2 meam silicatos
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Cristaloquímica y Cristaloquímica y Mineralogía de SilicatosMineralogía de Silicatos
Métodos de Estudios de Asociaciones Minerales
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1. Introducción1. Introducción
Formados Formados esencialmente por esencialmente por grupos grupos tetraédricos tetraédricos [[SiOSiO44]]44--
Minerales pertenecientes a la Minerales pertenecientes a la Clase VIIIClase VIII((StruntzStruntz, Dana), Dana)
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Características físicas:Características físicas:
•• Brillo no metálicoBrillo no metálico•• Raya blancaRaya blanca•• Dureza elevadaDureza elevada
IntroducciónIntroducción
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IntroducciónIntroducciónGeneralidades• Grupo mineral con más especies (~25%)• Constituyen el 92% de la corteza terrestre• Componentes mayoritarios de los suelos
• Interés industrial:
a. Cerámica y vidrio (arcillas, cuarzo, nefelina, feldespatos, talco)
b. Refractarios (asbestos, aluminosilicatos)c. Abrasivos (cuarzo, granates, wollastonita) d. Absorbentes y filtrantes (zeolitas, arcillas)e. Electrónica (micas, cuarzo, turmalina)
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2. Estructura general2. Estructura general• La unidad estructural de los silicatos es el grupo tetraédrico [SiO4]4-
• El enlace [Si4+]-[O2-] es muy fuerte (50% iónico, 50% covalente)
• Los tetraedros pueden “polimerizarse” (unirse por uno o más O en común):
• Dos tetraedros consecutivos solo pueden compartir un O
• Así se construyen todas las estructuras de silicatos
• Conociendo la estructura se deducen muchas propiedades físicas
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Estructura generalEstructura general• Las cargas negativas se compensan compartiendo O y con la entrada de cationes• La coordinación de los cationes con el O depende del radio iónico:
6/86/88/12
1.00/1.121.02/1.181.51/1.64
Ca2+
Na+
K+
6
0.610.650.720.780.83
Ti4+
Fe3+
Mg2+
Fe2+
Mn2+
44/6
0.260.39/0.54
Si4+
Al3+
No. de coordinaciónRadio iónico (Å)Catión
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Estructura generalEstructura general• El Al3+ puede ocupar posiciones tetraédricas y octaédricas
• En la mayoría de silicatos hay sustituciones iónicas; forman soluciones sólidas completas o parciales:
XaYb(ZcOd)WeX = K, Na, Can.c. elevado
Y = Mg, Fe, Mn, Ti, Alcoordinación octaédrica (n.c. 6)
Z = Si, Al coordinación tetraédrica (n.c.4)
W = F-, Cl-, OH-
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3. Clasificación de los silicatos3. Clasificación de los silicatos• Se clasifican en 6 subclases en función de los posibles arreglos de los tetraedros [SiO4]4-
1) Nesosilicatos
2) Sorosilicatos
3) Ciclosilicatos
4) Inosilicatos
5) Filosilicatos
6) Tectosilicatos
Otros:
a. Silicatos no clasificados
b. Germanatos
1
2
3
4
4
5
6
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3.1. Nesosilicatos (3.1. Nesosilicatos (ortosilicatosortosilicatos))• Tetraedros unidos con enlaces iónicos de cationes intersticiales
• Relación Si:O = 1:4 [SiO4]4- (o 1:5)
• Empaquetamiento denso: densidad y dureza elevadas
• Hábito equidimensional
• No exfoliación
• Poca sustitución de Al3+ en los tetraedros
[SiO4]4-
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1) Grupo del olivino
M1 y M2 octaedros:
M1: distorsionado
M2: regular
Mg, Fe: en M1 y M2
Ca: solo en M2
A2+(SiO4)A: Fe, Mg, Mn, Ni, Ca
• Forsterita (Mg)• Fayalita (Fe)• Tefroíta (Mn)
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Grupo del olivino
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Grupo del olivino
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2) Grupo de los granates
A2+3B3+
2(SiO4)3A: divalente, n.c. 8
B: trivalente, n.c. 6
• Series:
Principales grupos de nesosilicatos
Uvarovita Ca-Cr3+
Grosularia Ca-AlAndradita Ca-Fe3+
Piropo Mg-AlAlmandino Fe2+-Al
Espesartina Mn2+-Al
UGRANDITAPIRALSPITA
• Otros: Goldmanita (V3+)
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Grupo de los granates
A: divalenteB: trivalente
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Grupo de los granates
• Sistema cúbico• Hidrotermal, magmático, metamórfico
d) dodecaedron) trapezoedros) hexaquisoctaedro
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Grupo de los granates
• Extensión de las soluciones sólidas
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3) Grupo de los aluminosilicatos
Al2SiO5• En rocas metamórficas alumínicas
• Tres polimorfos:
Sillimanita
Andalucita
Cianita
Principales grupos de nesosilicatos
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3.2. Sorosilicatos (3.2. Sorosilicatos (disilicatosdisilicatos))
• Grupos tetraédricos dobles (a veces incluyen tetraedros aislados)
• Relación Si:O = 2:7 [Si2O7]6-
• Pocas especies minerales
[Si2O7]6-
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1) Grupo de la epidotaPrincipales grupos de sorosilicatos
A2B3O(SiO4)(Si2O7)(OH)A: Ca, REE
B: Fe, Mg, Al, Mn
N.C.: A = 8 ; B = 6• Monoclínico
• Metamorfismo, skarns
• Especies principales:
Clinozoisita Ca-AlEpidota Ca-(Al,Fe)Allanita (Ca,Ce)-(Al,Fe)
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Grupo de la epidota
A2B3O(SiO4)(Si2O7)(OH)
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3.3. Ciclosilicatos3.3. Ciclosilicatos
• Formados por anillos de tetraedros enlazados
• Relación Si:O = 1:3
• Hay varios anillos posibles:
[Si3O9]6-
[Si4O12]8-
[Si6O18]12-
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1) Grupo de las turmalinas
• Trigonal• Principales especies:
Dravita NaMg3Al6B3Si6(O,OH)30(OH,F)Schorl Na(Fe,Mn)3Al6B3Si6(O,OH)30(OH,F)Elbaíta Na(Li,Al)3Al6B3Si6(O,OH)30(OH,F)
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2) Grupo del beriloPrincipales grupos de ciclosilicatos
Al2Be3(Si6O18)Si6O18 anillos de tetraedros perpendiculares a cBe en coordinación 4
Al en coordinación 6
Be y Al unen los anillos horizontal y verticalmente
• En los anillos caben cationes y grupos moleculares
• Pegmatitas, granitos, esquistos (esmeraldas)
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3) CordieritaPrincipales grupos de ciclosilicatos
Mg2Al4Si5O18• Metapelitas, gneis, granitos alumínicos
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3.4. Inosilicatos3.4. Inosilicatos• Tetraedros enlazados en cadenas
• Las cadenas pueden unirse lateralmente formando cadenas dobles o bandas
• Hábito prismático
• Exfoliaciones paralelas a c• Hay dos grupos: (a) piroxenos y (b) anfíboles
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1) Grupo de los piroxenosPrincipales grupos de Inosilicatos
• Cadenas simples de tetraedros
• Relación Si:O = 1:3 [Si2O6]4-
XYZ2O6X: Na, Ca, Mn, Fe2+, Mg, Li (octaedros M2, grandes)
Y: Mn, Fe, Al, Cr, Ti (octaedros M1, pequeños)
Z: Si, Al (tetraedros)
• Ortopiroxenos (rómbicos), Clinopiroxenos (monoclínicos)
• Rocas magmáticas y metamórficas
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Grupo de los piroxenos
• Tipos de cadenas (SiO3)2-
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Grupo de los piroxenos
• Hábito prismático
• 2 exfoliaciones paralelas a c
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Grupo de los piroxenos
• Clasificación de los piroxenos
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2) Grupo de los anfíboles• Cadenas dobles de tetraedros
Relación Si:O = 4:11 [Si4O11]6-
AA00--11BB22YY55ZZ88OO2222((OH,F,ClOH,F,Cl))22
Principales grupos de Inosilicatos
A: Ca, Na, K, Pb (coordinación 10-12)
B: Ca, Fe2+, Li, Mg, Mn2+, Na
(M4 coordinación 6-8)
Y: Al, Cr, Fe, Mg, Mn2+, Ti
(M1, M2, y M3 octaedros)
Z: Si, Al, Be, Ti (tetraedros)
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Grupo de los anfíboles• Tipos de cadenas dobles de tetraedros
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Grupo de los anfíboles• Hábito prismático
• Exfoliaciones paralelas a c
• Series isomórficas:
Na-Ca y Mg-Fe
• Rocas magmáticas y metamórficas
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3.5. Filosilicatos3.5. Filosilicatos• Capas bidimensionales de tetraedros
• Relación Si:O = 2:5 [Si4O10]4-• Hábito planar y exfoliación basal perfecta
• Dureza y densidad bajas
• Elásticos
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FilosilicatosFilosilicatos• Todos los vértices no compartidos apuntan al mismo lado de la capa
• Entre las capas puedehaber cationes, grupos OH y moléculas de agua
• Los grupos OH van en el centro de los anilloshexagonales de vértices. Forman posicionesoctaédricas (que puedentener cationes o vacantes)
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FilosilicatosFilosilicatos• Posiciones octaédricas:
1)Divalentes (Fe2+, Mg):
Capa tipo brucita Mg(OH)2.
Estructura trioctaédrica
2) Trivalentes (Al):
Capa tipo gibbsita Al2(OH)3.
Estructura dioctaédrica
(1/3 de las posiciones estándesocupadas)
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FilosilicatosFilosilicatos• La estructuras se descomponen en capastetraédricas (t) y octaédricas (o)
• A veces el Al entra en lasposiciones t. Para compensarla carga entran cationes (K, Na, Ca) en coordinación 12 entre las capas t-o-t
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FilosilicatosFilosilicatos
• La secuencia de apilamiento de capas define el politipismo
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1) Grupo de las arcillas•• SilicatosSilicatos alumalumíínicos nicos hidratadoshidratados•• EstructurasEstructuras tt--oo óó tt--oo--tt (con (con enlaces de van derenlaces de van der WaalsWaals))•• Caolinita: AlCaolinita: Al22SiSi22OO55(OH)(OH)44
Principales grupos de Filosilicatos
vermiculita
caolinita
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2) Grupo de las micas
•• EstructurasEstructuras tt--oo--t, con t, con cationescationes entreentre capascapas (K, Ca, Na)(K, Ca, Na)
Principales grupos de Filosilicatos
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3) Grupo de las cloritas
••ArreglosArreglos tt--oo--t, con t, con capascapas octaoctaéédricasdricas entreentre ellosellos
•• No No tienentienen Na Na nini Ca Ca
Principales grupos de Filosilicatos
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3) Grupo de las cloritas
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3.6. Tectosilicatos3.6. Tectosilicatos• Minerales más abundantes de la corteza
• Armazones tridimensionales de tetraedros, con todos los O compartidos
• Relación Si:O = 1:2 [SiO2]• Enlaces muy fuertes
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1) Grupo de la sílice
• SiO2, neutro, no contiene ningún otro elemento
• Existen 9 arreglos diferentes o polimorfos
Principales grupos de Tectosilicatos
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1) Grupo de la sílice
Cohesita
Cuarzo
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1) Grupo de la sílice
• Cuarzo: trigonal
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2) Grupo de los feldespatos
• Estructura derivada de la anterior, con la entrada de Al en los tetraedros e incorporación de cationes (K, Na, Ca)
XZ4O8
Principales grupos de Tectosilicatos
X: Ca, K, Na (Ba, Sr) (n.c. alto)
Z: Al, Si (tetraedros)
• La sustitución Si-Al puede ser ordenada (triclínicos) o desordenada (monoclínicos)
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Grupo de los feldespatos
• Clasificación:
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Grupo de los feldespatos
• Polimorfismo:
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3) Grupo de las zeolitas
• Aluminosilicatos con Na, Ca, K, hidratados.
• Estructuras muy amplias con grandes cavidades y túneles
• Permiten el intercambio y desplazamiento de cationes y de agua
• Tienen muchas aplicaciones industriales
• Alteración de rocas volcánicas, hidrotermales
Principales grupos de Tectosilicatos
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Grupo de las zeolitas
Natrolita Na2Al2Si3O10·2H2O
Chabacita CaAl2Si4O12·6H2O
Heulandita CaAl2Si7O18·6H2O
Estilbita NaCa2Al5Si13O36·14H2O
Estilbita
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BibliografíaBibliografíaFiguras tomadas de:Figuras tomadas de:Deer, W.A., Howie, R.A., Zussman, J. (1992): An
introduction to the rock-forming minerals. LongmanScientific & Technical, UK. 696 pp.
Klein, C., Hurlbut, C. (1997): Manual de mineralogía. Reverté S.A., 679 pp.
Zoltai, T., Stout, J.H. (1985): Mineralogy concepts andprinciples. Burgess Publishing Company, USA. 505 pp.
De Internet:De Internet:http://webmineral.com/http://www.mindat.org/http://ruby.colorado.edu/~smyth/Home.htmlhttp://www.simplethinking.com/
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