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LOS MATERIALES DEL SISTEMA TIERRA: MINERALES Y ROCAS
Mara del Carmen Cabrera SantanaFrancisco Jos Prez Torrado
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
1. DEFINICIONES BSICAS
Cristal, mineral, vdrio
Roca, textura, paragnesis
Sistema, fase
2. CLASIFICACIN DE LOS MINERALES
Problemas taxonmicos y de nomenclatura
Criterios de clasificacin. La Clasificacin de Dana
Minerales formadores de rocas
3. CLASIFICACIN DE LAS ROCAS
Problemas taxonmicos y de nomenclatura
Los tres grandes grupos de rocas
El Ciclo Petrolgico moderno Tectnica de Placas
DEFINICIONES BSICAS - I
CRISTALSlido resultado del ordenamiento de tomos, iones o molculas que lo constituyen en las tresdimensiones del espacio. Guardan una relacin geomtrica definida, aunque puedan tenerimperfecciones
MINERALSustancia slida e inorgnica natural que posee una composicin qumica fija ovariable dentro de unos lmites estrechos y que posee un ordenamiento atmicotridimensional y sistemtico
MINERALOIDESlido o lquido natural inorgnico en estado amorfo
VDRIOLquido polimerizado inorgnico (natural o no) en estado amorfo
DEFINICIONES BSICAS - II ROCAAgregado natural, ms o menos coherente y multigranular, formado por uno o mscomponentes slidos (minerales, clastos, fsiles, etc). Una roca es un sistema termodinmicometaestable, cuyas fases minerales y sus relaciones texturales pueden reflejar los diferentesambientes fsico-qumicos por los que ha pasado el material hasta el momento actual
TEXTURAConjunto de factores geomtricos (tamao de grano, grado de cristalinidad, forma, etc.) definidos por losdiferentes componentes (minerales, clastos, fsiles, etc) de una roca
PARAGNESISAsociacin mineral estable en una determinada roca condicionada por similares condiciones fsico-qumicas (T, P, pH, Eh, etc)
FASEToda parte homognea de un sistema que puede extraerse de l mecnicamente
SISTEMAFraccin aislada del universo, en la que se analizan los cambios producidos por parmetros externos. Unsistema puede ser:
Sistema cerrado: slo transferencia de energa entre el exterior y el sistema
Sistema abierto: transferencia de energa y masa entre ambos
Sistema aislado: sin ningn tipo de transferencia. Utpico
PROPIEDADES PARA EL DIAGNSTICO DE LOS MINERALES
MTODOS QUMICOS Provocar reacciones qumicas para determinar elementos caractersticos Muy agresivas y en desuso
MTODOS FSICOS Mayor sensibilidad, rapidez y poco agresivos Muy diversos. Los ms comunes: pticos, Difractomtricos,
Espectroscpicos y Trmicos
Pasos y mtodos fsicos para el estudio de los minerales
Tablas tomadas de
Galn y Mirete (1979)
CLASIFICACIN DE LOS MINERALES
Existen ms de 4400 minerales (especies y variedades), pero an sesiguen descubriendo nuevos
Taxonoma: no hay orden jerrquico completo Clases, Subclases, Grupos, Especies [series isomorfas], Variedad
Nombre de los minerales: no hay reglas Terminacin ita Nombres tradicionales
Criterios de clasificacin: incompatibles entre s Composicin qumica Estructura cristalina Gnesis (ambiente de formacin)
J.D. Dana (1837) clasific los minerales en base a sus radicales aninicos.Originalmente propuso 8 clases, pero en la actualidad se han elevado a 12
1. Elementos nativos
2. Sulfuros (S2-)
3. Sulfosales (combinacin del S con As y Sb)
4. xidos e Hidrxidos (O2- y OH- )
5. Haluros (Cl -, F -, Br , I -)
6. Carbonatos ([CO3] 2-)
7. Nitratos ([NO3] 2-)
8. Boratos ([BO3] 2-)
9. Fosfatos ([PO4] 3-)
10. Sulfatos ([SO4] 2-) y Cromatos ([CrO4] 2-)
11. Wolframatos ([WO4] 2-) y Molibdatos ([MoO4] 2-)
12. Silicatos ([SiO4] 4-)
CLASIFICACIN DE LOS MINERALES
SEGN LA PROPORCIN EN LA QUE APARECEN EN LAS ROCAS
MINERALES FUNDAMENTALES: Presentes siempre en las rocas en proporciones > 5%MINERALES ACCESORIOS: Casi siempre presentes en las rocas pero en pequeas proporciones (< 5%)MINERALES ACCIDENTALES: Aparecen slo ocasionalmente en las rocas y en escasas proporciones
SEGN EL MOMENTO DE FORMACIN
MINERALES PRIMARIOS: Formados en el mismo momento de generacin de la rocaMINERALES SECUNDARIOS: Originados con posterioridad a la formacin de la roca, a partir de la alteracin de minerales primarios
MINERALES FORMADORES DE ROCAS
Tablas tomadas de Galn y Mirete (1979)
PRINCIPALES MINERALES PETROGENTICOS EN LA CORTEZA TERRESTRE
Tablas tomadas de Galn y Mirete (1979)
Distribucin global de los minerales en la corteza terrestre
PRINCIPALES MINERALES PETROGENTICOS EN LA CORTEZA TERRESTRE
Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005)
Tetraedro de Si: estructura bsica de los silicatos
LOS SILICATOS MINERALES CONSTRUCTORES DE ROCAS
XmYn(ZpOq)Wr
X = iones grandes, carga dbil, con n coordinacin cbica (8) o superior con el oxgeno (Na, Ca, K, Rb, Ba)
Y = iones medianos, divalentes a tetravalentes, en coordinacin octadrica (6) (Al, Fe2+, Fe3+, Mg, Ti, Mn)
Z = iones pequeos, con fuerte carga en coordinacin tetradrica (4) (Si, Al)
O = es el oxgeno
W = grupos aninicos adicionales tales como OH, Cl, F, etc.
p:q = subndices que dependen del grado de polimerizacin de los silicatos
m, n, r = dependen de la condicin de neutralidad elctrica de todo cristal
Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005)
Tabla tomada
de Clein y Hurlbut (1997)
PROPIEDADES GENERALES DE LOS SILICATOS
CRISTALOGRAFA En general, simetra baja
45% monoclnicos; 20% rmbicos; 10% tetragonales; 9% triclnicos; 9% cbicos; 7% hexagonales-trigonales
DENSIDAD En general, disminuye al aumentar el grado de polimerizacin
Nesosilicatos pueden alcanzar valores de hasta 5 gr/cm3, mientras que en los Tectosilicatos de 2-3 gr/cm3
DUREZA En general, disminuye al aumentar el grado de polimerizacin
EXFOLIACIN Muy marcada en Filosilicatos (1 juego de planos) y en Inosilicatos (2 juegos de planos)
Poco marcada o nula en Nesosilicatos y Tectosilicatos (3 juegos)
TEMPERATURA DE FORMACIN En general, disminuye al aumentar el grado de polimerizacin
Los silicatos se encuentran en todos los ambientes petrogenticos: magmticos, metamrficos y sedimentarios
POLIMERIZACIN DE LOS SILICATOS
SUBCLASE ESTRUCTURA RADICAL ANIONICO Si:O
NESOSILICATOS (SiO4)4- 1:4
SOROSILICATOS (Si2O7)6- 2:7
CICLOSILICATOS
Anillos de 3 (Si3O9)6-
1:3Anillos de 4 (Si4O12)8-
Anillos de 6 (Si6O18)12-
INOSILICATOSCadenas Sencillas (Si2O6)4- 1:3
Cadenas Dobles (Si4O11)6- 4:11
FILOSILICATOS (Si4O10)4- 2:5
TECTOSILICATOS (SiO2) 1:2
POLIMERIZACIN DE LOS SILICATOS
Figura tomada de
Tarbuck y Lutgens (2005)
PASOS PARA EL ESTUDIO DE LAS ROCAS Y DISCIPLINAS INVOLUCRADAS
Figura tomada de Raymond (2002)
Figura tomada de Castro Dorado (1989)
3 grandes clases: gneas o Magmticas,Sedimentarias y Metamrficas Criterios de clasificacin: independientes entrecada clase de roca (incluso entre subclases) Nombre de las rocas: no hay reglas
SedimentariasMagmticas
MetamrficasDistribucin proporcional en reas
SedimentariasMagmticas
Metamrficas
Distribucin proporcional en volmenes
DISTRIBUCIN EN LA CORTEZA
Los afloramientos de rocas sedimentariassuponen, aproximadamente, el 66% de la superficetotal de la corteza. El restante 34% se lo repartencasi por igual rocas magmticas y metamrficas. Si se considera el volumen, las rocassedimentarias solo suponen el 4,8% de la corteza. En el global de La Tierra, este volumen de rocassedimentarias se reduce a un 0,013 - 0,027%
CLASIFICACIN DE LAS ROCAS
Grfico1661519Hoja1664.815401955.2100100Hoja1Hoja2Hoja3Grfico24.84055.2Hoja1664.815401955.2100100Hoja1Hoja2Hoja3PATRONES TEXTURALES COMO BASE PARA LA CLASIFICACIN DE ROCAS
Figura tomada de Castro Dorado (1989)
LMITES
Figuras tomadas de Liesa y Alas (1999)
SEDIMENTARIAS METAMRFICAS: final diagnesis metamorfismo grado muy bajo. En lamayora de los protolitos entre 100-150C (lnea muerta: desaparicin hidrocarburos ytransformacin restos vegetales en carbn) Minerales ndices: zeolitas (pero algunas zeolitasson metamrficas y otras sedimentarias)
METAMRFICAS GNEAS: inicio de la anatexia entre 700-900C a P corticales (curva Q-Ab-Oren presencia de agua) - Extraccin del lquido magmtico > 7% fusin parcial (gradacinimperceptible entre migmatitas y granitos) Para protolitos mficos, el inicio de la fusin seretrasa a mayores temperaturas
EL CICLO PETROGENTICO ACTUAL
PLUTNICAS: Solidificacin del magma en el subsuelo (altas T y P) en periodos dilatados de tiempo VOLCNICAS: Solidificacin del magma en la superficie (T y P ambientales) de forma muy rpida
SUBVOLCNICAS (FILONIANAS): Conductos de emisin del magma hacia la superficie. Caractersticasintermedias
ROCAS MAGMTICAS
ROCAS MAGMTICAS
Fotos tomadas de http://www.ucm.es/info/diciex/programas/las-rocas/
Lava pahoe-hoe (Hawai)
Dique (La Gomera)
http://www.ucm.es/info/diciex/programas/las-rocas/rocasypaisaje/plutonicas/images/pedriza_jpg.jpgOlivino Mg - Fe Ca plagioclasa
Mg piroxeno
Mg-Ca piroxeno
anfibol
biotita
(Esp
inel
a)
Feldespato Kmoscovita
Cuarzo vs Feldespatoides
Na plagioclasa
Ca-Na plagioclasa
Na-Ca plagioclasa
CRISTALIZACIN FRACCIONADA DE LOS MAGMAS
SERIES DE REACCIN DE BOWEN (1922)
ROCAS MAGMTICAS
ROCAS MAGMTICAS
Figura tomada de Schminck
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