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Cristalización y petrogénesis
Composición de la materia mineral

Elementos geoquímicos:
–
–
–

Principales (>1%): O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg (representan
el 98,59 % del total)
Secundarios (>0,1%): Ti, H,P, Mn
Trazas (<0,1%): Cu, Ag, Au, Zn
De ellos, el O y Si representan aproximadamente el
94% del volumen de la corteza y el 73% de su peso,
con lo que se puede interpretar la corteza como un
conjunto de átomos de oxígeno entre los que se
sitúan los demás elementos.
Composición de la materia mineral
Símbolo
O
% peso
46,60
% volumen
93,77
Si
Al
Fe
Mg
27,72
8,13
5
2,09
0,86
0,47
0,43
0,29
Ca
Na
3,63
2,83
1,03
1,32
K
TOTAL
2,59
98,59
1,83
100
Composición de la materia mineral

Los principales compuestos que se pueden obtener
por combinación de estos elementos son:
Sílice (SiO2)
Por combinación
dan
MINERALES
Alúmina (Al2O3)
Óxidos (Fe, Ca,
Mg, Na, K)
SÍLICE
+ OXIDOS
ROCAS
Cuarzo (12%)
Silicatos simples
+ ALÚMINA
Aluminosilicatos
OTROS
(poca sílice)
}
81%
Resto (óxidos, sulfuros, carbonatos,…) (7%)
Composición de la materia mineral



Un mineral es un producto natural, inorgánico, en estado
sólido, con una composición química fija o variable dentro de
límites estrechos y que, además, posee un ordenamiento
atómico tridimensional y sistemático entre los iones, átomos o
moléculas que componen su fórmula química (estructura
cristalina).
Aquellos cuerpos que forman la materia inerte que no se
ajustan a esta definición se llaman mineraloides –sólidos o
líquidos en estado amorfo.
Una roca es un agregado coherente de minerales producido
mediante la actuación de unas condiciones ambientales (P,T)
comunes sobre una composición definida. La asociación de
minerales producida en el proceso se denomina paragénesis
Composición de la materia mineral



Dos rocas de composición química global
equivalente pueden tener paragénesis diferentes si
las condiciones de formación son diferentes.
Un mineral indicador es aquél que nos permite
determinar las condiciones de P y T de formación ya
que es el que diferencia dos paragénesis distintas.
Una roca se define por tres parámetros:
–
–
–
Composición mineral
Estructura: distribución de los minerales y deformaciones
de las rocas (macroscópica)
Textura: relaciones entre minerales (tamaño, forma y
número de granos cristalinos: microscópica)
Composición de la materia mineral



Un cristal es una porción de materia mineral
delimitada por caras, planos, aristas y vértices y
cuya forma poliédrica es una expresión espontánea
del orden reticular interno, repetido periódicamente
en las tres dimensiones del espacio.
Para que se forme un cristal se necesitan 3
condiciones: espacio, tiempo y reposo
Cuando la materia mineral no aparece ordenada, se
habla de materia amorfa.
Composición de la materia mineral

La estructura de un mineral refleja la historia
de su formación ya que es estable en unas
determinadas condiciones de P y T,
cambiando si se somete a otras condiciones
diferentes.
Ejemplo:
tipos de cuarzo
Ambientes petrogenéticos


Son las condiciones de formación de la
materia mineral (minerales y rocas)
1 grandes ambientes
Existen tres
petrogenéticos:
–
–
–
Sedimentario
Metamórfico
Magmático
2
3
Ambientes petrogenéticos
Ambiente
petrogenético
Condiciones físico
químicas (P y T)
Lugar del planeta
Magmático
Alta P y T que funden
los materiales
(magma)

Metamórfico
Alta P y T sin
abandonar el estado
sólido
(recristalización)

Sedimentario
Temperaturas y
presiones moderadas
Ejemplos de rocas
Bordes de placa
constructivos (dorsales) y
destructivos (zonas de
subducción)
 Otros: bordes neutros y
magmatismo intraplaca
Rocas plutónicas
(Granito)
Rocas volcánicas
(Basalto)
Rocas filonianas
(pórfidos)
Cuencas sedimentarias,
 zonas de subducción
(orógenos recientes)
 contacto con magmas
Mármol, Esquisto, Neis
Cuencas sedimentarias
(bordes continentales
pasivos)
Calizas, evaporitas,
conglomerados
Ambientes petrogenéticos
Guía interactiva de minerales y
rocas de la ETSI
Tomado de la web “Biosfera”.- modificado
Granito
Basalto
Ambiente Magmático:

Determinado por la existencia de material
fundido (magma) en el interior de la tierra.

La aparición de minerales y de las rocas
que forman, viene dada por un proceso de
solidificación del magma al llegar a zonas
de menor temperatura, originando las
rocas magmáticas.

En las formaciones volcánicas se produce
un enfriamiento brusco y en las filonianas,
el enfriamiento suele darse en dos tiempos,
con cristales grandes –fenocristales- y
cristales pequeños-microcristales.

En las zonas volcánicas se produce
cristalización por sublimación.

Se asocia con metamorfismo de alta
temperatura (aureolas metamórficas)
Ambientes petrogenéticos
Guía interactiva de minerales y
rocas de la ETSI
Tomado de la web “Biosfera”.- modificado
Neis
Ambiente Metamórfico:
• Determinado por el cambio de
condiciones (presión temperatura o
composición ) en el que tuvo lugar la
génesis de una roca preexistente.
• Este cambio de condiciones favorece
la recristalización de minerales, o la
neoformación (cristalización de otros
nuevos), en un proceso denominado
metamorfismo que se da sin
abandonar el estado sólido.
• En casos de P o T extremas se puede
producir la fusión o anatexia de las
rocas originándose un magma.
Ambientes petrogenéticos
Guía interactiva de minerales y
rocas de la ETSI
Tomado de la web “Biosfera”.- modificado
Conglomerado
Ambiente Sedimentario:

La actuación de los agentes geológicos
externos produce gran cantidad de
sedimentos, ya sea por deposición (rocas
detríticas por ejemplo) o por precipitación
de sales disueltas en el agua. También
intervienen los seres vivos, bien como
organismos capaces de precipitar sales en
sus estructuras y que pueden acumularse
tras su muerte (arrecifes de coral, sílex,
fosfatos, etc.), o bien por acumulación de
sus restos orgánicos.

Los sedimentos, con el enterramiento,
sufren un proceso de diagénesis que
culmina con la formación de las rocas
sedimentarias.

Si se extreman las condiciones de P y T,
las rocas sedimentarias se transforman en
metamórficas.
El ciclo de las rocas
Tomado de la web “Biosfera”.- modificado
1
Guía interactiva de minerales y
rocas de la ETSI
Mecanismos de
cristalización
Mecanismo de
cristalización
Descripción
Solidificación
Enfriamiento de masas fundidas
Precipitación
Pérdida de solubilidad por:
 sobresaturación (aumento de
soluto, disminución de temperatura,
evaporación de agua)
 precipitación química (efecto pH)
Sublimación
Enfriamiento de un gas
Recristalización
Formación de nuevos cristales en
medio sólido: blastesis o
crecimiento cristalino
Reacciones
químicas
1.
2.
3.
Sólido-sólido
Sólido-fluido
Fluido-fluido
Ambiente petrogenético
Ejemplos
Magmático
Rocas ígneas o
magmáticas
Rocas filonianas
Sedimentario
Magmático
Rocas evaporíticas
Depósitos hidrotermales
Metamórfico
1.
2.
3.
Metamorfismo de alta
presión
Sedimentario
(meteorización química)
y metasomatismo
(metamórfico)
Magmático (hidrotermal)
Neis (ojos de sapo)
1.
2.
3.
Descomposición
de la albita,
formación de
caolinita
Formación de
pirita en
chimeneas
submarinas
Cristamina: Guía de minerales
Isomorfismo
Ejemplos:



Si (0,39 Å)  Al (0,57 Å)  SILICATOS
Se
llama isomorfismo a la propiedad de algunos
Fe (0,67 Å)  Mg (0,74 Å)  OLIVINOS (Forsterita  Fayalita)
minerales
teniendo
diferente
composición
química
Na (0,98 Å)de,
 Ca
(1,05 Å) 
FELDESPATOS
CALCOSÓDICOS
(Albita  Anortita)
cristalizar con la misma forma geométrica.
CARBONATOS ROMBOÉDRICOS:
Se
debe
que, en la red iónica, se sustituye un elemento
Calcita
(COa
3Ca)  Dolomita (CO3)2CaMg)  Magnesita (CO3Mg)  Siderita
(CO3Fe) por otro de radio iónico (tamaño) similar (<15%
químico
de diferencia), lo que no altera la forma geométrica del
cristal.
Origina las llamadas series isomorfas: un catión va
sustituyendo de modo progresivo a otro en la red
cristalina, originando una familia de minerales. Es una
serie continua –sin saltos-.
Cristamina: Guía de minerales
Isomorfismo
Cristamina: Guía de minerales
Polimorfismo


Se denomina polimorfismo a la propiedad
de ciertos minerales que, poseyendo la
misma composición química, debido a los
diferentes valores de P y T en el proceso de
cristalización, lo hacen en forma distinta
(diferente sistema cristalino).
Los minerales polimorfos tienen diferentes
propiedades.
Cristamina: Guía de minerales
Polimorfismo

Ejemplos:
–
–
CO3Ca 
C

{
{
RÓMBICO: aragonito
TRIGONAL: calcita
HEXAGONAL: grafito
CÚBICO: diamante
- RÓMBICO:
–
Si O5Al2 
{
• Cristales columnares gruesos; exfoliación
imperfecta  andalucita
• Cristales aciculares; exfoliación perfecta 
silimanita
- TRICLÍNICO: cianita (distena)
Cristamina: Guía de minerales
Polimorfismo

El polimorfismo se representa mediante los
diagramas de fases, en los que se muestra
Puntode
univariante
el efecto de las condiciones
cristalización
en la formación de los minerales.
Punto invariante
Efectos de la P y la T
en la estructura cristalina

El aumento de presión hace que la red
cristalina sea más densa.
DP
Ej.: GRAFITO  DIAMANTE
Color
Negro
Incoloro, transparente,
opaco o con color
Dureza
1-2
10
Peso Específico
2,2
3,5
hexagonal
cúbico
Sistema cristalino
Efectos de la P y la T
en la estructura cristalina


Al aumentar la T, la estructura cristalina se
hace más inestable –debido a la vibración
molecular-, impidiendo la formación de
sistemas complejos.
En el caso de los silicatos –cuya estructura
cristalina básica es el tetraedro de sílice-, la
estructura cristalina se va haciendo cada vez
más compleja a medida que la temperatura
de formación disminuye.
Efectos de la P y la T
en la estructura cristalina
Nesosilicatos
(tetraedros aislados)
Olivino, andalucita, cianita,…
Sorosilicatos
(parejas de tetraedros)
Epidota
Ciclosilicatos
(anillos de tetraedros)
Turmalina, berilo
- DT
Inosilicatos
(cadenas de tetraedros)
Simples: piroxenos; dobles: anfíboles
Filosilicatos
(láminas u hojas de tetraedros)
Mica, minerales arcillosos
Tectosilicatos
(red tridimensional de tetraedros)
Cuarzo
Páginas web

Cristamina
http://www.uned.es/cristamine/inicio.htm

Guía interactiva de minerales de la ETSI
Montes
http://www.montes.upm.es/Dptos/DptoSilvopascicultura/Edafologia/g
uia/indice.html