ctma 1r_tema2
DESCRIPTION
Minerals. Roques. Jaciments minerals.TRANSCRIPT
11
Tema 2: Materials terrestres: roques i minerals
2.1 Els minerals
2.2 Les roques: filles dels processos geològics: * Roques magmàtiques * Roques metamòrfiques * Roques sedimentàries
2.3 Jaciments minerals
22
1. Els mineralsMineral: tot material sòlid, inorgànic i d’origen natural que té una composició química determinada i una estructura atòmica ordenada.
La forma externa és un reflexe de la seva forma interna
Els elements constitutius es repeteixen de forma ordenada en les tres direccions de l’espai.
33
1. Els mineralsAgregat : La formació d’un únic nucli i un únic cristall aïllat és molt complicat. Pel contrari és frequent que en el procés de creixement es formin agregats cristalins, unió de cristalls formats a partir de diferents nuclis. Tal com es disposin els cristalls, els agregats rebén el nom d’irregulars, paral·lels, radials, etc.
Agregat selenita Agregat guix
44
1. Els minerals
Un tipus especial d’agregats són les macles, conseqüència de la formació de varis nuclis a partir dels quals s’ha produit el creixement. Ningun d’ells aconsegueix englobar als altres, cadascú té el seu propi creixement
55
1. Els mineralsEls minerals es poden formar per varies raons:
1.Precipitació: Quan el fluid és un líquid. Les causes són variades: pérdua del fluid per evaporació , augment en la concentració i variació de temperatura o pressió. Es verifica en tots els ambients.
2. Sublimació: Quan el fluid és un gas es produeix la cristal·lizació directamente a l’estat sólid. És el cas de les fumaroles volcàniques per la baixada brusca de la temperatura.
66
1. Els minerals
3. Recristalització: Es forma un nou cristall per reorganització interna dels components d’un cristall preexistent. En variar les condicions del medi (pressió, temperatura o composició), un cristall pot desestabilitzar-se i començar a variar la seva estructura o la seva composició per difusió en estat sòlid. Són molt frequents en l’ambient metamòrfic però es verifiquen també en la meteorització
Recristalització granate
77
1.Els minerals1.1 Propietats: les empremtes digitals dels minerals
A. Propietats escalars (no depenen de l’estructura interna)
1. Hàbit: aparença externa en què està cristal·litzat
laminar
columnarCapil·lar amiant
2. Densitat: massa/volum, sol oscil·lar entre 2,5 i 4,5 g/cm3
3. Punt de fusió: temperatura a la qual passa a estat líquid
88
1.Els minerals1.1 Propietats: les empremtes digitals dels minerals
B. Propietats vectorials (depenen de l’estructura interna i necessiten 3 valors: intensitat, direcció i sentit)* Propietats mecàniques: relacionades amb la cohesió
1. Duresa: resistència que presenta la superfície a ser ratllada, es determina per comparació amb els minerals de l’escala de Mohs
1. Talc 2. Guix Ca SO4 (2·H2O)
99
1.Els minerals1.1 Propietats: les empremtes digitals dels minerals
3. Calcita Ca CO3 4. Fluorita Ca F2
5. Apatita Ca3 (PO4)2
6. Ortosa
K Al (Si3O8)
1010
1.Els minerals1.1 Propietats: les empremtes digitals dels minerals
7. Quars
SiO2
8. Topacio
Al4 (SiO4)3
9. Corindó Al2 O3 10. Diamant C
1111
1.Els minerals1.1 Propietats: les empremtes digitals dels minerals
2. Tenacitat o elasticitat:És la resistència que presenta un mineral a trencar-se o deformar-se:
* Fràgil: es trenca fàcilment* Mal·leable: es pot trencar en fines làmines* Dúctil: pot ser estirat com un fil* Flexible: pot ser doblegat de forma irreversible* Elàstic: al ser doblegat torna a la seva forma original
3. Fractura: Depèn en quina forma queda una vegada trencat
4. Exfoliació: Capacitat que tenen alguns minerals de trencar-se en superfícies planes o làmines
Mica moscovita
1212
1.Els minerals1.1 Propietats: les empremtes digitals dels minerals
B. Propietats vectorials* Propietats òptiques1. Color: és una de les característiques més visibles d’un mineral, però no és del tot fiable (un mineral pot presentar diferents colors, per canvi d’ions, impureces o inclusions o per cristal·lització defectuosa.
Fluorita Fluorita
1313
1.Els minerals1.1 Propietats: les empremtes digitals dels minerals
B. Propietats vectorials* Propietats òptiques
2. Ratlla de color: color del mineral polvoritzat
3. Brillantor o lluïsor: aspecte que agafa el mineral en reflectir la llum (nacrada, mat, metàl·lica, vítria, etc.
4. Birrefringència: desdoblament de la llum en travessar el mineral
Espat d’Islàndia, un tipus de calcita té la capacitat de birrefringència
1414
1.Els minerals: classificació1.2 Tres mil minerals repartits en vuit grups
La classificació es fa normalment basant-se en la seva composició i estructura cristal·lina.Grup 1: Elements natius
Sofre
Grafit
Plata
Coure
1515
1.Els minerals1.2 Tres mil minerals repartits en vuit grups
Grup 2: Sulfurs i compostos afins
Galena Pb S Pirita Fe S
Cinabri Hg S
1616
1.Els minerals1.2 Tres mil minerals repartits en vuit grups
Grup 3: Halurs o sals
Halita Na Cl Fluorita Ca F2
Silvina K Cl
1717
1.Els minerals1.2 Tres mil minerals repartits en vuit grups
Grup 4: Óxids i hidròxids
Hematites Fe2 O3 Magnetita Fe2+(Fe3+)2O4
Corindó Al2O3
1818
1.Els minerals1.2 Tres mil minerals repartits en vuit grups
Grup 5: Carbonats, nitrats i borats
Dolomita CaMg (CO3)2
Calcita Ca CO3Malaquita Cu2 CO3(OH)2
1919
1.Els minerals1.2 Tres mil minerals repartits en vuit grups
Grup 6: Sulfats, cromats, molibdats i wolframats
Anhidrita Ca SO4
Guix Ca SO4·2H2O Baritina Ba SO4
2020
1.Els minerals1.2 Tres mil minerals repartits en vuit grupsGrup 7: Fosfats, arseniats i vanadats
Apatita Ca5 Fe (PO4)3
2121
1.Els minerals1.2 Tres mil minerals repartits en vuit grups
Grup 8: SilicatsSón la classe més important per què són el 25% dels minerals coneguts. Representen el 90% de la composició de l’escorça terrestre.
Formats per un tetràedre de sílice (que s’uneixen per diferents ions (Na, K, Ca, Al, Mg, Fe, Mg, etc.)
2222
1.Els minerals1.2 Tres mil minerals repartits en vuit grups
Grup 8: Silicats
2323
2.2. Les roques: filles dels processos geològicsLes roques són agregats d’un o més minerals en unes proporcions determinades. Contenen uns minerals essencials i altres d’accesoris.
2424
2.2. Les roques: filles dels processos geològicsCicle de les roques
Processos externs:
• Meteorització• Erosió• Transport• Sedimentació
Processos interns:
• Formació del magma• Sismes• Orogènesi
2525
2.2. Les roques: filles dels processos geològics1. Roques magmàtiques: filles del foc
Ambient Magmàtic: determinat per l’existència de material fos (magma) en el interior de la Terra. L’aparició de minerals i de les roques que formen, ve donat per un procés de solidificació del magma en arribar a zones de menor temperatura, originant les roques magmàtiques. Granit
Obsidiana
2626
2.2. Les roques: filles dels processos geològics1. Roques magmàtiques: filles del focEl magma, composat per diferents minerals fossos, a mesura que ascendeix o disminueix la seva temperatura o pressió, comença a consolidar-se amb una cristal·lització seqüenciada. Aixó genera unes reaccions (reaccions de Bowen): - contínues (plagioclases) en les que es van equilibrant els components intercanviant ions, i - discontínues que ocorren a temperatures definides.
2727
2.2. Les roques: filles dels processos geològics1. Roques magmàtiques: filles del foc
La concentració de sílice ens donarà la mobilitat del magma i, en conseqüència la seva explosivitat.
2828
2.2. Les roques: filles dels processos geològics1. Roques magmàtiques: filles del foc
En estudiar les roques magmàtiques cal tenir en compte alguns paràmetres:
1. Concentració de sílice2. Temperatura de formació3. Acidesa4. Textura: fa referència a la forma, mida i distribució dels diferents
minerals:* Granuda: quan la cristal·lització és lenta i els cristalls es poden formar i fer-se visibles (ens indica formació en profunditat)* Afanítica: no s’observen a simple vista cristalls per què la cristal·lització ha sigut molt ràpida (formació superficial)* Porfírica: combinació de les dues anteriors
2929
2.2. Les roques: filles dels processos geològics1. Roques magmàtiques: filles del foc
5. Origen: es poden classificar en 3 grups:
1. Plutòniques: tenen una solidificació lenta i en profunditat en zones anomenades plutons que es local·litzen cristal·litzats en l’interior de la Terra
Cristalls més o menys de la mateixa mida, visibles amb textura granuda:
Gabro: bàsicGranit: àcid
3030
2.2. Les roques: filles dels processos geològics1. Roques magmàtiques: filles del foc
Formació de les roques plutòniques
3131
2.2. Les roques: filles dels processos geològics1. Roques magmàtiques: filles del foc
5. Origen2. Volcàniques: es formen quan el magma arriba a la superfície terrestre i surt a l’exterior en forma d’erupció.El refredament és molt ràpid.Poden ser afanítiques o porfíriques. A vegades tenen vesícules o bombolles produïdes pels gasos.
Basalt Riolita Pedra tosca o pumita
3232
2.2. Les roques: filles dels processos geològics1. Roques magmàtiques: filles del foc
5. Origen
3. Filonianes: quan el magma s’obre pas cap a la superfície a través d’esquerdes o filons i se solidifica en els seu interior
Pòrfir Pegmatita
3333
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques metamòrfiques: filles de el calor i la pressió
Ambient Metamòrfic: determinat pel canvi de condicions (pressió, temperatura o composició ) en el que va tenir lloc la gènesi d’una roca preexistent. Així, a partir d’una roca original obtenim una roca metamòrfica.
Gneis
Hi ha dos factors primordials:• Si predomina la temperatura: metamorfisme de contacte• Si predomina la pressió: metamorfisme regional
3434
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques metamòrfiques: filles de el calor i la pressió
Classificació:
es realitza segons la seva composició i la textura (si els components s’orienten en superfícies planes dona lloc a esquistositat
3535
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques metamòrfiques: filles de el calor i la pressió
1. Roques sense esquistositat: han estat produïdes per un augment de temperatura amb el conseqüent augment de volum per metamorfisme de contacte.
Marbre. 95% calcària Quarsita: prové de l’arenisca rica en quars
3636
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques metamòrfiques: filles de el calor i la pressió
2. Roques amb esquistositat: es pot observar l’fecte de la pressió. Es classifiquen segons el grau de esquistositat
Pissarra
Filita
Les pissarres (provenen de les argiles) són de baix grau i les següents són les filites que brillen més
3737
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques metamòrfiques: filles de el calor i la pressió
Esquist: amb cristalls grans i esquistositat molt evident. Són metamorfime de grau mig d’argiles. S’observen bandes clares i fosques
Gneis: són de metamosfisme de grau alt del granit amb bandes clarament diferenciades
3838
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques metamòrfiques: filles de el calor i la pressió
3939
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
Ambient Sedimentari: L’actuació dels agents geològics externs té com a conseqüència l’aparición d’una gran quantitad de sediments, ja sigui per deposició (roques detrítiques per exemple) o per precipitació de sals dissoltes en l’agua. • Temperatures menors a 200oC• Pressions inferiors a 6 km de profunditat
4040
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
Estan formades per tres classes de components o partícules:a. Clasts: fragments de roques que han estat erosionats i transportatsb. Cristalls: formats per precipitació química en medi aquósc. Fòssils que quan estan trencats s’anomenen bioclasts
Etapes de la diagènesi:1. Compactació: les partícules lliures s’ajunten entre elles com a conseqüència del pes dels materials superiors:
* pèrdua de la porositat* expulsió dels fluids (gasos i líquids)* pèrdua de volum amb augment de la densitat
4141
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
Etapes de la diagènesi:2. Cimentació: Els espais buits s’omplen de productes precipitats de material soluble, fent d’unió o ciment entre els diferents fragments:
* pèrdua de porositat* pèrdua de permeabilitat
Ciments més habituals:
* Calcita (Carbonat càlcic)* Guix (sulfat càlcic)* Quars (òxid de silici)
4242
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
Classificació: es fa segons la naturalesa dels seus components:
1. Roques detrítiques: roques formades per l’acumulació de clasts. Es poden subdividir en:
a) Conglomerats: formats per fragments grans i matriu fina
Bretxa: baix temps de transportPudinga: alt temps de transport
4343
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
1. Roques detrítiques:
b) Gresos: fragments de sorra (0,02 – 2 mm) de diferent naturalesa, fonamentalment silícica
Se solen utilitzar molt en construcció i si són riques en quars per fabricar vidre
4444
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
Formació dels gresos
4545
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
1. Roques detrítiques: c) Lutites: formats per minerals argilosos (diàmetre < 0,02 mm).
N’hi ha de diferents tipus (algunes argiles són expansives en aigua)
Argil·litesLimolites: textura llimosa
Margues: roques mixtes argila/calcita
4646
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
2. Roques no detrítiques: provocades per la precipitació de diferents ions
a) Carbonats: Formats per carbonat càlcic (Ca CO3) o calcita. Tenen la particularietat que en contacte amb àcid (normalment H2CO3 que prové d’activitat bacteriana del sòl i aigua) es converteix en un producte soluble que a la vegada pot precipitar.
Calcària amb HCl produeix efervescència
Dolomita Ca Mg (CO3)2, es forma en ambients marins
4747
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
2. Roques no detrítiques: provocades per la precipitació de diferents ions
a) Carbonats: En l’interior i exterior de coves formades per karstificació hi poden trobar acúmuls o sediments de carbonats.
Tova: a la sortida d’una cova calcària, l’aigua rica en carbonats dissolts, es troba amb menys pressió i perd CO2 provocant la precipitació dels carbonats envoltant la vegetació
Travertí: en l’interior d’una cova es pot acumular els sediments de carbonats formant aquesta roca
4848
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
Travertí
4949
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
Coral: éssers vius que agafen CO3 Ca per fabricar la seva estructura externa generant, lentament, uns espais naturals coneguts com Coral reef o escull coral·lí
5050
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
b) Evaporites o salines: formades per precipitació de sals en mars interiors, llacs o albuferes. Una forta insolació (a l’igual que la congelació) provoca una precipitació de sals doncs disminueix el dissolvent.
5151
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
b) Evaporites o salines:Com no totes les sals tenen igual solubilitat hi ha una precipitació diferencial i, en conseqüència, una sedimentació diferencial.
1r precipita >19% d’aigua Calcita Ca CO32n precipita 19 > X > 9,5% Guix
CaSO4·2H2O3r precipita 9,5 > X > 4% Halita Na Cl4r precipita < 4% d’aigua Silvina K ClAixó provoca:
• Estratificació: formació de capes de material diferent ja sigui per la seva composició o la seva textura
• Selecció: separació de materials diferents per textures o composició
5252
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
c) Silíciques: roques d’origen orgànic (descomposició d’esquelets de plantes o animals amb closca o coberta silícica).
Sílex: roca dura i compacte amb fractura concoïdal característica, amb arestes tallants, que van ser utilitzades per fabricar eines.
5353
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
d) Orgàniques: Contenen matèria orgànica.
Carbó: es formen en ambients pantanosos o deltàics anaeròbics a partir de restes vegetals que s’han anat carbonitzant
Carbonització:
Fase 1: Fase biològica: bacteris descomponen les restes orgàniques eliminant oxigen, nitrogen i sofre. Es forma torba (color marronós)
5454
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
Carbonització
Fase 2: Fase bioquímica:
l’enterrament i les altes pressions i temperatures faran que la torba s’aixafi i s’acabin d’eliminar els compostos volàtils COV.
5555
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
Mina de carbó
Torba 55% C 4.500-6.000 cal/gLignit 70-75% C 6.000-7.000 cal/gHulla 75-90% C 7.000-8.000 cal/gAntracita >90% C > 8.000 cal/g
5656
2.2. Les roques: filles dels processos geològics
2. Roques sedimentàries: filles del Sol
5757
2.2. Les roques: filles dels processos geològics2. Roques sedimentàries: filles del Sol
Petroli En zones marines poc profundes (sobre placa continental) es pot acumular gran quantitat de plàncton envoltat de sediments: sapropel (llot orgànic) que passa a estar en condicions anaeròbiques transformant-se, per pèdrua de O2 i N2, en Querogen.
En condicions de 120-150 oC i pressió de 2-7 km augmenta la mobilitat en disminuir la densitat i ascendeix fins roca trampa.
Gas SuperiorPetroliAigua salada Inferior
5858
2.3. Jaciments minerals
Mina de coure
salines
5959
2.4. Utilitat dels minerals
Panels fotovoltàics: Un panel fotovoltàic consta d’un cristall de sílice que, en ser estimulat pur un fotó, és capaç de desprender electrons (efecte fotoelèctric) que són recollits per un material conductor. La fabricació de panels fotovoltàics té la necesitad d’obtenció de cristalls plans, a un baix cost.
Cristalls líquids: Els cristalls líquids consten d’un fluid compuest per molécules allargades que tenen la propietad d’ordenar-se com un cristall davant la polarització elèctrica del medi. En ordenar-se canvien les seves propietats òptiques (color, opacitat, etc). S’han utilizat intensament en les pantalles de petits aparells electrònics (calculadores, rellotges) i actualment s’estan introduint en el mercat dels monitors (pantalla plana).
6060
2.4. Utilitat dels mineralsCristalls artificialls. La necesitat de cristalls abrasius en la indústria i l’alt cost dels naturals (per exemple, els diamants industrials) ha posibilitat l’aparició d’artificials. Aquests cristalls no logrenn els resultats dels naturals, però el seu menor cost rentabitliza la seva obtenció i ús. Aquestes tècniques també s’han adentrat en el mon de la joieria, obtenent-se gran varietat de pedres precioses artificials amb colors rars en les naturals.
Diamant artificial
6161
2.4. Utilitat dels minerals
Informàtica: Un chip consta de diferents capes de materials crescuts s durant el procés de fabricació: metall, òxid i semiconductor cristalí (sílice) que, en rebre un impuls elèctric, pot transmetre’l o no a un material conductor. Les tècniques de cristalització han permés reduir-los a mides tan insignificants que la limitació consisteix en aconseguir reduir a la mateixa mida les sevess connexions.