UNIVERSIDAD ANDRÉS BELLO
FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE CIENCIAS DE LA TIERRA INGENIERÍA CIVIL EN MINAS
SILICATOS GRUPO DE LA SILICE SiO 2
PATRICIA ARANCIBIA SIMPERTIGUE
PROFESORA: IRENE ARACENA ASIGNATURA: ASIGNATURA: MINERALOGIA MINERALOGIA Y PETROLOGIA PETROLOGIA
INFORME VIÑA DEL MAR
MAYO 2013
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INTRODUCCIÓN A los Tectosilicatos pertenecen los minerales que forman ¾ partes de la corteza terrestre. Se caracterizan porque todos los tetraedros de silicio comparten sus vértices oxigeno con otros vecinos, dando lugar a una estructura con fuertes enlaces. Si ningún silicio es sustituido por otro ion, el armazón que forma la estructura tiene la composición SiO2 existiendo neutralidad de cargas. Cuando el Si4+ es sustituido por Al 3+ en el tetraedro de silicio, es necesario compensar las cargas mediante cationes intersticiales. Ello hace que el armazón de la estructura se abra dejando grandes posiciones intersticiales que son ocupadas por cationes. A altas temperaturas los Tectosilicatos tienen estructuras más expandidas y con la máxima simetría permitida por la unión de los tetraedros de silicio. A bajas temperaturas los Tectosilicatos tienden a contraerse ligeramente, reduciendo el tamaño de las cavidades intersticiales donde se situarían los cationes. La contracción está limitada, en alguna medida, por el tamaño de los cationes, la cual se consigue por la rotación de los tetraedros de silicio. Los Tectosilicatos agrupan a los siguientes minerales:
Grupo de la Sílice: Cuarzo; Tridimita; Cristobalita; Ópalo Grupo de los Feldespatos Grupo de los Feldespatoides Grupo de las Escapolitas Grupo de las Zeolitas
A continuación, en este informe daré información por extenso del Grupo de la Sílice.
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GRUPO SiO2
Grupo de la Sílice Cuarzo
Tridimita
Cristobalita
Ópalo
En este grupo se incluyen todos los minerales con una estructura de tetraedros SiO4, pero existen nueve formas diferentes en las cuales los tetraedros comparten todos los oxígenos construyendo una red tridimensional eléctricamente neutra. Estas nueve formas se conocen con el nombre de los polimorfos conocidos de la sílice: cuarzo, tridimita, cristobalita, estisovita, coesita y keatita. Además de estas nueve formas polimórficas existen otras dos sustituciones relacionadas con ellas: lechatelierita, que es un vidrio silícico de composición variable, y ópalo que es la forma de sílice hidratada amorfa. El cuarzo es el más abundante y aparece en todas las rocas. La tridimita y la cristobalita son frecuentes en rocas volcánicas. Las otras tres son productos que se sintetizan en el laboratorio. Las tres formas más frecuentes (cuarzo, tridimita y cristobalita) presentan dos modificaciones cada una: una de alta temperatura y otra de baja temperatura. La transformación ente dos modificaciones de cada especie es un fenómeno totalmente distinto al paso de una especie a otra y así los tres minerales están constituidos por tetraedros SiO4 enlazados de formas diferentes lo que explica la distinta simetría. Para que se produzca una transformación por ejemplo de cuarzo a tridimita los enlaces se tienen que romper y reconstruirse otro edificio estructural, por el contrario el cambio entre dos modificaciones y se produce sin romper los enlaces de los tetraedros, solo se altera la simetría siendo de simetría más elevada las modificaciones de alta temperatura y de menor simetría la o de baja temperatura. Por lo tanto, la transformación entre dos modificaciones térmicas se produce con gran rapidez a la temperatura de tránsito y el fenómeno es reversible mientras que los cambios entre los polimorfos son extraordinariamente lentos y son irreversibles, esto lo prueba la existencia de tridimita y cristobalita a temperatura ambiente.
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FICHA TÉCNICA Nombre: CUARZO Formula química: SiO2 Clase: Silicato Subclase: Tectosilicatos Color: Generalmente incoloro a blanco, frecuentemente coloreado por impurezas, pudiendo tomar entonces cualquier color. Raya: Blanca Brillo: Vítreo Dureza: 7 Peso específico: 2,65 Sistema Cristalográfico: Existen dos formas de cuarzo según su estructura: cuarzo- α y cuarzo-β. El cuarzo-α o bajo cuarzo puede existir hasta temperaturas de 573 °C, y cristaliza en el sistema trigonal y Sobre 573° C el cuarzo- α se transforma en cuarzo -β o alto cuarzo que cristaliza en el sistema hexagonal.
Figura 1: Cuarzo a de baja temperatura (izquierda), Cuarzo b de alta temperatura (derecha)
Ambiente de formación: El cuarzo es el componente fundamental de muchos tipos de rocas, especialmente de las rocas ígneas acidas, de ahí que sea tan frecuente y abundante, pero también en rocas sedimentarias y metamórficas por ser al mismo tiempo muy resistente. Es uno de los minerales más abundantes. Rocas ígneas (pegmatita, granito, granodiorita, cuarzodiorita, riolita, dacita), metamórficas (esquisto, gneis, cuarcita). En las rocas sedimentarias es un constituyente mayoritario de las rocas clásticas y puede servir como agente cementante. También se encuentra en depósitos de vena hidrotermales en cristales bien formados o como variedades masivas y microcristalinas. A menudo forma intercrecimientos con los feldespatos, como las mirmequitas (intercrecimiento cuarzo y plagioclasa) o la textura grafica (intercrecimiento de cuarzo y feldespato potásico) en pegmatitas y rocas graníticas. 4
Forma de presentarse: En cristales a veces de tamaños considerables, hexagonales, coronados por una pirámide trigonal. Su hábito lo hace inconfundible con la mayoría de los minerales. Usos: Ampliamente utilizado en la industria de la óptica, en aparatos de precisión y científicos, como relojes, microprocesadores y también para osciladores de radio. Esto es debido a las propiedades piezoeléctricas (genera un voltaje si lo sometemos a presión) y al comportamiento resonante (si se le somete a un impulso eléctrico vibra como un columpio a una frecuencia, de modo que si se le da un impulso de forma periódica, puede vibrar a una frecuencia muy precisa, con lo que se usa en relojes de cuarzo). También se usa como arena en morteros de hormigón, como polvo en fabricación de porcelanas, pinturas, papel de esmeril, pastillas abrasivas y como relleno de madera. Sus variedades coloreadas como piedras de adorno, siendo muy cotizados en joyería los ópalos de diversos colores (tripletes).También se usa para la datación de restos arqueológicos cerámicos y geológicos mediante la técnica de datación por Termoluminiscencia . Paragénesis : El cuarzo también es común en depósitos metalíferos hidrotermales y en rocas carbonatadas. Se asocia a Calcita y Tridimita, pero la asociación más conocida es la que forma con la roca de granito junto con las micas y feldespatos. Elementos Traza: Existe una gran variedad de formas del cuarzo a las que se les ha aplicado nombres distintos, a continuación algunas de estas:
Cuarzo Ahumado : Frecuentemente aparece en cristales de un color amarillo
ahumado a un color castaño casi negro. Su color oscuro se atribuye a la presencia de cantidades traza de iones Al 3+ que producen centros de color [AlO 4]4- por irradiación de cuarzo originalmente incoloro Amatista: Cuarzo coloreado con varias tonalidades de violeta, en cristales. Parece ser que la impureza que origina el color son pequeñas cantidades de hierro férrico. Cuarzo rosado: cristalino basto pero generalmente sin forma de cristal, de color rosa, rojo o rosado. A veces pierde algo de color al ser expuesto a la luz. Parece ser que el agente colorante es el Ti 4+ en pequeñas cantidades. Jaspe: Cuarzo microcristalino granular, mate, generalmente de color rojo por inclusiones de hematites. Crisoprasa: Calcedonia verde de manzana, coloreada por oxido de níquel. Cuarzo rutilado: Tiene agujitas muy finas de rutilo que lo atraviesan. Venturina : Cuarzo con escamas brillantes de minerales coloreados, como la hematites (roja) o la mica cromada (verde)
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Imagen al microscopio:
Figura 2: Imágenes superior izquierda y derecha Nicoles Paralelos del Cuarzo; Imágenes inferior izquierda y derecha Nicoles Cruzado del Cuarzo.
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FICHA TÉCNICA Nombre: TRIDIMITA Formula química: SiO2 Clase: Silicato Subclase: Tectosilicatos Color: Incoloro a blanco. Transparente a translúcido Raya: Blanca Brillo: Vítreo Dureza: 6,5 - 7 Peso específico: 2,26 Sistema Cristalográfico: Se encuentra en dos formas: Tridimita alfa, la cual cristaliza en el sistema hexagonal, y la Tridimita beta, la cual cristaliza en el sistema rómbico. Ambiente de formación: La Tridimita es abundante en ciertas rocas volcánicas silíceas como la riolita, la obsidiana, y la andesita, y por esta razón puede ser considerada como un mineral abundante. Generalmente aparece asociada a la sanidina y a la cristobalita. Se encuentra en los meteoritos pétreos y en los basaltos lunares. Paragénesis: Este mineral se encuentra asociado generalmente con calcita, ópalo, cristobalita, llenando cavidades de rocas efusivas. Usos: La Tridimita natural solo tiene interés científico y coleccionistico por su rareza. La Tridimita sintética entra en la composición de los refractarios siderúrgicos y en las cerámicas de elevada temperatura. Imagen al microscopio:
Figura 3: Cristales de tridimita en una matriz vítrea. Nicoles Paralelos
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FICHA TÉCNICA Nombre: CRISTOBALITA Formula química: SiO2 Clase: Silicato Subclase: Tectosilicatos Color: Blanca a blanco lechosa Raya: Blanca Brillo: Vítreo a graso Dureza: 6,5 Peso específico: 2,32 Sistema Cristalográfico: Se encuentra en dos formas: Cristobalita alfa, la cual cristaliza en el sistema tetragonal, y la Cristobalita beta, la cual es isométrica. En esta última se presentan anillos tetraédricos de seis miembros apilados paralelamente a {111} Ambiente de formación: La Cristobalita está presente en muchas rocas ígneas volcánicas silíceas, ya sea rellenando cavidades o como un sustituyente importante en las masas regulares. Es por tanto, un mineral abundante. Forma de presentarse: Esferulítico, arriñonado, fibroso, criptocristalina o en cristales dimorfos. Sus cristales proporcionan información fundamental sobre cómo se forman los cristales y como cambian en diferentes ambientes. Imagen al microscopio:
Figura 4: Nicoles Paralelos Cristobalita de cuarzo
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FICHA TÉCNICA Nombre: ÓPALO Formula química: SiO2•nH2O Clase: Silicato Subclase: Tectosilicatos Color: Incoloro, blanco tonalidades pálidas de amarillo, rojo, pardo, verde, gris, y azul. A veces tiene aspecto lechoso y opalescente, en ocasiones tornasolados. Raya: Blanca Brillo: Vítreo algo resinoso Dureza: 7 Peso específico: 1,9 - 2,3 Sistema Cristalográfico: Aunque el ópalo es esencialmente amorfo, se ha demostrado que posee una estructura ordenada. No es una estructura cristalina con átomos en una red regular tridimensional, sino que está formado por esferas de empaquetamiento compacto hexagonal y/o cubico. Ambiente de formación: Se puede encontrar depositado por las fuentes termales, a poca profundidad por agua meteóricas, o por soluciones hipógenas, de baja temperatura, encontrándose en nódulos concreciónales en algunas rocas sedimentarias. Se encuentra cubriendo y rellenando cavidades de rocas y puede reemplazar a la madera enterrada en la toba. Los mayores yacimientos de ópalo son caparazones silíceos de organismos que secretan sílice. Forma de presentarse: Se encuentra tapizando o rellenado cavidades de rocas o reemplazando a la madera. Los mayores yacimientos corresponden a caparazones silíceos de organismos marinos. Empleo: El ópalo es a menudo un elemento fosilizador de animales y plantas. Sirve además como materia prima en las industrias de la piedra tallada. Paragénesis: Se encuentra asociado con Calcedonia, Hialita, Tridimita rodonita, celestina, baritina, marcasita, pirita.
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Imagen al microscopio:
Figura 5: c) Microfacies globular del ópalo. Nicoles Paralelos d) Misma imagen con nicoles cruzados donde el ópalo isótropo presenta color negro.
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