Minerales formadores de rocas

Un mineral se define como una sustancia sólida, natural, inorgánica, con una composición química definida (pero no fija) y una estructura atómica ordenada. Si una sustancia carece de esa ordenación interna, la denominamos mineraloide (como el ópalo o el ámbar).

La diferencia fundamental reside en el estado cristalino. Mientras que la materia amorfa presenta una distribución caótica de sus átomos, el estado cristalino implica una repetición periódica en las tres dimensiones del espacio.

• Celdilla unidad: Es la unidad estructural más pequeña que conserva las propiedades simétricas del cristal.
• Redes de Bravais: Existen 14 formas únicas en las que los puntos (átomos o iones) pueden disponerse en el espacio para crear una estructura repetitiva.

El orden interno de los átomos determina todas las propiedades físicas y químicas externas del mineral.

La simetría es la repetición regular de las caras, aristas y vértices de un cristal. Se basa en tres elementos principales:

1. Ejes de simetría: Líneas imaginarias alrededor de las cuales el cristal gira para repetir su aspecto.
2. Planos de simetría: Superficies imaginarias que dividen el cristal en dos mitades simétricas (imágenes especulares).
3. Centro de simetría: Un punto interno desde el cual cualquier línea trazada encuentra elementos idénticos a la misma distancia en direcciones opuestas.

Los cristales se agrupan en 7 sistemas cristalinos (Cúbico, Tetragonal, Hexagonal, Trigonal, Rómbico, Monoclínico y Triclínico). Además, el hábito cristalino se refiere a la apariencia externa que toma el mineral (prismático, tabular, acicular), mientras que los agregados minerales son agrupaciones de cristales que han crecido juntos (drusas, geodas).

La formación de un cristal requiere un paso de un estado desordenado (líquido o gaseoso) a uno ordenado (sólido). Este proceso ocurre mediante:

• Nucleación: Formación de un núcleo inicial pequeño sobre el cual se añadirán más átomos.
• Crecimiento: Adición progresiva de materia a las caras del núcleo.

Los mecanismos principales son:

• Solidificación de magmas: Al enfriarse el fundido, los átomos pierden energía y se ordenan.
• Precipitación química: Ocurre en disoluciones saturadas (por ejemplo, al evaporarse el agua del mar y formarse sal).
• Sublimación: Paso directo de gas a sólido (típico en fumarolas volcánicas con el azufre).
• Recristalización: Transformación de minerales preexistentes bajo nuevas condiciones de presión y temperatura en estado sólido.

Son las que dependen de la interacción del mineral con la luz:

• Color y raya: El color externo puede ser engañoso debido a impurezas (minerales alocromáticos). La raya (color del polvo del mineral al frotarlo sobre porcelana) es una propiedad mucho más constante y fiable.
• Brillo: La forma en que la superficie refleja la luz. Puede ser metálico (como la pirita), vítreo (como el cuarzo), adamantino (como el diamante) o nacarado.
• Transparencia: Capacidad de dejar pasar la luz (transparentes, translúcidos u opacos).

Reflejan la cohesión entre los átomos de la estructura:

• Dureza: Resistencia al rayado. Se mide con la Escala de Mohs (del 1-Talco al 10-Diamante).
• Exfoliación y fractura: La exfoliación es la rotura según planos de debilidad atómica (ej. las micas en láminas). Si el mineral se rompe irregularmente, hablamos de fractura (ej. fractura concoidea en el cuarzo).
• Tenacidad: Resistencia a la rotura o deformación (frágil, maleable, dúctil).
• Densidad: Relación entre la masa y el volumen ($\rho = \frac{m}{V}$). Es clave para identificar minerales pesados como la galena.

Algunos minerales presentan propiedades únicas:

• Magnetismo: Atracción por imanes (Magnetita).
• Reacción al HCl: La calcita produce efervescencia liberando $CO_2$.
• Sabor: La halita es salada.
• Radiactividad: Presencia de elementos como el Uranio (Uraninita).

Los silicatos forman el 95% de la corteza terrestre. Su unidad básica es el tetraedro de sílice $[SiO_4]^{4-}$, donde un átomo de silicio central está rodeado por cuatro de oxígeno.

La diversidad de los silicatos surge de la polimerización: la capacidad de los tetraedros de compartir oxígenos entre sí.

Además, presentan isomorfismo (misma estructura, distinta composición, como la serie de las plagioclasas) y polimorfismo (misma composición, distinta estructura, como el diamante y el grafito).

Según cómo se unan los tetraedros:

1. Nesosilicatos: Tetraedros aislados unidos por cationes (Ej: Olivino).
2. Sorosilicatos: Parejas de tetraedros.
3. Ciclosilicatos: Anillos de tetraedros (Ej: Berilo).
4. Inosilicatos: Cadenas sencillas (Piroxenos) o dobles (Anfíboles).
5. Filosilicatos: Láminas de tetraedros (Ej: Micas, Arcillas).
6. Tectosilicatos: Estructura tridimensional compleja (Ej: Cuarzo, Feldespatos).

La Serie de Bowen explica el orden de cristalización de los minerales según baja la temperatura del magma:

• Serie discontinua: Olivino → Piroxenos → Anfíboles → Biotita.
• Serie continua: Plagioclasas ricas en Calcio (Anortita) → Plagioclasas ricas en Sodio (Albita).
• Cristalización tardía: Feldespato potásico, Moscovita y finalmente Cuarzo.

• Carbonatos: Contienen el grupo $(CO_3)^{2-}$. Destacan la calcita ($CaCO_3$) y la dolomita. Son los componentes de las rocas calizas.
• Sulfatos: Contienen $(SO_4)^{2-}$. El yeso ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$) es el más común, formado en ambientes evaporíticos.
• Haluros: Sales como la halita (sal común) y la silvina (potasa).

• Óxidos e Hidróxidos: Compuestos de metal con oxígeno o grupos OH. La hematites (hierro) y la bauxita (aluminio) son menas principales.
• Sulfuros: Metal combinado con azufre. Suelen tener brillo metálico y gran densidad. Ejemplos: Pirita (hierro), Galena (plomo) y Blenda (zinc).

• Elementos Nativos: Minerales formados por un solo elemento químico. Metales (oro, plata, cobre) y no metales (diamante y grafito, ambos carbono puro).
• Fosfatos: El más importante es el apatito, fuente principal de fósforo para fertilizantes.

La identificación "de visu" (a simple vista) es una habilidad esencial del geólogo. Se basa en:

1. Observación del brillo y color.
2. Prueba de la raya en placa de porcelana.
3. Ensayo de dureza (¿se raya con la uña, con vidrio o con acero?).
4. Uso de lupa binocular para ver el hábito y la exfoliación.
5. Uso de claves dicotómicas que guían el descarte de minerales hasta llegar al correcto.

Los minerales son la base de nuestra tecnología:

• Menas metálicas: Extracción de hierro, cobre, litio (baterías).
• Minerales industriales: Caliza para cemento, arena de cuarzo para vidrio, arcillas para cerámica.
• Gemas: Diamante, esmeralda y rubí por su valor estético y dureza.

Los minerales interactúan con el entorno:

• Meteorización: Algunos minerales se alteran fácilmente (como los feldespatos que pasan a arcillas), liberando nutrientes al suelo.
• Indicadores paleoclimáticos: La presencia de yeso indica climas áridos pasados.
• Gestión de residuos: La minería genera "estériles" que deben gestionarse para evitar la contaminación por metales pesados o el drenaje ácido de minas (oxidación de piritas).

La sostenibilidad en la extracción mineral es el mayor reto de la industria actual para garantizar recursos estratégicos sin destruir ecosistemas.