mineralogia.pdf

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

Curso Geología, Docente

Wilver Morales Céspedes

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MINERALOGÍA •

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2.1 Origen y naturaleza de los minerales 2.2 Cristalografía y sistemas cristalinos. 2.3 Propiedades físicos y químicos de los minerales. 2.4 Estudio, reconocimiento y clasificación de los principales minerales petrográficos. GABINETE N° 02 Reconocimiento de minerales



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MINERALOGÍA •

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2.1 Origen y naturaleza de los minerales 2.2 Cristalografía y sistemas cristalinos. 2.3 Propiedades físicos y químicos de los minerales. 2.4 Estudio, reconocimiento y clasificación de los principales minerales petrográficos. GABINETE N° 02 Reconocimiento de minerales



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¿ QUE ES UN MINERAL? •

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Mineral es Mineral es aquella sustancia sólida, natural, natural, homogénea, de origen normalmente inorgánico, inorgánico, de composición química definida (pero variable dentro de ciertos límites) y cuyos átomos poseen una disposición ordenada. La clasificación de Strunz es un método generalmente generalmente aceptado para clasificar los minerales. En muchos casos desarrollan superficies planas conocidas como caras. caras. Si el mineral mineral ha sido capaz de crecer sin interferencias, pueden generar formas geométricas características, características, conocidas como cristales. cristales.



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¿QUE ES UNA ROCA? Las Rocas son un conjunto de Minerales. Así por ejemplo el Granito (Roca Ígnea Intrusiva) y esta formado por los minerales Cuarzo, Ortosa y Plagioclasas; las calizas están formadas por el mineral calcita



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La importancia de los minerales en el mundo Los minerales tienen gran importancia por sus múltiples aplicaciones en los diversos campos de la actividad humana. La industria moderna depende directa o indirectamente de los minerales; Ciertos materiales, como el yeso, son utilizados profusamente en la construcción. Los minerales que entran en la categoría de piedras preciosas o semipreciosas, como los diamantes, topacios, rubíes, se destinan a la confección de joyas. Los minerales son un recurso natural de gran importancia para la economía de un país, muchos productos comerciales son minerales, o se obtienen a partir de un mineral. Muchos elementos de los minerales resultan esenciales para la vida, presentes en los organismos vivos en cantidades mínimas.



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Obtención de sal

Elaboración de materiales Escayola

Halita Yeso

Obtención de metales Cemento Plomo

Calcita

Galena

Vidrio

Mercurio Cuarzo

Cinabrio

Industrias cerámicas

Arcilla Curso Geología, Docente

Lozas, ladrillos, azulejos Wilver Morales Céspedes

Joyería Oro

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Concepto de la Materia La materia puede ser considerada como todo aquello que tiene masa y peso, ocupa espacio requiere la acción de una fuerza para ser movida y está dotada de propiedades físicas y químicas” “ La materia puede presentarse en tres estados: gaseoso, líquido o sólido.” La diferencia entre un estado u otro radica en el movimiento o agitación térmica que sus partículas componentes (átomos, iones y moléculas) mantengan unos respecto a otros.”



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Composición de los minerales •

En la actualidad se conocen 118 elementos químicos. De ellos, solo 92 aparecen de forma natural. La mayoría consta de una combinación de dos o mas elementos para formar un compuesto químicamente estable. Los elementos se combinan entre si para formar una amplia variedad de sustancias mas complejas. La gran fuerza de atracción que unen los átomos se denomina enlace químico. Cuando su enlace químico reúne dos o mas elementos en proporciones definidas, la sustancia se denomina compuesto. La mayoría de minerales son compuestos químicos en proporciones definidas.



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Componentes

Impurezas

Cuarzo blanco Sustancia pura

Mezcla

Cuarzo ahumado

Propiedades Yeso

Disposición Minerales cristalizados Componentes ordenados

Cuarzo

Cristal de roca (óxido de silicio cristalizado) Sulfato de calcio

Óxido de silicio

DUREZA

Menor

Mayor Curso Geología, Docente


Minerales amorfos Componentes desordenados Ágata (óxido de silicio amorfo) @upnorte.edu.com


Origen y naturaleza de los minerales •

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origen y formación Gran parte de los minerales nació con la consolidación de la corteza terrestre, hace aproximadamente 4.000 millones de años, siendo parte del magma, que fue el material que generó los minerales y las rocas ígneas después de su enfriamiento.



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El origen de los minerales Requisitos - Componentes en cantidades apropiadas

Superficie terrestre: Cristalización de sustancias disueltas en agua

- Temperatura adecuada

Ejemplos: yeso, calcita

- Tiempo (miles de años) Estalactitas formadas por calcita

Interior de la corteza terrestre: Dentro de una masa de roca fundida Ejemplos: feldespato, olivino Olivino (arriba) y feldespato (abajo)

Dentro de la corteza terrestre: Rocas sometidas a altas presiones y temperaturas Ejemplo: moscovita Curso Geología, Docente


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ORIGEN DE LOS MINERALES •

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Las rocas y los minerales que las componen pueden tener varios orígenes: 1.0 MG: Enfriamiento, separación y consolidación de un material fundido, denominado magma: son los minerales magmáticos que forman las rocas magmáticas o ígneas. 1.1Rocas plutónicas: formadas a grandes profundidades (presión y temperatura alta) con una consolidación lenta que permite la formación de grandes cristales. 1.2Rocas hipabisales: formadas a profundidades intermedias, con descenso más rápido de la temperatura, por lo que los cristales formados son muy pequeños, al menos una parte de los minerales son criptocristalinos. 1.3Rocas volcánicas: formadas superficial o subsuperficialmente, con estructura vítrea en general.



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2.0 MF: Alteración de otro mineral preexistente a grandes presiones y/o temperaturas, sin que exista cambio de estado primitivo (sin fusión de los materiales): minerales y rocas metamórficos. 3.0 ALT: Alteración de otro material preexistente en condiciones de presión y temperatura próximas a las de la superficie terrestre: minerales de alteración y rocas sedimentarias. 3.1Rocas detríticas: la sedimentación se produce por disminución de la energía del agente transportante 3.2Rocas químicas: la sedimentación se produce por sobresaturación de una disolución (evaporación), o por precipitación debida a la formación de una sustancia insoluble al ponerse en contacto disoluciones diferentes. Las rocas son sedimentarias cuando al menos el 50% del material que lo constituyen se a formado como consecuencia de procesos químicos. 3.3Rocas orgánicas: en la sedimentación se acumulan restos vegetales o animales, produciéndose un depósito orgánico. Nota: dentro de las rocas metamórficas y sedimentarias, pueden aparecer y lo hacen con mucha frecuencia minerales de origen magmático.



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Yacimientos minerales

Explotaciones a cielo abierto

Obtención de los minerales

Terrazas

Minas subterráneas

Pozos

Galerías



Canteras: superficiales Cortas: alcanzan mayor profundidad @upnorte.edu.com

Un cristal se forma siempre por alguno de estos procesos:

1.- A partir de un material fundido que se enfría Fundido (estado líquido)

Solidificación

MAGMA

Estado sólido CRISTALES de MINERALES

2.- Por precipitación de sustancias disueltas Disolución (H2O + Soluto)

Precipitación

Estado sólido CRISTALES de MINERALES

3.- Por sublimación de gases Sustancia en estado gaseoso

Sublimación

Estado sólido


PROCESO DE FORMACIÓN: Consiste en la formación de la estructura cristalina (átomos ordenados). Y la presión, la temperatura y el tiempo son factores determinantes.

POR EVAPORACIÓN POR SUBLIMACIÓN POR ENFRIAMIENTO Curso Geología, Docente


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POR EVAPORACIÓN de soluciones acuosas en la superficie del suelo. Las aguas que se acumulan en cuencas sobre la superficie del suelo o ascienden a su superficie son todas ellas soluciones, es decir, contienen mineral de disolución. Las aguas que se acumulan en cuencas carentes de salida durante los periodos de lluvias poco frecuentes, se evaporan en cuestión de días, dejando un depósito de minerales. Como este proceso puede repetirse anualmente, se llegan a formar depósitos de espesores relativamente grandes Curso Geología, Docente


YESO @upnorte.edu.com


POR SUBLIMACIÓN: Cuando se evapora un gas que contiene uno o varios sólidos disueltos

AZUFRE



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POR ENFRIAMIENTO de los materiales contenidos en un magma. En este magma están todos o casi todos los elementos que existen en la Tierra. Las condiciones bajo las cuales la mezcla se enfría y cristaliza determinan en una gran medida la naturaleza de los minerales resultantes. Son muchos los factores que intervienen en este proceso, tales como la velocidad de enfriamiento, las variaciones de presión.



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Al existir variaciones de temperatura los minerales van a solidificarse, es decir se cristalizarán.

APATITO

MAGNETITA

ESFENA

CUARZO



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Propiedades de los minerales miner ales Las propiedades características, junto con la composición química, nos van a permitir diferenciar unos minerales de otros. • • • • • • • • • • •

Habito Forma Dureza Fractura- exfoliación Cohesión Peso especifico Punto de fusión Color Brillo Raya Diafanidad



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Luminiscencia Refracción Conductividad Magnetismo Piroelectricidad Piezoelectricidad Radioactividad @upnorte.edu.com


Los minerales minerales y su clasificación por propiedades •

Propiedades físicas y mecánicas

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Propiedades ópticas

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Propiedades eléctricas y magnéticas

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Propiedades químicas



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HABITO Apariencia externa de los monocristales y forma en que los cristales crecen juntos. Los más destacados son: Acicular: Cristales delgados, parecidos a agujas. Dendrítico: De aspecto similar a las ramas de las plantas. Laminar: En forma de hojas. Masivo: Compacto, irregular, sin aspecto definido.



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Laminar: mica

Acicular: cuarzo

Pirolusita: Dendrítico Curso Geología, Docente


Masivo: limonita @upnorte.edu.com


Habito de los cristales



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Blanco o amarillento

Amarillo latón

Es una propiedad que permite diferenciar a aquellos minerales que poseen un color característico, como el azufre o la malaquita. Pero existen otros minerales como, la blenda, que pueden Pirita presentar distintas Moscovita coloraciones. En este caso es importante la raya. Blanco

o transparente

Blanco o rosado

Olivino Curso Geología, Docente

Halita

Feldespato

Verde Variado

Negro

Arcilla

Biotita


Variado

Cuarzo @upnorte.edu.com


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Color

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Respecto al color se distinguen dos grupos de minerales:

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· los minerales idiocromáticos · los minerales alocromáticos. •

Se llama idiocromaticos a los minerales que tienen colores característicos relacionados con su composición. En este caso el color es útil como medio de identificación.



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Color

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Minerales idiocromáticos con colores distintos son por ejemplo: Mineral

Color

Magnetita

negro

Hematita

rojo

Epidota

verde

Clorita

verde

Lapis lazuli

azul oscuro

Turquesa

azul característico

Malaquita

verde brillante

Cobre nativo Curso Geología, Docente

rojo cobrizo Wilver Morales Céspedes

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Los minerales que presentan un rango de colores dependiendo de la presencia de impurezas o de inclusiones se llaman alocromáticos. A los minerales alocromáticos pertenecen por ejemplo:

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Feldespato potásico cuyo color varia de incoloro a blanco pasando por color carne hasta rojo intenso o incluso verde. Cuarzo: Cuarzo puro es incoloro. La presencia de varias inclusiones líquidas le da un color blanco lechoso. Amatista es de color púrpura característico que probablemente es debido a impurezas de Fe3+ y Ti3+ y la irradiación radioactiva. Corindón: Corindón puro es incoloro. Corindón portando cromo como elemento traza es de color rojo y se lo llama rubi. El safiro es una variedad transparente de corindón de varias colores. •

Por la existencia de minerales alocromáticos el color es un medio problemático para identificar un mineral.



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Raya es el color del polvo fino del mineral que

queda cuando se lo raya sobre una superficie blanca áspera. Aunque el mineral pueda cambiar de color, el de su raya es siempre igual. p.ej. un trozo de porcelana facilita el que separamos si nos encontramos ante un mineral de color propio o ajeno. El color de la raya del feldespato potásico siempre será blanca igualmente si es producido por un feldespato potásico incoloro, de color carne o verde. El color de la raya tiene importancia en la identificación de las menas. El color de la raya de magnetita es negra, de hematita es rojo cereza, de goethita es de color café.



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BRILLO Es el aspecto general de la superficie de un mineral cuando refleja la luz. Así se reconocen : Brillo metálico, que refleja fuertemente la luz. Vítreo: que tiene reflejo de vidrio. Sedoso: un aspecto fibroso y satinado. Submetálico Vidrio Adamantado Graso Resinoso Perlado Brillo vítreo: cuarzo lechoso Sedoso Mate

Brillo metálico: Pirita Curso Geología, Docente


Brillo sedoso: Sillimanita @upnorte.edu.com


BRILLO Brillo

Ejemplos / Descripción

Metálico

pirita, magnetita, hematita, grafito

semimetálico

uraninita (pechblenda, UO2), goethita

No-metálico Vítreo

cuarzo, olivino, nefelina, en las caras cristalinas, siderita

Resinoso

como la resina, p.ej. esfalerita.

Graso

grasoso al tacto: cuarzo, nefelina de brillo gris graso.

Oleoso

olivino.

Perlado

como el brillo de las perlas, p.ej. talco, biotita, siderita

Sedoso

como el brillo de seda: yeso de estructura fibrosa, sericita, goethita

Mate

como el brillo de la tiza

Adamantino brillante: diamante, rutilo



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La Dureza: Se define como la resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayada. Su determinación exacta es difícil.

Para identificar la dureza sigue siendo válida la escala de Mohs. Esta escala toma como referencia 10 minerales a los cuales se les asigna un número entero. Comparando sus durezas se puede determinar la de cualquier mineral. El mineral con número superior siempre raya a los inferiores (pero las variaciones de dureza entre cada uno de los minerales de la escala no son valores constantes).



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escala de Mohs DUREZA

MINERAL

MATERIAL QUE LO RAYA

1

TALCO

Uña o un palillo de dientes.

2

YESO

Uña o una punta de plástico.

3

CALCITA

Una moneda o un cuchillo de cocina.

4

FLUORITA

Un clavo de acero.

5

APATITO

Trozo de vidrio.

6

ORTOSA

Cortaplumas.

7

CUARZO

Lima de acero.

8

TOPACIO

Tela esmeril de calidad.

9

CORINDON

Raya todos los anteriores

10

DIAMANTE

Raya todos los minerales



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1

Se rayan con la uña

escala de Mohs

2 Talco Yeso

10 Diamante

3 Calcita

Corindón

9

4 Se rayan con la navaja

Fluorita Topacio Apatito

5

Ortosa

Cuarzo

8 7

Se rayan con un trozo de vidrio Curso Geología, Docente


6

Rayan el vidrio @upnorte.edu.com


2. YESO

1. TALCO

5. APATITO 3. CALCITA Curso Geología, Docente

4. FLUORITA Wilver Morales Céspedes

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6. ORTOSA

8.TOPACIO

7.CUARZO

10.DIAMANTE

9. CORINDÓN Curso Geología, Docente


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La Tenacidad: es la resistencia que opone un MINERAL a ser roto. Frente a la tenacidad, un mineral puede comportarse como tenaz o resistente o bien como frágil si se rompe con facilidad

Esta propiedad no tiene ninguna relación con la dureza (por ejemplo el diamante es el mineral más duro que se conoce pero debe tratarse con cuidado para evitar que se fragmente por un golpe).



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exfoliación

cuando un mineral se rompe DE FORMA REGULAR. Esta propiedad está íntimamente ligada a la estructura cristalina. Los planos de exfoliación representan las direcciones en las que los enlaces que unen a los átomos son relativamente débiles. La rotura de un mineral a lo largo de una superficie irregular se denomina fractura. Se llama

Exfoliación en láminas : MICAS

Exfoliación en cubos: HALITA

Exfoliación en romboedros: CALCITA Curso Geología, Docente


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Densidad o peso específico Cada mineral tiene un peso definido por centímetro cúbico; este peso característico se describe generalmente comparándolo con el peso de un volumen igual de agua; el número de masa resultante es lo que se llama 'peso especifico' o 'densidad' del mineral. Algunos ejemplos: Densidad en g/cm3


Mineral

2,65

Cuarzo

(>foto)

2,5

Feldespato

(>foto)

2,6-2,8

Plagioclasa

(>foto)

4,47

Baritina

(>foto)

4,9

Magnetita

(>foto)

5,0-5,2

Pirita

(>foto)

19,3

Oro

(>foto


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El volumen será: V = 40 cm3 – 30 cm3 = 10 cm3 Curso Geología, Docente


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Se someten los minerales y rocas a experimentos químicos para hacerlos reaccionar y averiguar así su composición.

Efervescencia en una roca caliza en contacto con un ácido fuerte (por ejemplo ác. clorhídrico o ác. sulfúrico) Curso Geología, Docente


La efervescencia es la formación de burbujas de gas por una reacción química. @upnorte.edu.com


Propiedades eléctricas y magnéticas •

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La condición de electricidad es relativa al tipo de enlace de los cristales. Minerales con enlace metálico son buenos conductores de electricidad. El magnetismo es una propiedad de algunos minerales de Fierro que atraen cualquier superficie imantada.



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Uso de estas propiedades •

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Básicamente consiste en utilizar alguna(s) de ella(s) para lograr reconocer minerales. En la práctica basta con utilizar a lo más cuatro para lograr el objetivo. Por otro lado, algunas de estas propiedades son poco utilizadas por lo complicado de verificar o poner en práctica el método adecuado.



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Otros características... •

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El sabor es una característica típica de algunos minerales. Algunos minerales logran adherirse medianamente a la lengua. El olor. El color de la llama de fuego Reacciones químicas provocadas por ácidos fuertes.



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Otros características...

Cristales de halita fácilmente reconocible por su sabor salado Curso Geología, Docente


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CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES Los minerales se pueden clasificar de muchas formas, pero las más habituales son:

Según el sistema cristalino (la forma de los cristales)

Según su composición química Curso Geología, Docente


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Según el sistema cristalino

Trigonal Monoclínico

Ortorrómbico Curso Geología, Docente

Triclínico Wilver Morales Céspedes

Tetragonal

Hexagonal

Cúbico @upnorte.edu.com


Sistemas Cristalinos Tridimensionales



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Sistema Cristalino

Ejes

Angulos entre ejes

Cúbico

a=b=c

α = β = γ = 90 °

Tetragonal

a=b≠c

α = β = γ = 90 °

Ortorrómbico

a≠b≠c≠a

α = β = γ = 90 °

Hexagonal

a=b≠c

α = β = 90 °; γ = 120°

Trigonal (o Romboédrica)

a=b=c

α = β = γ ≠ 90 °

Monoclínico

a≠b≠c≠a

α = γ = 90 °; β ≠ 90°

Triclínico

a≠b≠c≠a

α≠β≠γ α, β, γ ≠ 90°



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Redes espaciales (de Bravais) y sistemas cristalinos La superposición de los cinco tipos de redes planas da lugar a redes tridimensionales. Al hacerlo, se demuestra que sólo hay 14 redes tridimensionales que se conocen como redes de Bravais. La redes se clasifican en 7 sistemas cristalinos definidos por su simetría. Imagen: www.hiru.com/es/geologia/geologia Curso Geología, Docente


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Según su composición química Elementos nativos Sulfuros Haluros Óxidos Carbonatos Sulfatos y fosfatos Silicatos



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ELEMENTOS NATIVOS: Se encuentran sin combinar

cobre

oro

diamante

plata Curso Geología, Docente


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SULFUROS: También llamados menas metálicas, se utilizan para obtener metales

Calcopirita: cobre

Blenda: cinc

Cinabrio: mercurio Curso Geología, Docente

Pirita: azufre Wilver Morales Céspedes

Galena: plomo @upnorte.edu.com


HALUROS

HALITA

SILVINA Curso Geología, Docente


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ÓXIDOS

Hematites

Magnetita Curso Geología, Docente


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CARBONATOS: Reaccionan con los ácidos desprendiendo CO 2

Malaquita

Calcita

Siderita

Azurita Curso Geología, Docente


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SULFATOS Y FOSFATOS

Yeso

Baritina

Apatito Curso Geología, Docente


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SILICATOS

Mica

Ortosa

Olivino Curso Geología, Docente


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APLICACIONES A lo largo de la historia de la humanidad los minerales han sido de gran importancia para el desarrollo de las sociedades, y el uso de algunos de ellos como materia prima ha supuesto grandes cambios culturales y políticos. Desde el punto de vista económico podemos incluir los minerales en tres grandes grupos:

MINERALES INDUSTRIALES MENAS METÁLICAS PIEDRAS PRECIOSAS



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