CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN GENERALIDADES

Universidad Nacional de Cajamarca

Facultad de Ingeniería Geológica

Profesora: Shuleyka Yabarrena

CONTENIDO

• PRESENTACIÓN

• OBJETIIVOS

• GENERALIDADES

• PETROLOGÍA

• CRISTALOGRAFIA

• MINERALOGIA

PRESENTACIÓN

METODOLOGIA

• El presente curso de petrología se centrara en el estudio de rocas ígneas y metamórficas, fundamentales como aplicación a la exploración minera. Se tratara de extraer conocimientos de procesos y sistemas petrológicos, con fines prácticos para la definición de recursos geológicos y yacimientos minerales.

• La Primera Parte tratara de los conceptos y criterios de clasificación mas relevantes.

• La Segunda Parte tratara de las aplicaciones a problemas mineros e investigación de yacimientos

• Y la Tercera Parte tratara de técnicas de investigación como geoquímica aplicada a la petrología, inclusiones fluidas e isotopos, etc.

• El estudiante será evaluado con dos exámenes , parcial y final

• Un trabajo monográfico

• Un trabajo de investigación y practicas de campo.

OBJETIVOS

OBJETIVOS

• Lograr el entendimiento de la génesis de rocas ígneas y metamórficas.

• Tener criterios para la correcta clasificación de rocas ígneas y metamórficas.

• Ser capaces de aplicar los conceptos de petrología en exploración minera.

• Aplicar técnicas analíticas como la geoquímica inclusiones isotopos

• A la petrología para una correcta interpretación de un deposito o yacimiento

mineral.

GENERALIDADES

CONCEPTO DE GEOLOGÍA

• La geología (del griego, geo "Tierra" y logos "Estudio") es la ciencia que estudia la composición y estructura interna de la Tierra, y los procesos por los cuales ha ido evolucionando a lo largo del tiempo geológico.

• La Geología ofrece testimonios esenciales para comprender la Tectónica de Placas, la historia de la vida a través de la Paleontología, y como fue la evolución de ésta, además de los climas del pasado. En la actualidad la geología tiene una importancia fundamental en la exploración de yacimientos minerales (Minería) y de hidrocarburos (Petróleo y Gas Natural), y la evaluación de recursos hídricos subterráneos (Hidrogeología).

• También tiene importancia fundamental en la prevención y entendimiento de desastres naturales como remoción de masas en general, terremotos, tsunamis, erupciones volcánicas, entre otros.

• Aporta conocimientos clave en la solución de problemas de contaminación medioambiental, y provee información sobre los cambios climáticos del pasado.

• Juega también un rol importante en la Geotecnia y la Ingeniería Civil.

Disciplinas de la geología

• Cristalografía • Estratigrafía • Geología del petróleo • Geología económica • Geología estructural • Geología histórica • Geomorfología • Geoquímica • Geofísica • Hidrogeología • Paleontología • Mineralogía • Petrología • Sismología • Vulcanología • Sedimentología

PETROLOGíA

PETROLOGÍA

• La petrología es la rama de la geología que se ocupa del estudio de las rocas desde el punto de vista genético y de sus relaciones con otras rocas. Es considerada una de las principales ramas de la geología.

• Consiste en el estudio de las propiedades físicas, químicas, mineralógicas, espaciales y cronológicas de las asociaciones rocosas y de los procesos responsables de su formación. El estudio de la petrología de sedimentos y de rocas sedimentarias se conoce como petrología sedimentaria. La petrografía, disciplina relacionada, trata de la descripción y las características de las rocas cristalinas determinadas por examen microscópico con luz polarizada.

• La petrología se encarga de tres tipos de rocas específicamente. La primera y más abundante de todas se basa en estudio de las rocas ígneas que deben su origen al enfriamiento lento del magma en el interior de la Tierra (rocas ígneas intrusivas) o a de la lava expulsada por los volcanes (rocas ígneas extrusivas). El segundo tipo son las rocas sedimentarias que se originan por la erosión, desgaste de las rocas por el viento, agua o hielo. El tercer tipo son las rocas metamórficas que se forman cuando los tipos anteriores se ven sometidos a elevadas presiones y temperatura en el interior de la Tierra.

CRISTALOGRAFÍA

CRISTALOGRAFÍA

• La cristalografía es la ciencia que se dedica al estudio y resolución de estructuras cristalinas. La mayoría de los minerales adoptan formas cristalinas cuando se forman en condiciones favorables. La cristalografía es el estudio del crecimiento, la forma y la geometría de estos cristales.

• La disposición de los átomos en un cristal puede conocerse por difracción de los rayos X. La química cristalográfica estudia la relación entre la composición química, la disposición de los átomos y las fuerzas de enlace entre éstos. Esta relación determina las propiedades físicas y químicas de los minerales.

• Cuando las condiciones son favorables, cada elemento o compuesto químico tiende a cristalizarse en una forma definida y característica. Así, la sal tiende a formar cristales cúbicos, mientras que el granate, que a veces forma también cubos, se encuentra con más frecuencia en dodecaedros o triaquisoctaedros. A pesar de sus diferentes formas de cristalización, la sal y el granate cristalizan siempre en la misma clase y sistema.

• En teoría son posibles treinta y dos clases cristalinas, pero sólo una docena incluye prácticamente a todos los minerales comunes y algunas clases nunca se han observado. Estas treinta y dos clases se agrupan en siete sistemas cristalinos, caracterizados por la longitud y posición de sus ejes. Los minerales de cada sistema comparten algunas características de simetría y forma cristalina, así como muchas propiedades ópticas importantes.

ESTRUCTURA CRISTALINA Y CELDA UNIDAD • Una estructura cristalina es una forma sólida, en la que los constituyentes, átomos, moléculas, o íones están

empaquetados de manera ordenada y con patrones de repetición que se extienden de las tres dimensiones del espacio. la cristalografía es el estudio científico de los cristales y su formación.

• El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, donde las correlaciones internas son mayores. Esto se refleja en sus propiedades antrópicas y discontinuas. Suelen aparecen como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas (hábito) cuando están bien formados. No obstante, su morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un material.

• Se define como celda unitaria, la porción más simple de la estructura cristalina que al repetirse mediante traslación reproduce todo el cristal. Todos los materiales cristalinos adoptan una distribución regular de átomos o iones en el espacio.

• Se trata de un arreglo espacial de átomos que se repite en el espacio tridimensional definiendo la estructura del cristal. Se caracteriza por tres vectores que definen las tres direcciones independientes del sistema de coordenadas de la celda. Esto se traduce en seis parámetros de red, que son los módulos, a, b y c, de los tres vectores, y los ángulos α, β y γ que forman entre sí. Estos tres vectores forman una base del espacio tridimensional, de tal manera que las coordenadas de cada uno de los puntos de la red se pueden obtener a partir de ellos por combinación lineal con los coeficientes enteros.

• La simetría traslacional de una estructura cristalina se caracteriza mediante la red de Bravais, existen 14 redes de Bravais diferentes y todas las estructuras cristalinas minerales conocidas encajan en una de esas 14 disposiciones. Estas redes pueden ser:

• Tipo P: Se denomina primitiva y tiene puntos de red en los vértices de la celda.

• Tipo I: Red centrada en el interior. Esta presenta puntos de red en los vértices de la celda y en el centro de la celda.

• Tipo F: Red centrada en todas las caras. Presenta puntos de red en los centros de todas las caras, así como en los vértices.

• Tipo C: Red centrada en la base. Una red tipo C se refiere al caso en el que la simetría traslacional coloca puntos de red en los centros de las caras delimitados por las direcciones a y b así como en el origen.

• Los elementos de simetría anteriores pueden coexistir en una estructura cristalina dando lugar a lo que se conoce como grupo puntual de simetría. Existen 32 grupos puntuales de simetría.

MINERALOGÍA

MINERAL

• Mineral es aquella sustancia sólida, natural, homogénea, de origen inorgánico, de composición química definida (pero variable dentro de ciertos límites).

• Esas sustancias inorgánicas poseen una disposición ordenada de átomos de los elementos de que está compuesto, y esto da como resultado el desarrollo de superficies planas conocidas como caras. Si el mineral ha sido capaz de crecer sin interferencias, pueden generar formas geométricas características, conocidas como cristales.

MINERALOGÍA

• La mineralogía es la rama de la geología que estudia las propiedades físicas y químicas de los minerales que se encuentran en el planeta en sus diferentes estados de agregación. Por mineral se entiende una materia de origen inorgánico, que presenta una composición química definida además de una estructura cristalográfica y que 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.

• El estudio de los minerales lo podemos dividir en 5 grandes grupos: • Mineralogía general: estudia la estructura, cristalografía, y las propiedades de los minerales. • Mineralogía determinativa: aplica las propiedades fisicoquímicas y estructurales a la determinación de las

especies minerales. • Mineralogénesis: estudia las condiciones de formación de los minerales, de qué manera se presentan los

yacimientos en la naturaleza y las técnicas de explotación. • Mineralogía descriptiva: estudia los minerales y los clasifica sistemáticamente según su estructura y

composición. • Mineralogía económica: desarrolla las aplicaciones de la materia mineral, su utilidad económica, industrial,

gemología...etc. • Por tanto un mineral, por ejemplo el carbono, puede cristalizar en diferentes estructuras, véase cristalografía,

mediante el sistema cúbico; en este caso se lo denomina diamanteo si cristaliza en el sistema hexagonal, conforma el grafito. Basta su apariencia para reconocer que son dos minerales diferentes, aunque es necesario un estudio más profundo para comprender que poseen la misma composición química.

• También se encuentran varios minerales que pueden presentar dualidad en su comportamiento y a estos se los denomina mineraloides.

• Los minerales se pueden distinguir usando estas propiedades: • —Color del mineral —Brillo —Dureza —Densidad

ESCALA DE DUREZA DE MOHS • La escala de Mohs es una relación de diez materiales ordenados en función de su dureza, de

menor a mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de una sustancia. Fue propuesta por el geólogo alemán Friedrich Mohs en 1825 y se basa en el principio que una sustancia dura puede rayar a una sustancia más blanda, pero no es posible lo contrario.

• Mohs eligió diez minerales a los que atribuyó un determinado grado de dureza en su escala empezando con el talco, que recibió el número 1, y terminando con el diamante, al que asignó el número 10.

• Cada mineral raya a los que tienen un número inferior a él, y es rayado por los que tienen un número igual o mayor al suyo.

Dureza Mineral Comentario Composición química

1 Talco Se puede rayar fácilmente con la uña Mg3Si4O10(OH)2

2 Yeso Se puede rayar con la uña con más dificultad CaSO4·2H2O

3 Calcita Se puede rayar con una moneda de cobre CaCO3

4 Fluorita Se puede rayar con un cuchillo de acero CaF2

5 Apatito Se puede rayar difícilmente con un cuchillo Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)

6 Ortoclasa Se puede rayar con una lija para el acero KAlSi3O8

7 Cuarzo Raya el vidrio SiO2

8 Topacio Rayado por herramientas de carburo de wolframio Al2SiO4(OH-,F-)2

9 Corindón Rayado por herramientas de carburo de Silicio Al2O3

10 Diamante El mineral más duro conocido, rayado solo por otro diamante.

C

SERIE DE BOWEN

• La serie de Bowen es el orden de cristalización de los mineral del grupo de los silicatos al interior de la tierra partiendo de un material fundido llamado magma. Dicha secuencia es identificable en muchos casos por las relaciones texturales que se establecen entre ellos.

• Este orden de cristalización está determinado por dos factores principales:

1. La termodinámica del proceso de cristalización 2. La composición concreta del magma que cristaliza. • El primer factor fue estudiado por Bowen, que observó que la

cristalización de los minerales durante el enfriamiento de un magma sigue, en términos generales, una secuencia determinada, que se puede subdividir en dos grandes ramas: la denominada rama discontinua (minerales ferromagnesianos), y la rama continua (plagioclasas), que convergen en un tronco común, que corresponde a la cristalización de feldespato potásico y finalmente cuarzo, siempre los últimos en cristalizar.

Magmatic Progression - (Vector)

Keith & Swan, 1994

Geo

chem

istr

y C

ha

ng

e

• Albita (NaAlSi3O8): 100-90% de al y 0-10% de an

• Oligoclasa: 90-70% de al y 10-30% de an.

• Andesina: 70-50% de al y 30-50% de an.

• Labradorita: 50-30% de al y 50-70% de an.

• Bitownita: 30-10% de al y 70-90% de an.

• Anortita (CaAl2Si2O8): 10-0% de al y 90-100% de an.

GRACIAS