CAPITULO VII: MINERALOGA SISTEMTICA

CLASIFICACIN DE LOS MINERALES Desgraciadamente los minerales no se pueden clasificar siguiendo los criterios filogenticos que dan coherencia a la clasificacin de los seres vivos. Las relaciones entre las especies minerales son de otro tipo, y hay que buscar, en consecuencia, otros argumentos para su clasificacin. Varios han sido los intentos que se han realizado en este sentido a lo largo del desarrollo de la mineraloga; se ha pretendido, por ejemplo, reunir las especies minerales segn el tipo de yacimiento en el que se forman, si bien esto choca con que un mismo mineral puede originarse por procesos bien distintos y, adems, una misma gnesis suele producir minerales qumica y estructuralmente muy dispares. La primera tentativa de establecer una clasificacin qumica se debe a A. G. Werner que, a finales del siglo XVIII, distribuy ms de trescientas especies minerales en cuatro grupos: terrosos, salinos, combustibles y metlicos; el primero contena los minerales componentes de las rocas; el segundo, los solubles; el tercero, los que pueden arder; y, el ltimo, los de aspecto metlico. Un criterio qumico ms elaborado lo aport, unos cien aos ms tarde, Dufrenoy, que distingui seis clases: cuerpos simples, lcalis, tierras alcalinas y tierras, metales, silicatos, y combustibles de origen orgnico. Actualmente, la clasificacin ms universal -y que seguiremos en las pginas posteriores- consiste en dividir el reino mineral en grupos caracterizados por su naturaleza qumica y su estructura. Como tanto la una como la otra dependen en gran medida del anin, es lgico establecer los grupos en base a los aniones o grupos aninicos. Distinguiremos las siguientes clases: Elementos nativos Sulfuros xidos e hidrxidos Haluros Carbonatos, nitratos y boratos Sulfatos y cromatos Volframatos y molibdatos Fosfatos, arseniatos y vanadatos Silicatos

ELEMENTOS NATIVOS: Esta clase agrupa los minerales cuya composicin qumica corresponde a los elementos. Los elementos nativos representan menos del 0.1% de la masa de la corteza terrestre y, de este porcentaje, la mayor parte corresponde a gases de la atmsfera y no a minerales. Para que un elemento qumico cristalice, formando un mineral debe tener poca afinidad para combinarse con otros elementos y formar estructuras estables; por ejemplo, el aluminio, aunque est presente en un alto porcentaje en la corteza terrestre, no se presenta en estado nativo, ya que se combina con facilidad. Existen unos 20 elementos nativos que, teniendo en cuenta los casos de polimorfismo e isomorfismo que presentan, pasan de 50, aunque la mayora son muy raros en la naturaleza. Los metales, segn su estructura, los dividimos en: grupo del oro, que comprende el oro, la plata, el cobre y el plomo; grupo del platino, que comprende el platino, el iridio y el osmio; y el grupo del hierro, que comprende el hierro, y hierro-niquel. Tambin se han encontrado en estado nativo el tntalo, estao, zinc y mercurio. Los semimetales se dividen en dos grupos, el arsnico, formado por arsnico, antimonio y bismuto, y el del selenio, con el selenio y el teluro. Los no metales comprenden el azufre y el carbono, con dos formas polimrficas. SULFUROS

En sentido estricto son sulfuros los minerales que qumicamente estn compuestos por tomos de azufre y de metales, en proporcin variable; pero la clase tambin rene minerales (muy infrecuentes) en los que el azufre est sustituido por selenio, teluro, arsnico, antimonio o bismuto. Su estructura es complicada: muchos tienen enlace inico, otros metlico, al menos parcialmente, o covalente. Sus propiedades son: aspecto metlico (lo que es causa de que se hayan beneficiado desde la antigedad); peso especfico elevado, ya que muchos de los elementos que los constituyen son de alto peso atmico (esto permite separarlos por flotacin de la ganga); en general son buenos conductores del calor y de la electricidad; y, casi todos, son opacos. Los sulfuros forman un grupo de importancia, puesto que muchos son menas de metales de inters econmico y son de metalurgia fcil; adems, el valor de algunos de ellos aumenta por la presencia, como trazas, de elementos valiosos, como la plata y el oro. Si bien la estructura reticular de muchos sulfuros es perfectamente conocida, es muy problemtico hacer generalizaciones que permitan la clasificacin del grupo atendiendo a este aspecto.

XIDOS E HIDRXIDOS

Esta clase contiene los minerales cuyo quimismo corresponde a la combinacin de uno o ms metales con oxgeno (xidos) o con grupos OH- (hidrxidos). Los xidos presentan fuertes enlaces inicos, lo que determina algunas de sus propiedades: gran estabilidad qumica, baja solubilidad, y dureza y puntos de fusin altos. Muchos de ellos son importantes menas, tanto por su abundancia como por la fcil metalurgia (es suficiente un proceso de reduccin).Los hidrxidos se forman en general en el exterior, por la alteracin de minerales preexistentes. Su estructura consiste en capas cohesionadas por enlaces inicos y unidas unas a otras por dbiles enlaces de Van der Waals, lo que explica la marcada exfoliacin pinacoidal que presentan. Tambin entre los Hidrxidos existen algunos minerales de gran inters econmico, como la bauxita, la nica mena de aluminio. HALUROS

Se agrupan en esta clase los minerales que qumicamente son sales de los elementos halgenos. Cuando el catin es un metal con un nmero pequeo de electrones (metal ligero), su bajo poder de polarizacin no le permite formar enlaces covalentes, y se une con enlace inico. Posee esta estructura el grupo ms numeroso de haluros, en el que se encuentran los ms importantes. Son minerales alocromticos, cuya coloracin se debe a impurezas, solubles en agua, de punto de fusin moderado o elevado y dureza y peso especfico bajos. Cuando el catin es un metal pesado se forman estructuras con enlace covalente; son minerales idiocromticos, insolubles o poco solubles en agua y de peso especfico elevado. La variedad de minerales que forma cada halgeno est relacionada con su abundancia en la naturaleza; as los cloruros son los ms abundantes, seguidos de los fluoruros, los yoduros y, en ltimo trmino, de los bramuras, con un solo representante, la bromargirita, muy infrecuente CARBONATOS, NITRATOS Y BORATOS

El grupo aninico de todos los minerales que pertenecen a esta clase est formado por tres oxgenos que se combinan con elementos trivalentes (boro, en el caso de los boratos), tetravalentes (carbono, en el caso de los carbonatos) o pentavalentes (nitrgeno, en el caso de los nitratos). La unin entre el anin y el catin se efecta mediante enlaces inicos. CARBONATOS Pertenece a este grupo un nmero considerable de minerales, entre los cuales muchos estn muy difundidos en la naturaleza y otros son constituyentes mayoritarios de rocas de gran importancia, como las calizas, los mrmoles y las dolomas. En los carbonatos el carbono se sita en el centro de un tringulo formado por tres oxgenos, originando un grupo divalente que es la base de la estructura de estos minerales. El anin carbonato se enlaza inicamente a los cationes metlicos, que son los responsables de la mayora de las propiedades de estos minerales (peso especfico, color, etc.). En la naturaleza existen unos setenta carbonatos diferentes, que pueden ser anhidros o hidratados, con slo uno o varios cationes, y con grupos OH adems del in carbonato. Estructuralmente distinguiremos tres grupos:- Grupo de la calcita (carbonatos rombodricos).- Grupo del aragonito (carbonatos rmbicos).- Grupo de la azurita (carbonatos monoclnicos). Los dos primeros poseen cationes metlicos, y depende del tamao del catin que cristalicen en el sistema rombodrico (los de radio inico pequeo) o en el rmbico (los de radio grande). El calcio tiene un radio inico intermedio, y es compatible con las dos redes cristalinas, por lo tanto el carbonato clcico presenta polimorfismo, con dos formas minerales: la calcita (sistema rombodrico) y el aragonito (sistema rmbico). En los minerales del grupo de la azurita el radical carbonato se combina con cationes metlicos y con el grupo OH- Todos los carbonatos producen efervescencia al ser tratados con cido clorhdrico, lo cual es una buena prueba para su identificacin; a excepcin de los de cobre y cobalto son incoloros, blancos o con coloracin plida, y nunca poseen dureza elevada. NITRATOS: Los nitratos naturales son sales del cido ntrico. Aparecen en depsitos salinos y son muy escasos, tanto en nmero como en cantidad; son solubles en agua y su estructura es similar a la de los carbonatos.

SULFATOS Y CROMATOS:

Esta clase agrupa ms de 200 especies, muchas de las cuales resultan de la alteracin de otros minerales. Los sulfatos forman el grupo ms conocido y numeroso (con casi 200 representantes) y entre ellos se encuentran minerales, como el yeso y la baritina, corrientes y de inters econmico. Los sulfatos se forman en ambientes ricos en oxgeno y a bajas presiones, por lo tanto su gnesis se desarrolla en la superficie o en su proximidad. Casi todos son minerales fcilmente solubles y ninguno presenta aspecto metlico. Los cromatos son un grupo poco numeroso, pero entre ellos existe un mineral muy apreciado por los coleccionistas, la crocoita, en el que se descubri el elemento cromo. VOLFRAMATOS Y MOLIBDATOS:

El volframio y el molibdeno al formar sales, al igual que el azufre, actan con valencia 6, y se combinan tambin con cuatro oxgenos, formando grupos aninicos que, de la misma manera que los sulfatos, se enlazan con cationes metlicos. Pero, a diferencia del azufre, estos dos iones tienen un radio muy grande; debido a esto los cuatro oxgenos al coordinarse con ellos no forman un tetraedro regular, sino que el grupo resultante tiene aspecto de tetraedro aplastado de contorno cuadrangular. Los tamaos inicos de estos dos elementos son muy similares, por tanto aceptan la sustitucin isomrfica (del volframio por el molibdeno) pero, como su gnesis es diferente, el isomorfismo tiene poca importancia en yacimientos primarios, y es ms corriente en formaciones secundarias debidas a alteraciones. Los minerales pertenecientes a este grupo son poco numerosos, pero a la vez muy importantes porque son las nicas menas de volframio que se conocen. FOSFATOS, ARSENIATOS Y VANADATOS:

Cuando forman estas sales, el fsforo, arsnico y vanadio actan con valencia 5, tienen radios inicos semejantes y se combinan con cuatro oxgenos que se sitan en los vrtices de un tetraedro, al igual que el azufre al formar sulfatos. De esta manera, el grupo aninico resultante tiene tres valencias libres para incorporar otros elementos. El fsforo, arsnico y vanadio ocupan el centro del tetraedro y, debido a la similitud de sus radios inicos, pueden sustituirse isomrficamente. En la naturaleza existen numerosos minerales del grupo de los fosfatos (aproximadamente 250) pero la mayora de ellos son muy raros y sin ninguna importancia econmica.Las explotaciones de fosfatos provienen de depsitos orgnicos formados por restos de seres vivos. Gran parte de los minerales de este grupo son de origen secundario. SILICATOS: CARACTERSTICAS GENERALES Y CLASIFICACIN:

Las rocas que forman la corteza terrestre estn formadas en un porcentaje muy alto, ms del 90%, por silicatos (60% feldespatos; 12% cuarzo; 15% olivino, piroxenos y anfboles; 3% micas. Los otros silicatos estn como minerales accesorios en cantidades muy pequeas). El 10% restante est repartido entre los dems minerales (principalmente los xidos, 4% y los carbonatos, 3%). Debido a esto los elementos fundamentales que constituyen estos minerales, el silicio, el oxgeno y el aluminio, son los mas abundantes (57% de oxgeno, 28% de silicio y 8% de aluminio); los otros elementos de la Tabla Peridica se encuentran en la corteza terrestre en porcentajes muy pequeos. En la naturaleza hay alrededor de 500 especies de silicatos, de los que 40 son muy comunes y los otros raros (los silicatos representan alrededor del 25% de las especies minerales conocidas). Estn constituidos bsicamente por la combinacin del silicio, que se sita en el centro de un tetraedro regular, con cuatro oxgenos, uno en cada vrtice, formando as el grupo (SiO4)4-. Este grupo tiene un enlace muy fuerte, lo que le da una gran estabilidad. Para neutralizar las cuatro cargas elctricas incorpora, mediante enlaces inicos, otros elementos. El aluminio, debido a su radio inico, puede sustituir isomrficamente al silicio en el centro del tetraedro, y a la vez unirse, actuando como catin, inicamente como los otros metales. Los tetraedros que forma el grupo (SiO4)4- se pueden unir por los vrtices compartiendo uno, dos, tres o los cuatro oxgenos, segn se unan a uno, dos, tres o cuatro tetraedros, (de tal manera que entre dos grupos slo se comparte un oxgeno) dando as cadenas que enlazan cationes metlicos para neutralizar las cargas elctricas. Estos cationes, a su vez, segn sus tamaos inicos, aceptan sustituirse entre ellos formando series isomrficas. La complejidad de las estructuras de tetraedros depende fundamentalmente de la temperatura de formacin del mineral; cuando la temperatura es alta se forman tetraedros aislados (olivino) o cadenas cortas, que van adquiriendo complejidad al descender sta, hasta llegar a formar un armazn en las tres direcciones del espacio (cuarzo). La clasificacin de los silicatos se basa en las caractersticas de la estructura que forman los tetraedros. Hasta el descubrimiento de los rayos X se crea que los silicatos eran sales derivadas de una serie de cidos que se obtenan, por adicin terica de molculas de agua, del hipottico cido ortosilcico (H4SiO4). Los estudios de las estructuras mediante los rayos X permiten clasificarlos en seis grupos: Nesosilicatos, Sorosilicatos, Ciclosilicatos, Inosilicatos, Filosilicatos y Tectosilicatos. NESOSILICATOS:

Los tetraedros formados por el grupo (SiO4)4- estn aislados y se unen inicamente con cationes metlicos (divalentes o trivalentes). La unin entre los tetraedros aislados se realiza mediante enlaces oxgeno-catin-oxgeno. Responden a la frmula general X3Y2(SiO4)3, donde X e Y corresponden a los cationes metlicos divalentes y trivalentes. La temperatura de formacin de los minerales de este grupo es muy elevada. SOROSILICATOS:

Estn formados por la unin de dos tetraedros que comparten un oxgeno; el grupo resultante responde a la frmula (Si2O7)10-.Las diez cargas negativas se neutralizan con la unin inica, de una serie de cationes metlicos y grupos hidrxidos (OH-). CICLOSILICATOS:

Estn formados por anillos de tetraedros que se unen, compartiendo un oxgeno, cclicamente. Estos anillos pueden ser de tres tetraedros (Si3O9)6-, de cuatro (Si4O12)8- o de seis (Si6O18)12-, que se distribuyen en capas paralelas fuertemente unidas por iones metlicos (aluminio y berilio, en el caso del berilo) que dan a estos minerales una exfoliacin imperfecta en la direccin de la base del prisma.

INOSILICATOS:

Estn formados por cadenas de tetraedros, de tal manera que cada uno est unido a dos ms. Responden a la frmula general X,Y (Si2O6), donde X e Y son cationes metlicos (divalentes y trivalentes). Estas cadenas sencillas a veces se unen lateralmente, compartiendo ms oxgenos y formando cadenas dobles, que tienen como frmula general X,Y (Si4O11), donde X e Y son cationes metlicos. Los minerales de este grupo que forman cadenas sencillas son los piroxenos, y los que forman cadenas dobles son los anfboles.

Piroxenos: Es un grupo de minerales que se caracterizan porque su estructura est formada por cadenas de tetraedros unidos por un vrtice; estas cadenas a la vez se unen entre s mediante cationes metlicos que presentan enlaces inicos. Debido a la disposicin de los tetraedros este grupo tiene una exfoliacin prismtica, con dos direcciones marcadas que forman ngulos de 87 y 93. Esta propiedad permite identificarlos (cuando forman parte de las rocas, gracias a la exfoliacin, se diferencian de los anfboles). La frmula general es XYSi2O6, donde X e Y son cationes metlicos. Cuando los dos cationes son pequeos el piroxeno cristaliza en el sistema rmbico; si uno es grande y otro pequeo, en el monoclnico; y si los dos son grandes, en el triclnico. Los piroxenos son un grupo fundamental de minerales constituyentes de las rocas.

Anfboles: Los tetraedros de slice se unen formando cadenas lineales dobles, que dejan unos espacios libres (al unirse dos cadenas sencillas) que son ocupados por grupos hidrxido que pueden ser sustituidos por fluor. Su frmula general es XYSi4O11OH, donde X e Y son cationes metlicos divalentes y trivalentes; el silicio tambin puede ser sustituido por el aluminio. Se diferencian de los piroxenos por la exfoliacin (los ngulos que forman las lneas de exfoliacin son de 56 y 124). Al igual que los piroxenos cristalizan en el sistema rmbico y monoclnico y son minerales constituyentes de rocas que se han formado a menor temperatura. FILOSILICATOS:

Estn formados por combinaciones de tetraedros que se distribuyen en hojas, debido a que la unin entre grupos es en las dos direcciones del plano. Las fuerzas de enlace entre estos planos son muy dbiles, por lo que presentan una exfoliacin muy marcada y caracterstica (micas). Este tipo de estructura deja muchos espacios intersticiales, que permiten la incorporacin de grupos aninicos y molculas de agua que hidratan el mineral (arcillas). Tambin se producen numerosas sustituciones isomrficas que generan diversas series. Las frmulas de los minerales de este grupo son muy complejas y dependen del porcentaje de sustitucin de Si por Al y de la cantidad de espacios intersticiales. TECTOSILICATOS:

Estn formados por un armazn de tetraedros unidos entre s en las tres direcciones del espacio. Esta estructura es muy slida y la fuerza de los enlaces, muy elevada elctricamente, es neutra; su frmula general es SiO2 (cuarzo). En este grupo, al no haber cargas elctricas para neutralizar, no existira otro mineral que el cuarzo, pero hay una sustitucin isomrfica del silicio por el aluminio que al dejar una carga libre permite la incorporacin de cationes con la consiguiente formacin de otros minerales.FELDESPATOS:

Forman el grupo de minerales ms amplio de la naturaleza, y son constituyentes fundamentales de las rocas gneas.Estructuralmente consisten en un armazn de slice donde el silicio ha sido sustituido, en parte, isomrficamente por aluminio; el desequilibrio de cargas elctricas que se produce como consecuencia (Si4+, Al3+) se neutraliza con la incorporacin de cationes metlicos (K, Na, Ca y, a veces, Ba en menor proporcin. Tambin puede haber una pequea sustitucin de Ca por Fe, Pb, Rb y Cs).Los feldespatos se dividen en dos grandes grupos: el grupo de la ortosa, o feldespatos potsicos, y el grupo de las plagioclasas, o feldespatos sdicos-clcicos.FELDESPATOIDES:

Son minerales muy parecidos a los feldespatos, pero con un dficit de slice (SiO2), por esto nunca los encontramos en rocas que tengan cuarzo.