Unidad Temática 2: Los minerales: estructura cristalina y vítrea. Clasificación de minerales, los principales minerales forzadores de rocas. Los minerales: Estructura cristalina y vítrea. Clasificación de minerales, los principales minerales formadores de rocas. • Un mineral es un cuerpo producido por procesos de naturaleza inorgánica, generalmente con una composición química definida y, si se forma en condiciones favorables (espacio, tiempo y reposo adecuados), una estructura atómica definida que se expresa en su forma cristalina y otras propiedades físicas características. • Suele presentarse en estado sólido y cristalino a la temperatura media de la Tierra, aunque algunos, como el agua y el mercurio, se presentan en estado líquido. • 1. Debe aparecer en forma natural • 2. Debe ser inorgánico • 3. Debe ser un sólido • 4. Debe tener una estructura interna ordenada: sus átomos deben estar dispuestos según un modelo definido. • 5. Debe tener una composición química definida que puede variar dentro de ciertos límites

Propiedades físicas de los minerales • Propiedades físicas diagnósticas: A. FORMA CRISTALINA: • es una expresión externa que refleja la estructura interna ordenada, aunque la mayoría de los minerales no refleja una forma externa cristalina. • Cuando en el proceso de formación no hay restricciones de espacio, esta situación da lugar a que la forma externa se manifieste. • Esta situación, sin embargo, no es la más frecuente y en general hay una competencia por el espacio y es entonces que rara vez la forma cristalina es visible a ojo desnudo FORMA CRISTALINA: Diamante y grafito Diamante: todos los átomos de C están unidos por enlaces covalentes en una estructura tridimensional compacto, que explica la gran dureza que mantiene, que es la máxima en la escala = 10

FORMA CRISTALINA: Diamante y grafito Grafito: los átomos de carbono se enlazan en láminas con fuerzas eléctricas muy débiles, que permiten que estas láminas se deslicen una sobre otras y lo hace blando y resbaladizo.

B. BRILLO: es la calidad de luz reflejada de la superficie de un mineral. Los tipos de brillo principales, son: • brillo metálico: con aspecto de metales: ej. pirita (SFe) y galena (SPb). • brillo no metálico: vítreo, graso, terrosos o mate: calcita (CO3 Ca), Cuarzo (Si O2), limonita C. DUREZA: • es una propiedad muy útil para el diagnóstico fundamentalmente se trata de la resistencia que presenta a ser rayado. Se determina frotando un mineral de dureza conocida contra otro de dureza desconocida.

D. CLIVAJE O EXFOLIACIÓN: • es la tendencia a romperse por planos, que coinciden con las uniones cristalinas más débiles. El caso más reconocido es el de las micas, que tiene clivaje en una dirección y como la escisión es extremadamente franca, se dice que su clivaje es perfecto

E. FRACTURA: • es la rotura del mineral a lo largo de superficies irregulares, que indica la ausencia de planos de debilidad. • La mayoría poseen una fractura irregular y algunos como el cuarzo poseen una fractura que recuerdan a un vidrio roto, se denomina fractura concoide

F. PESO ESPECÍFICO: • Cociente que representa el peso de un determinado volumen de mineral en relación con el mismo volumen de agua, que varía según sus componentes y estructura. Se expresa en tn/m3 Minerales ferromagnesianos : 2,7 – 4,5 Silicatos : 2,6 a 2,7 Minerales metálicos : 5,0 a 7,50 Oro : 19,30 Minerales con forma cristalina externa

Silicatos • Los silicatos constituyen más del 75% de la corteza terrestre. Todos los silicatos están compuestos por silicio y oxígeno. Estos elementos pueden estar acompañados de otros como aluminio, hierro, magnesio o calcio. • Los silicatos son sales del ácido silícico. Los silicatos, así como los aluminosilicatos, son la base de numerosos minerales que tienen al tetraedro de silicio-oxígeno (un átomo de silicio coordinado tetraédricamente a átomos de oxígeno) como su estructura básica: feldespatos, micas, arcillas Las arcillas • Las propiedades de los materiales sin cohesión (arenas, gravas, etc.) no dependen de la composición de sus materiales sino del tamaño de los granos • En materiales cohesivos como las arcillas ( < 2 .) dada la particular disposición de las cadenas de silicatos con relación al 0H- está situación es completamente distinta. Estructuras laminares: arcillas •

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La cantidad de agua adsorbida por los minerales arcillosos depende de la capacidad de intercambio catiónico y de la superficie específica (área / masa). Las moléculas de agua se une a la red de silicatos por enlaces dipolares débiles que favorecen tanto la agrupación de más moléculas (expansión) como su desplazamiento cuando se aplica una presión

El tipo de arcilla (composición mineralógica) es el factor que más influye en el comportamiento geotécnico de una arcilla – Plasticidad – Resistencia – Compresibilidad – Cambio de volumen Límites de consistencia y composición mineralógica, Day 1999

Cambios de volumen en función de la composición mineralógica

Arcillas Expansivas: montmorillonita

Propiedades de las arcillas • 1. Sensibilidad: relación entre la resistencia a la compresión simple de una muestra inalterada de arcilla y la resistencia de una muestra remoldeada. – Relación 2 a 4 >> sensibilidad normal – Relación 4 a 8 >> terrenos sensibles – Relación > 8 >> terrenos muy sensibles • Si la humedad natural de una arcilla está próxima al wL, en general presentan una sensibilidad muy alta • Actividad: cociente ente el IP y el porcentaje de partículas < a 0,002 mm. (fracción arcilla del terreno) • Skemton realizo un gráfico “actividad de las arcillas”

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Suceptibilidad: definida por Terzaghi como el cociente entre la resistencia al corte sin drenaje de una arcilla en su estado natural y la resistencia al corte de la misma arcilla después de ser amasada enérgicamente a humedad constante

Tixotropía: un material es tixotrópico si en reposo es sólido y si se agita se comporta como un líquido (coloide). Esta propiedad suele ser muy fuerte en las proximidades del LL y prácticamente nula en las cercanías del LP. Este proceso es iterativo

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Susceptibilidad

Arcillas

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Rápidas

Cuarzo

• En el caso de que todos los átomos de oxígeno estén compartidos, y por tanto la carga está neutralizada, se tiene una red tridimensional denominada sílice o dióxido de silicio, SiO2. Caliza = CO3 Ca

Yeso: SO 4 Ca

GÉNESIS u ORIGEN DE LOS MINERALES • 1. a partir de vapores, por condensación: depósitos de las fumarolas volcánicas • 2.a partir de líquidos fundidos por Solidificación de lavas y otros líquidos: minerales ígneos • 3. a partir de soluciones, por disminución de la solubilidad: precipitación en lagos, mares • 4. a partir de otros sólidos por recristalización (por acción térmica y por presión de carga): minerales metamórficos