino Platino Hierro Grupo del hierro Kamacita Taenita Mercurio Semimetales Grupo del arsenico Arsénico Antimonio Bismuto No metales Azufre Diamante Grafito
4. ELEMENTOS NATIVOS MÁS IMPORTANTES Grupo Grupo del oro
Mineral Metales Oro
Formula Au
Ag Cu Pt Fe Fe, Ni Fe, Ni Hg As Sb Bi S C C
SULFUROS, SULFOSALES Y ANÁLOGOS Los sulfuros forman una clase importante de minerales, la mayoría de los cuales son importantes menas metálicas. Junto con los sulfuros se describirán en este apartado las sulfoarseniuros, los arseniuros, los telururos así como las sulfosales, minerales de estructuras similares, pero más raros.
Los minerales de esta clase son en su mayoría opacos, con colores vivos y con rayas de c olores característicos. Aquellos minerales no opacos ( cinabrio, rejalgar, oropimiente o esfalerita) tienen índices de refracción elevados y son transparentes, únicamente, en secciones finas. En la siguiente figura se presentan las composiciones químicas de algunos de los sulfuros más importantes.
1. SULFUROS Breve caracterización de los sulfuros
La fórmula general para sulfuros es XmZn, donde X representa el elemento metálico y Z el elemento no metálico. Los átomos de metales y del azufre en la estructura de sulfuros tienen un papel parecido, co mo se puede observar en las estructuras de la esfalerita y la wurtzita.
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Galena Greenockita Marcasita Molibdenita Niquelina Oropimente Pentlandita Pirita Pirrotina Rejalgar Skuterudita
PbS CdS FeS2 MoS2 NiAs As2S3 (Fe,Ni)9S8 FeS2 Fe1-xS AsS CoAs2-3
2. SULFOSALES Breve caracterización de las sulfosales Como sulfosales se clasifica un grupo de minerales bastante grande, que cuenta con unas 100 especies minerales. El término "sulfosal" proviene de la semejanza de esta estructura a la de las sales de ácidos con oxígeno, donde el oxígeno ha sido sustituido por azufre. Las sulfosales se distinguen de los sulfuros, sulfoarseniuros y arseniuros por su estructura. En los sulfuros los átomos de S y As tienen un papel parecido al d e los metales en la estructura, así por ejemplo la arsenopirita (FeAsS) puede ser interpretada como una marcasita con la mitad del azufre sustituida por arsénico. En las sulfosales, por el contrario, aparecen grupos aislados de complejos de arsénico o antimonio y azufre. La estructura de la proustita (Ag3(AsS3)) es un buen ejemplo de la de los minerales de esta subclase, en la cual se distinguen los grupos aislados AsS 3 como una unidad estructural independiente.
Muchos sulfuros tienen enlaces iónicos y covalentes, mientras que otros, presentan enlaces químicos de tipo metálico. Sulfuros más importantes Sulfuros y análogos Acantita Ag2S Arsenopirita FeAsS Bismutina Bi2S3 Bornita Cu5FeS4 Calcopirita CuFeS2 Calcosina Cu2S Cobaltita CoAsS Covellina CuS Cinabrio HgS Esfalerita (Zn,Fe)S Estannita Cu2FeSnS4 Estibina Sb2S3
Sulfosales más importantes Sulfosales Boulangerita Pb5Sb4S11 Bournonita PbCuSbS 3 Cilindrita PbFeSn4+4Sb3+2S16 Enargita Cu3(AsS4) Estefanita Ag5SbS4
Freieslebenita Jamesonita Pirargirita Polibasita Proustita Tennantita Tetraedrita
AgPbSbS 3 Pb4Fe(Sb3S7)2 Ag3(SbS3) (Ag,Cu) 3Sb2S11 Ag3(AsS3) (Cu,Ag,Fe,Zn) 12As4S13 Cu12(SbS3)4S
ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS óxidos simples, compuestos de un metal y oxígeno, presentan diferentes relaciones X/O (metal/oxígeno), tales
1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS ÓXIDOS A esta clase pertenecen aquellos elementos naturales en los que el oxígeno se combina con uno o más metales. Los
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como X 2O, XO, X2O3. Los óxidos múltiples presentan metales de distintos tamaños combinados con el oxígeno. Entre los óxidos figuran algunos minerales de gran valor económico, al ser algunas de las principales menas de hierro (hematites, magnetita), cromo (cromita), manganesio (pirolusita), estaño (casiterita) y uranio (uraninita). El tipo de vínculos entre los átomos de los óxidos es, normalmente, fuertemente iónico, en contraste con las estructuras de los sulfuros con vinculación iónica, covalente y metálica. Una de las primeras estructuras determinadas con rayos X por L. Bragg en 1916 fue la estructura de la cuprita (Cu2O) ilustrada en la figura siguiente:
la sección paralela a {111} esta estructura se parece mucho a la de los minerales del grupo de la hematites, pero en este caso las capas se observan con todas las posiciones octaédricas ocupadas por cationes Mg:
Las estructuras de los minerales del g rupo de la hematites (Fe2O3) se basan en un empaquetamiento compacto hexagonal de oxígeno con cationes de metales en coordinación octaédrica con ellos. A continuación se representa la estructura de los minerales de este grupo en dos proyecciones perpendicular (a) y paralela (b) al eje c. La estructura de la periclasa (MgO) es idéntica a la del
NaCl, perteneciendo al grupo espacial cúbico Fm3m. E n
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Además de la hematites, el corindón y la ilmenita presentan estructuras cristalinas similares. Las estructuras de los óxidos de tipo XO 2 son básicamente de dos tipos principales. Uno de ellos es la estructura del rutilo (TiO2), donde el catión Ti 4+está en coordinación octaédrica con los aniones de oxígeno. Las relaciones entre los radios atómicos Rx/Ro en los minerales con este tipo de estructura varían entre 0.732 y 0.414. Los minerales del grupo de rutilo tienen el grupo espacial P42/mnm. El rutilo presenta dos polimorfos la brookita y la anatasa con ligeras diferencias en sus estructuras. En la estructura de rutilo, el Ti 4+ se sitúa en el centro del octaedro de oxígeno y cada oxígeno está vinculado con cuatro cationes de titanio:
La fórmula general de los óxidos múltiples de este grupo es XY2O4, donde X representa un metal bivalente, e Y es un metal trivalente. Según el relleno de vacancias estructurales por cationes bi y trivalentes se distinguen dos tipos de estructuras de espinela: las espinelas normales e inversas. 2. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS HIDRÓXI DOS Las estructuras de los minerales de este grupo se caracterizan por la presencia de los grupos (OH) - o de moléculas del agua H 2O en sus estructuras. Es la presencia de los grupos (OH) - la que explica que los enlaces de este grupo sean, generalmente, más débiles que los de los óxidos. La estructura de la brucita consiste en cationes de Mg 2+ rodeados por 8 grupos (OH) - que forman un octaedro (corresponden a las bolas oscuras en la figura abajo). Estos octaedros forman capas unidas entre sí con enlaces débiles residuales.
La segunda corresponde a miner ales con cationes más grandes y ratios entre 0.732 y 1 que tienen una estructura próxima a la de la fluorita, en la cual cada catión está rodeado por 8 átomos de oxígeno, colocados en los vértices de un cubo alrededor del metal. Así son las estructuras de los óxidos de uranio, torio y cerio con valencia 4, minerales todos ellos muy importantes para la industria atómica. En los óxidos XO 2 de este grupo los aniones de oxígeno presentan una estructura próxima a un empaquetamiento cúbico compacto en dirección d e los planos (111) de la estructura. Los cationes son intersticiales a los átomos de oxígeno y ocupan zonas vacantes tetraédricas y octaédricas. En una celda de espinela de 8Å existen unas 32 posiciones octaédricas y otras 64 tetraédricas, entre ellas 16 o ctaédricas y 8 tetraédricas estarán ocupadas por cationes.
La gibbsita (Al(OH) 3) presenta una estructura muy parecida a la anterior. Con la entrada de un ca tión trivalente, un tercio de los octaedros de (OH) - quedan libres. Una capa estructural de gibbsita es equivalente a la de los minerales del grupo de la hematites. El tipo estructural de brucita se denomina trioctaédrico, mientras que el de gibbsita se conoce como dioctaédrico, en función de la cantidad de vacancias octaédricas ocupadas por cationes en cada una de las capas. Estos tipos estructurales son esenciales también para entender las estructuras de los filosilicatos. En la estructura del diásporo (AlO(OH)) los cationes de Al entran en los octáedros formados por el oxígeno y los grupos (OH) - formando un empaquetamiento compacto hexagonal. Las cadenas dobles de estos octaedros se orientan en paralelo al eje c del cristal. La goethita (FeO(OH)) es isoestructural con el diásporo.
3. OXIDOS E HIDRÓXIDOS MÁS IMPORTANTES
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Grupo Grupo de la hematites Grupo del rutilo
Grupo de la espinela
Mineral Óxidos Hematites Corindón Rutilo Pirolusita Casiterita Espinela Gahnita Magnetita Franklinita Cromita Uraninita Columbita Tantalita Crisoberilo Cuprita Zincita Ilmenita Hidróxidos Brucita Diásporo Estibiconita Goethita Manganita
Fórmula Fe2O3 Al2O3 TiO2 Mn4+O2 SnO2 MgAl2O4 ZnAl2O4 Fe2+Fe3+2O4 (Zn,Mn2+,Fe2+)(Fe3+,Mn3+)2O4 Cr2FeO4 UO2 (Fe,Mn)Nb 2O6 (Fe,Mn)Ta 2O6 BeAl2O4 Cu2O (Zn,Mn2+)O Fe2+TiO3 Mg(OH) 2 AlO(OH) Sb3+Sb5+O6(OH) Fe3+O(OH) Mn3+O(OH)
HALUROS sulfuros y óxidos del tipo XZ tales como la galena ( PbS), la alabandita (MnS) o la periclasa (MgO). Los haluros alcalinos, tales como CsCl, CsBr, CsI (ninguno de los cuales es un mineral natural) no comparten la estructura del NaCl y cristalizan con cationes metálicos en coordinación cúbica, con 8 vecinos próximos alrededor de cada catión y anión, formando una estructura denominada de tipo CsCl. El ratio atómico (Rx:Rz) es fundamental para determinar qué tipo de estructura tendrá un haluro alcalino XZ dado. Otro tipo de estructura muy importante dentro de esta clase de minerales es la de la fluorita (CaF2), propia de los haluros XZ 2, así como de algunos óxidos, tales como la uraninita (UO2) o la torianita (ThO2). En este tipo de estructura, los iones de Ca se encuentran en las esquinas y centros de caras de una celda cristalina cúbica y tienen coordinación 8, mientras que los iones de F se sitúan en los centros de tetraedros formados por cuatro cationes de Ca.
1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS HALUROS La clase química de halur os se caracteriza por la preponderancia de halógenos electronegativos tales como Cl-, Br-, F- o I-. Estos iones poseen grandes radios iónicos, tienen una carga de -1 y se polarizan fácilmente. Cuando se combinan con cationes relativamente grandes poco polarizados y de valencia baja, tanto cationes como aniones tienen las características de unos cuerpos esféricos prácticamente ideales. El enpaquetamiento de estas unidades esféricas da lugar a unas estructuras de máxima simetría. La estructura de la halita (NaCl), fue la primera estructura determinada con difracción de rayos X por W. H. y W. L. Bragg en 1913.
La distribución de iones demostró que no exist en moléculas en la estructura del NaCl. Cada catión y cada anión están rodeados por 6 vecinos próximos en coordinación octaédrica. Muchos otros haluros de tipo XY presentan también esta estructura, como en el caso de la silvina (KCl), de la carrobiita (KF) y de la cloroargirita (AgCl). Otros minerales que tienen una estructura similar son algunos
Las cargas electrostáticas débiles se distribuyen por toda la superficie de los iones asimilables a esferas, siendo por lo tanto los haluros un perfecto ejemplo de enlaces puramente iónicos.
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Los haluros isométricos (tipo XY) tienen una dureza relativamente baja y puntos de fusión de moderados a elevados. La conductividad eléctrica de los haluros se debe a la movilidad de los iones y no a migraciones de electrones, por ello los haluros presentan una baja co nductividad en estado sólido, aumentando considerablemente por calentamiento, hasta llegar a una excelente conductividad en estado fundido. Cuando los iones de halógenos se combinan con cationes más pequeños y más fuertemente polarizados que los metales alcalinos, se forman estructuras de simetría más baja, con los enlaces predominantemente covalentes. En las estructuras de este tipo, el agua o el grupo hidroxilo son
componentes significativos, como en el caso de la atacamita (Cu2Cl(OH)3). 2. HALUROS MÁS IMPORTANTES Mineral Atacamita Bromargirita Carnalita Fluorita Halita Silvina
Formula Cu2+2Cl(OH)3 AgBr KMgCl3·6H2O CaF2 NaCl KCl
CARBONATOS 1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS CARBO NATOS Los carbonatos sin grupos (OH) agrupan un gran número de especies minerales que corresponden a los carbonatos de los metales bivalentes. Es característico que los iones con radios menores que los de Ca forman amplias series isomorfas de minerales que cristalizan en el sistema hexagonal (R3c), mientras que los iones con radios mayores que los de Ca forman carbonatos del sistema rómbico. El carbonato de calcio, por su parte, es dimorfo, es decir, puede cristalizar en uno y otro sistema. Los grupos trigonales CO3 son las unidades base de la estructura de carbonatos. La estructura cristalina de la calcita está representada:
Si se comprime la estructura cúbica de NaCl a lo largo del eje ternario hasta que los ángulos comprendidos entre las caras sean de 101º55' se obtendrá la estruct ura romboédrica centrada en las caras de la calcita, donde los iones de Ca
ocuparán las posiciones de la Na, mientras que los grupos CO3 ocupan los lugares de Cl. Así, la estructura de la calcita corresponde a un empaquetamiento cúbico compacto, algo deformado.
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la sustitución recíproca de Mg, Zn, y Fe 2+. Exactamente de la misma manera, los carbonatos de Fe2+y Mn2+forman una serie continua de mezclas isomorfas. Por lo que se refiere a Ca, debido a la sensible diferencia que existe entre la magnitud de su radio iónico y los cationes anteriores (con la excepción de Mn2+), este elemento no puede formar más que sales dobles con ellos. Los iones de calcio y magnesio (u otros cationes pequeños) se disponen en las estructuras cristalinas, alternativamente, a lo largo del eje ternario. Es por ello que la simetría de las sales dobles de carbonatos es menor.
La estructura del aragonito, modificación rómbica del CaCO3, se distingue de la estructura de la calcita únicamente por el hecho de que los iones de Ca y los grupos (CO3)2- adoptan la forma hexagonal más densa. Ello se debe a la simetría pseudohexagonal de las maclas cíclicas del aragonito. Tanto en la estructura de calcita, como en la del aragonito, cada grupo (CO3)2- está rodeado por seis iones de calcio. A juzgar por la diferencia de los pesos específicos, la estructura cristalina del aragonito es más compacta que en la calcita. Otra particularidad característica de los carbonatos sin grupos (OH) consiste en su tendencia de formar mezclas isomorfas y sales dobles. En la serie de la calcita se verifica Grupo
Grupo de la calcita (hexagonales, R3c)
Grupo de la dolomita (hexagonales, R3) Grupo del aragonito (ortorrómbicos, Pmcn)
Carbonatos con grupos (OH) (monoclínicos, 2/m)
2. CARBONATOS MÁS IMPORTANTES
Mineral Calcita Magnesita Siderita Rodocrosita Smitsonita Esferocobaltita Dolomita Ankerita Aragonito Witherita Estroncianita Cerusita Auricalcita Azurita Malaquita Rosasita
Formula CaCO3 MgCO3 FeCO3 MnCO3 ZnCO3 CoCO3 CaMg(CO 3)2 Ca(Fe,Mg, Mn)(CO 3)2 CaCO3 BaCO3 SrCO3 PbCO3 (Zn,Cu2+)5(CO3)2(OH)6 Cu3(CO3)2(OH)2 Cu2CO3(OH)2 (Cu,Zn) 2(CO3)(OH)2
NITRATOS los demás enlaces posibles en el cristal. Estos grupos se combinan en proporción 1/1 con cationes monovalentes, formando minerales isoestructurales con los carbonatos. Así la nitratina (NaNO 3) tiene dos polimorfos, isoestructurales con la calcita y el aragonito, mientras que el salitre (KNO3) presenta la estructura del aragonito.
1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS NITRA TOS Los nitratos, en tanto que sales del ácido ní trico HNO 3, son fácilmente solubles en agua y se propagan en las formaciones contemporáneas de los desiertos cálidos, donde aparecen casi en exclusiva. El nitrógeno que presentan es de origen atmosférico. Las estructuras de los minerales de este grupo so n muy parecidas a las de carbonatos, con el grupo triangular plano NO3 cumpliendo un papel equivalente al del grupo CO3. El ion N 5+, fuertemente cargado y polarizado, une los tres átomos de oxígeno que le rodean en un grupo compacto, siendo los enlaces entre iones de este grupo más fuertes que
2. NITRATOS MÁS IMPORTANTES Mineral Nitrato de sodio (nitratina o salitre de Chile) Nitrato de potasio (salitre)
Formula NaNO3 KNO3
BORATOS 1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS BORATOS En la estructura cristalina de los boratos, los grupos BO3 pueden polimerizarse (de manera análoga a la polimerización de los grupos tetraédricos SiO4 en los silicatos), formando cadenas, capas y grupos múltipl es aislados. Este fenómeno se explica por las propiedades del pequeño ion B 3+, que normalmente coordina tres aniones de oxígeno en un grupo triangular, de tal manera que cada oxígeno tiene una valencia libre. Esto permite a un anión de oxígeno estar entrelazado con dos boros, uniendo los grupos triangulares de BO3 en las unidades estructurales más complejas (triángulos dobles, círculos triples, cadenas y capas).
Gracias a su radio iónico, que está al límite de la estabilidad de coordinación triple, el b oro se encuentra también en coordinación 4, formando grupos tetraédricos. Aparte de los grupos BO3 y BO4, los boratos naturales pueden contener grupos complejos iónicos, tales como
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[B3O3(OH)5]-2 o [B4O5(OH)4]-2, como en el caso de bórax (Na2B4O5(OH)4 .8H2O) cuya estructura está representada en la siguiente figura.
2. BORATOS MÁS IMPORTANTES Mineral Kernita Bórax Ulexita Colemanita
Formula Na2B4O6(OH)2.3H2O Na2B4O5(OH)4.8H2O NaCaB5O6(OH)6.5H2O Ca2B6O11.5H2O
FOSFATOS, ARSENIATOS y VANADATOS piromorfita dentro del grupo del apatito. La piromorfita (Pb5(PO4)3Cl), la mimetita (Pb5(AsO4)3Cl) y la vanadinita (Pb5(VO4)3Cl) son isoestructurales, pudiendo existir todos los grados de sustitución entre los compuestos puros. En la estructura del apatito (Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)) que es el fosfato más importante y abundante, los oxígenos de los grupos (PO 4) están enlazados con el Ca en posiciones estructurales diferentes. En una de esas posiciones, el Ca posee coordinación irregular 9. Cada flúor (o Cl o OH) se encuentra en un triángulo con tres calcios. El apatito presenta soluciones sólidas tanto respecto a sus aniones, como respecto a sus cationes. El (PO4) puede ser sustituido por (AsO4) o (VO4), como indicamos anteriormente, pero también, en parte, por grupos tetraédricos (CO3OH), dando lugar al carbonatoapatito, (Ca5F(PO4,CO3OH)3). Pequeñas cantidades de (SiO4) y (SO4) pueden estar presentes en sustitución del (PO4). Estos tipos de sustitución pueden acoplarse con otras sustituciones catiónicas en el apatito a fin de mantener la neutralidad eléctrica de la estructura. Así el F puede ser reemplazado por (OH) o por Cl, produciendo respectivamente el hidroxilapatito (Ca5(PO4)3(OH)) y el clorapatito (Ca5(PO4)3Cl). Los iones Mn5+y Sr2+ pueden, a su vez, reemplazar al Ca. Esas sustituciones iónicas complejas son típicas de los fosfatos y suponen, en general, relaciones químicas y estructurales bastante complicadas.
1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS FOSFA TOS, ARSENIATOS Y VANADATOS El fosfato pentavalente, P 5+, posee un radio iónico tan solo ligeramente mayor que el del azufre hexavalente, S 6+ formando, por lo tanto, un grupo iónico tetraédrico con el oxígeno (PO4)3-. Todos los fosfatos poseen este anión complejo como unidad estructural fundamental.
En cuanto a los iones pentavalentes de arsénico y vanadio forman estructuras similares (AsO4)3- y (VO4)3- en los arseniatos y vanadatos. Los iones P 5+, As5+y V5+, con radios iónicos relativamente similares, pueden sustituirse mutuamente en los grupos aniónicos. Este tipo de sustitución se aprecia especialmente en la serie de la Grupo Grupo del apatito
2. FOSFATOS, ARSENATOS Y VANADATOS MÁ S IMPORTANTES
Mineral Apatito Mimetita Piromorfita Vanadinita
Formula Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) ClPb5(AsO4)3 ClPb5(PO4)3 ClPb5(VO4)3
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Grupo de la vivianita
Eritrina Vivianita Adamita Ambligonita Autunita Brasilianita Carnotita Childrenita Conicalcita Descloizita Escorodita Escorzalita Lazulita Litiofilita Monacita Torbernita Trifilita Turquesa Variscita Wavelita
Co3(AsO4)2.8H2O Fe2+3(PO4)2.8H2O Zn2(AsO4)(OH) (Li,Na)AlPO 4(F,OH) Ca(UO2)2(PO4)2.10-12H2O NaAl3(PO4)2(OH)4 K2(UO2)2(VO4)2.3H2O Fe2+Al(PO4)(OH)2.H2O CaCu2+(AsO4)(OH) PbZn(VO 4)(OH) Fe2+AsO4.2H2O 2+ (Fe ,Mg)Al2(PO4)2(OH)2 MgAl2(PO4)2(OH)2 LiMn2+PO4 (Ce,La,Nd,Th,Y)PO 4 Cu2+(UO2)2(PO4)2.8-12H2O LiFe2+PO4 CuAl6(PO4)4(OH)6.4H2O AlPO4.2H2O Al3(PO4)2(OH,F)3.5H2O
SULFATOS y CROMATOS 1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS SULFA TOS Y CROMATOS El grupo aniónico SO4 es la unidad fundamental de la estructura de los sulfatos. Mie ntras que en los sulfuros aparecen unos aniones S 2- de gran tamaño, en los sulfatos el azufre tiene el carácter distinto. El átomo de S posee seis electrones en su capa exterior que pueden ser "arrancados", produciéndose un catión S 6+, de pequeño radio iónico y con carga y polarización fuertes. El ratio de radios iónicos del S 6+ y del oxígeno indica la estabilidad de la coordinación 4 para este grupo. Unos enlaces covalentes muy fuertes unen el oxígeno y el azufre en el grupo SO4. Los sulfatos más importa ntes y abundantes en la naturaleza son los miembros del grupo de la barita, con cationes grandes bivalentes, coordinados con grupos SO4. Parte de la estructura de barita está ilustrada en la siguiente figura:
El yeso es el sulfato hidratado más importante. La estructura del yeso consiste en capas paralelas al plano (010), consistentes en grupos SO4 fuertemente entrelazados con cationes de Ca. Estas capas sucesivas están separan por agrupaciones de moléculas de H 2O. Los enlaces entre esas moléculas de H 2O y las capas vecinas son muy débiles, lo que explica la excelente exfoliación del yeso.
Cada átomo de bario está coordinado con 12 oxígenos, pertenecientes a siete grupos distintos SO4. Estructuras de este tipo han sido también halladas en manganatos (con grupos tetraédricos MnO4) y cromatos (con grupos tetraédricos CrO4) que contienen cationes grandes. La anhidrita (CaSO4) tiene una estructura muy diferente a la de la barita, gracias al menor tamaño de Ca 2+
2. SULFATOS Y CROMATOS MÁS IMPORTANTES
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Mineral
Grupo de la barita
Formula Anhidros Anglesita Barita Celestina Anhidrita Crocoita Glauberita Hidratados y básicos Alunita Antlerita Calcantita Creedita Linarita Yeso
PbSO4 BaSO4 SrSO4 CaSO4 PbCrO4 Na2Ca(SO4)2 K2Al6(SO4)4(OH)12 Cu3SO4(OH)4 Cu2+SO4.5H2O Ca3Al2SO4(F,OH)4·2H2O PbCu2+3(SO4)(OH)4 CaSO4.2H2O
WOLFRAMATOS Y MOLIBDATOS procesos de diferenciación geoquímica, a menudo, separan estos dos elementos, así que los wolframatos y molibdatos puros (sin mezclas del componente contrario) no son raros en la naturaleza. En los minerales secundarios, estos dos elementos suelen formar soluciones sólidas de minerales. Los minerales de esta clase pertenecen básicamente a dos grupos isoestructurales. El grupo de la wolframita ((Fe,Mn)WO 4) contiene minerales con cationes bivalentes relativamente pequeños, tales como Fe, Mn, Mg, Ni y Co. La solución sólida completa existe entre minerales de Fe y de Mn de este grupo. El grupo de la scheelita (CaWO 4) contiene los minerales con los cationes mayores, tales como Ca y Pb en coordinación 8 con los grupos WO 4 y MoO4. La estructura de scheelita se representada a continuación. Las sustituciones entre W y Mo y entre Ca y Pb dan lugar a la formación de las series parciales entre minerales de este grupo: scheelita (CaWO 4), powellita (CaMoO 4), stolzita (PbWO 4) y wulfenita (PbMoO 4).
1. CARACTERIZACIÓN DE WOLFRAMATOS Y MOLIBDATOS Los iones W 6+ y Mo6+ son considerablemente más grand es que S6+ y P5+. Por ello, cuando estos iones entran en los grupos anisodésmicos con oxígeno, los cuatro iones de oxígeno no se colocan en los vértices de un tetraedro regular (como en el caso de los sulfatos y fosfatos), sino forman unos grupos ligeramente elongados en la dirección del eje c.
2. WOLFRAMATOS IMPORTANTES Mineral Wolframita Scheelita Stolzita Powellita Wulfenita
La igualdad de los radios iónicos de W 6+ y Mo6+ permite la sustitución ilimitada de uno a otro en las estructuras cristalinas de estos minerales. Pero, en la naturaleza, los
Y
MOLIBDATOS
MÁS
Formula (Fe,Mn)WO 4 CaWO4 PbWO4 CaMoO4 PbMoO4
NESOSILICATOS entre los tetraedros aislados de SiO 4 se observan las vacancias de dos tipos, rellenos por los cationes de los metales bivalentes (posición A) y trivalentes (posición B): El empaquetamiento atómico de las estructuras de los nesosilicatos es generalmente denso lo que justifica el alto peso específico y densidad de los min erales de este tipo.
1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS NESOSI LICATOS Los nesosilicatos presentan tetraedros de SiO 4 unidos entre sí con enlaces iónicos por medio de cationes intersticiales cuyos tamaños relativos y cargas determinan las estructuras de los compuestos. Un ejemplo de la estructura de los nesosilicatos es la estructura de los minerales del grupo del granate, donde
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Igualmente la estructura atómica de los nesosilicatos con tetraedos libres provoca un hábito cristalino equidimensional sin direcciones de exfoliación marcadas. Contrariamente a otros silicatos no son habituales las sustituciones de los tetraedros de SiO 4 por cationes Al 3+. 2. NESOSILICATOS MÁS IMPORTANTES Son minerales relativamente abundantes destacando los siguientes:
Grupo Grupo de la fenaquita
Olivinos
Granates
Grupo Al 2SiO5
Humitas
Mineral Fenaquita Willemita Fayalita Forsterita Tefroita Liebenbergita Almandino Andradita Espesartina Grosularia Piropo Uvarovita Calderita Goldmanita Hibschita Katoita Kimzeyita Majorita Schorlomita Knorringita Circón Topacio Estaurolita Datolita Esfena Cloritoide Euclasa Andalucita Sillimanita Cianita Concrodita Norbergita Humita Clinohumita
SOROSILICATOS 1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS SOROSI LICATOS Los sorosilicatos se caracterizan por presentar grupos tetraédricos de SiO 4 compartiendo un oxígeno en el vértice común formándose un empaquetamiento de tipo Si 2O7.
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Formula Be2SiO4 Zn2SiO4 Fe2SiO4 Mg2SiO4 Mn2+2SiO4 (Ni,Mg) 2SiO4 Fe3Al2(SiO4)3 Ca3Fe2(SiO4)3 Mn3Al2(SiO4)3 Ca3Al2(SiO4)3 Mg3Al2(SiO4)3 Ca3Cr2(SiO4)3 (Mn2+,Ca)3(Fe3+,Al)2(SiO4)3 Ca3(V,Al,Fe 3+)Cr2(SiO4)3 Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x Ca3(Zr,Ti)2(Si,Al,Fe3+)3O12 Mg3(Fe,Al,Si) 2(SiO4)3 Ca3Ti4+2(Fe3+2,Si)3O12 Mg3Cr2(SiO4)3 Zr(SiO4) Al2SiO4(F,OH)2 (Fe2+,Mg,Zn) 2Al9(Si,Al)4O22(OH)2 CaB(SiO 4)(OH) CaTiSiO 5 (Fe,Mg) 2Al4O2(SiO4)2(OH)4 BeAlSiO 4(OH) Al2SiO5 Al2SiO5 Al2SiO5 Mg5(SiO4)2(OH,F)2 Mg3(SiO4)(F,OH) 2 Mg7(SiO4)3(F,OH)2 Mg9(SiO4)4(F,OH)2
La mayor parte de los minerales de este grupo son relativamente raros con la excepción de la epidota y la idocrasa. Grupo
Grupo de la epidota
2. SOROSILICATOS MÁS IMPORTANTES
Mineral Idocrasa Prehnita Hemimorfita Lawsonita Clinozoisita Epidota Allanita Dissakita Dollaseita Hancockita Khristovita Mukhinita Piemontita Strontiopiemontita Zoisita
Fórmula (Ca10Mg2Al4Si2O4)3(Si2O7)2(OH)4 Ca2Al2Si3O10(OH)2 Zn4(Si2O7)(OH)2.H2O CaAl2(Si2O7)(OH)2.H2O Ca2Al3(SiO4)3(OH) Ca2(Fe3+,Al)3(SiO4)3(OH) (Ce,Ca,Y) 2(Al,Fe2+,Fe3+)(SiO4)3(OH) Ca(Ce,La)MgAl 2(SiO4)3(OH) CaCeMg2AlSi3O11(F,OH)2 (Pb,Ca,Sr) 2(Al,Fe3+)3(SiO4)3(OH) (Ca,REE)REE(Mg,Fe 2+)AlMn 2+Si3O11(OH)(F,O) Ca2Al3V3+(SiO4)3(OH) Ca2(Al,Mn3+,Fe3+)3(SiO4)3(OH) CaSr(Al,Mn 3+,Fe3+)3Si3O11O(OH) Ca2Al3(SiO4)3(OH)
CICLOSILICATOS 1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS CICLOSI LICATOS Los ciclosilicatos están formados por por anillos de tetraedros entrelazados de SiO 2 con una relación Si/O = 1/3, presentándose tres posibles configuraciones: El anillo Si 3O9 es muy raro, apareciendo solo en el caso de benitoita (BaTiSi3O9). El anillo Si 4O12 es igualmente raro, observándose en el caso de la pagodita (Ca2Cu2Al2Si4O12(OH)6). El anillo Si6O18, por el contrario, es más habitual y está en la base de las estructuras de minerales más corrientes y usuales como el berilo y las turmalinas.
Generalmente los anillos de silicio - oxígeno no son polares, pero en el caso de las turmalinas la fuerza de los enlaces dirigidos hacia una cara no es la misma que la dirigida hacia la otra, mirando en una y otra dirección alternativamente en dirección del eje c.
En la estructura del berilo estos anillos aparecen dispuestos en hojas planas paralelas a {0001}. Estas hojas de iones Be y Al se encuentran entre las capas de los anillos. El Be (de coordinación 4) y el Al (de coordinación 6) conectan horizontal y verticalmente las capas. Los anillos silicio oxígeno se superponen de modo que correspondan los orificios centrales formándose, paralelamente al eje c, unos canales en los que pueden quedar retenidos iones, átomos neutros e incluso moléculas. En el caso del berilo aparecen (OH) -, H2O, F, He e iones de Rb, Cs, Na y K.
2. CICLOSILICATOS MÁS IMP ORTANTES
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Grupo
Turmalina
Mineral Axinita Berilo Cordierita Benitoita Pagodita Dioptasa Chorlo Dravita Elbaita Buergerita Chromdravita Feruvita Foitita Liddicoatita Olenita Povondraita Uvita
Fórmula (Ca,Fe2+,Mn)3Al2BSi4O16H Be3Al2(Si6O18) (Mg,Fe) 2Al4Si5O18.nH2O BaTiSi3O9 Ca2Cu2Al2Si4O12(OH)6 Cu2+SiO2(OH)2 NaFe2+3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4 NaMg3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4 Na(Li,Al) 3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4 NaFe3+3Al6(BO3)3Si6O21F NaMg(Cr,Fe 3+)6(BO3)3Si6O18(OH)4 Na(Fe2+,Mg)3(Al,Mg)6(BO3)3Si6O18(OH)4 [Fe2+2(Al,Fe3+)]Al6Si6O18(BO3)3(OH)4 Ca(Li,Al) 3Al6(BO3)3Si6O18(O,OH,F) 4 NaAl3Al6(BO3)3Si6O18(O,OH)4 NaFe3+3Fe3+6(BO3)3Si6O18(OH,O) 4 (Ca,Na)(Mg,Fe 2+)3Al5Mg(BO3)3Si6O18(OH,F)4
INOSILICATOS Anfíboles y piroxenos poseen propiedades cristalográficas, físicas y químicas muy parecidas. La mayor parte son monoclínicos pero ambos grupos poseen miembros ortorrómbicos. Los mismos cationes se presentan en ambos grupos pudiéndose establecer una relación entre series minerales de un grupo y otro. Así por ejemplo a la serie de los piroxenos enstatita ortoferrosilita podemos hacer corresponder la serie de los anfíboles cummingtonita - grunerita, igualmente ocurre con los piroxenos de la serie diópsido - hedenbergita con sus análogos anfíboles de la serie tremolita - actinolita etc. Minerales análogos de uno y otro grupo comparten el color, brillo y dureza, pero no así el peso específico o índice de refracción más bajo en los anfíboles debido a la presencia del grupo OH. Igualmente, presentan hábitos distintos, con los cri stales de piroxenos en forma de prismas gruesos mientras que los anfíboles tienden a formar cristales alargados de tipo acicular. Las siguientes figuras representan esquemáticamente las estructuras de piroxenos y anfiboles, con las cadenas o bandas de tetraedros SiO 4 y las vacancias de cationes, tanto como la influencia de la estructura cristalina de estos dos grupos de inosilicatos a la morfología de cristales (en sección perpendicular al eje c).
1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS INOSILI CATOS En los inosilicatos los tetraedros de SiO 4 se polimerizan formando cadenas simples al compartir O de los grupos adyacentes, obteniéndose relaciones Si/O = 1/3. Esta estructura es propia de los piroxenos.
Si además estas cadenas se unen lateralmente compartiendo más oxígenos se forman cadenas dobles con una relación Si/O = 4/11, característica estructura de los anfíboles.
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2. INOSILICATOS MÁS IMPORTANTES: Entre los numerosos minerales de este grupo cabe destacar: Grupo
Serie Enstatita ortoferrosilita
Piroxenos
Diópsido hedenbergita piroxenos sódicos
Piroxenoides
Cummingtonita grunerita Anfíboles
Tremolita - actinolita Anfíboles sódicos
Mineral Enstatita Hiperstena Ortoferrosilita Pigeonita Diópsido Hedembergita Augita Jadeita Egirina Espodumena Wollastonita Rodonita Pectolita Antofilita Cummingtonita Grunerita Tremolita Ferroactinolita Ferrohornblenda Glaucofana Riebeckita
Fórmula Mg2Si2O6 (Fe2+,Mg)2Si2O6 Fe2+2Si2O6 Ca0.25(Mg,Fe) 1.75Si2O6 CaMgSi2O6 CaFeSi2O6 (Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al) 2O6 Na(Al,Fe 3+)Si2O6 NaFe3+Si2O6 LiAlSi2O6 CaSiO3 MnSiO3 Ca2NaH(SiO 3)3 (Mg,Fe) 7Si8O22(OH)2 Mg7Si8O22(OH)2 (Fe2+,Mg)7Si8O22(OH)2 Ca2Mg5Si8O22(OH)2 Ca2(Fe2+,Mg)5Si8O22(OH)2 Ca2(Fe2+,Mg)4Al(Si7Al)O22(OH,F)2 Na2(Mg,Fe2+)3Al2Si8O22(OH)2 Na2Fe2+3Fe3+2Si8O22(OH)2
FILOSILICATOS tetraedros a la misma altura que los oxígenos de los vértices no compartidos. En la estructura de la caolinita, entre las hojas, formadas por tetraedros SiO 4, se encuentran cationes de Al en coordinación octaédrica.
1. BREVE CARACTERIZACI ÓN DE LOS FILOSILICATOS Los minerales de este grupo presentan estructuras de tetraedros de SiO 4 en hojas de extensión indefinida en la que tres de los oxígenos están compartidos con tetraedros vecinos resultando una relación Si/O = 2/5, con simetría senaria en cada hoja.
Este grupo de minerales es especialmente importante al agrupar a la mayoría de los productos de meteorización de las rocas y por lo tanto a la mayoría de los constituyentes de los suelos. Aparecen igualmente como constituyentes de rocas tales como los esquistos y ciertas rocas ígneas (caso de las micas), así como son típicos productos de alteración de feldespatos, anfíboles, piroxenos, olivinos etc.
Por lo tanto son minerales de hábito hojoso o escamoso con una dirección de exfoliación dominante. Son blandos, de peso específico relativamente bajo, presentando laminillas de exfoliación flexibles e incluso elásticas. La mayoría de los minerales de este grupo poseen grupos OH localizados en el centro de los anillos senarios de
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sustituye por Ca y Mg. Su formula general es (K,H3O)(Al,Mg,Fe) 2(Si,Al)4O10[(OH)2.H2O] GRUPO CLORITAS: (Capas t - o - t) - (hoja simple octaédrica) - (capas t - o - t). GRUPO ESMECTITAS: (Capas t - o - t) - (capas de moléculas de H 2O) - (capas t - o - t). Las láminas de H 2O poseen iones intercambiables entre ellas. GRUPO SEPIOLITA: Capas t - o - t no regularmente definidas sino en franjas correspondientes a dos o tres cadenas de tipo anfibólico. Poseen moléculas de H 2O de coordinación así como de tipo zeolítico (pueden desprenderse).
2. UNIDADES ESTRUCTURALES BÁSICAS. Los filosilicatos poseen dos tipos de capas cuya disposición relativa varía entre los diferentes grupos Capa t: Capa tetraédrica (t: lámina de tetraedros SiO 4 enlazados). Capa o: Capa octaédrica (o: lámina octaédrica de XO 6, X normalmente Mg o Al). GRUPO SERPENTINA - CAOLINITA: Capas t - o enlazadas entre sí por fuerzas débiles Van der Walls. GRUPO PIROFILITA - TALCO: Capas t - o - t unidas por fuerzas débiles de Van der Walls. GRUPO MICAS: (Capas t - o - t) - (catión) - (capas t - o t). El Al sustituye al Si y la carga eléctrica libre es aprovechada por un catión enlazante. Si son dos Al los que sustituyen a dos Si sobrarán dos cargas y el catión enlazante, como por ejemplo el Ca, lo hace tan fuertemente que se pierde exfoliación y flexibilidad originándose las micas frágiles (ej. margarita). Las illitas son un conjunto de micas con menos Si sustituido por Al y con más agua. También parte del potasio se Grupo
Caolinita serpentina
Pirofilita - talco
Micas
Cloritas
Esmectitas
Vermiculita Sepiolita
Astrofilita
Apofilitas
3. MINERALES DE LA ARCILLA Es un término petrográfico que comprende a los filosilicatos alumínicos hidratados. El término caolín corresponde a la arcilla de mayor pureza (composición) en la caolinita. 4. FILOSILICATOS MÁS IMPORTANTES
Mineral Fórmula Antigorita (Mg,Fe2+)3Si2O5(OH)4 Crisotilo Mg3Si2O5(OH)4 Lizardita Mg3Si2O5(OH)4 Amesita Mg2Al(SiAl)O 5(OH)4 Dickita Al2Si2O5(OH)4 Caolinita Al2Si2O5(OH)4 Talco Mg3Si4O10(OH)2 Pirofilita Al2Si4O10(OH)2 Moscovita KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2 Flogopita KMg3Si3AlO10(F,OH)2 Biotita K(Mg,Fe 2+)(Al,Fe3+)Si3O10(OH,F)2 Lepidolita K(Li,Al) 3(Si,Al)4O10(F,OH)2 Margarita CaAl2(Al2Si2)O10(OH)2 Zinnwaldita KLiFe2+Al(AlSi3)O10(F,OH)2 Chamosita (Fe2+,Mg,Fe3+)5Al(Si3Al)O10(OH,O) 8 Clinocloro (Mg,Fe2+)5Al(Si3Al)O10(OH)8 2+ Ortochamosita (Fe ,Mg,Fe3+)5Al(Si3Al)O10(OH,O) 8 Pennantita Mn2+5Al(Si3Al)O10(OH)8 Aliettita Mineral arcilloso Montmorillonita (Na,Ca) 0.3(Al,Mg) 2Si4O10(OH)2.nH2O Nontronita Na0.3Fe3+2(Si,Al)4O10(OH)2.nH2O Saponita (Ca/2,Na) 0.3(Mg,Fe2+)3(Si,Al)4O10(OH)2.4H2O Sauconita Na0.3Zn3(Si,Al)4O10(OH)2.4H2O Estevencita (Ca/2)0.3Mg3Si4O10(OH)2 Minerales con fórmula general: (Mg,Fe 2+,Al)3(Si,Al)4O10(OH)2.4H2O Sepiolita Mg4Si6O15(OH)2.6H2O Paligorskita (Mg,Al) 2Si4O10(OH).4H 2O Astrofilita (K,Na) 3(Fe2+,Mn)7Ti2Si8O24(O,OH) 7 Cesio-kupletskita (Cs,K,Na) 3(Mn,Fe2+)7(Ti,Nb) 2Si8O24(O,OH,F) 7 Hidroastrofilita (H3O,K,Ca)3(Fe2+,Mn)5-6Ti2Si8O24(O,OH)31 Kupletskita (K,Na) 3(Mn,Fe2+)7(Ti,Nb) 2Si8O24(O,OH)7 Magnesioastrofilita (Na,K) 4Mg2(Fe2+,Fe3+,Mn)5Ti2Si8O24(O,OH,F) 7 Niobiofilita (K,Na) 3(Fe2+,Mn)6(Nb,Ti) 2Si8(O,OH,F) 7 Zircofilita (K,Na,Ca) 3(Mn,Fe2+)7(Zr,Nb) 2Si8O27(O,OH)7 Fluoroapofilita KCa4Si8O20(F,OH).8H 2O Hidroxiapofilita KCa4Si8O20(OH,F).8H 2O Natroapofilita NaCa4Si8O20F.8H2O Crisocola (Cu2+,Al)2H2Si2O5(OH)4.nH2O Prehnita Ca2Al2Si3O10(OH)2
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TECTOSILICATOS Los tectosilicatos presentan tetraedros de Si O4 unidos entre sí compartiendo oxígenos, formando un armazón tridimensional con enlaces fuertes, verificándose relaciones Si/O iguales a 1/2. La siguiente figura representa la estructura de la nefelina. Están marcados los tetraedros SiO 4 en las distintas posiciones estructurales (T1-T4), así como los cationes de metales alcalinos K y Na, que ocupan las posiciones vacantes de la estructura.
1. BREVE CARACTERIZACIÓN DE LOS TECTOSI LICATOS
2. TECTOSILICATOS MÁS IMPORTANTES Los minerales de este grupo son abundantes y representan cerca de un 64% de la cortez a terrestre, entre ellos se pueden destacar:
Grupo
(Subgrupo)
Grupo de la sílice
Feldespatos potásicos
Feldespatos
Plagioclasas
Feldespatoides
Escapolitas
Zeolitas
Mineral Cuarzo Tridimita Cristobalita Ópalo Danburita Microclina Ortoclasa Sanidina Albita Anortita Leucita Nefelina Sodalita Lazurita Petalita Marialita Meionita Wernerita Natrolita Chabazita Heulandita Estilbita Analcima
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Fórmula SiO2 SiO2 SiO2 SiO2.nH2O CaB2(SiO4)2 KAlSi3O8 KAlSi3O8 (K,Na)AlSi 3O8 NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8 KAlSi2O6 (Na,K)AlSiO 4 Na8Al6Si6O24Cl2 (Na,Ca) 8(AlSiO4)6(SO4,S,Cl)2 LiAlSi4O10 Na4(AlSi3O8)3(Cl2,CO3,SO4) Ca4(Al2Si2O8)3(Cl2,CO3,SO4) Ca4Al6Si6O24CO3 Na2Al2Si3O10.2H2O CaAl2Si4O12.6H2O CaAl2Si7O18.6H2O NaCa2Al5Si13O36.14H2O NaAlSi2O6.H2O
