Este tema trata a modo de introducciOn cuales son los minerales del suelo y de las rocas. ***************** * Los Minerales * ***************** Los minerales se forman de acuerdo a un ordenamiento de los elementos químicos característicos de cada uno de los minerales y la estructura y planos externos o caras son característico de cada mineral. Hay Minerales primarios y secundarios o supergénicos, esto es según donde se formen, los primarios se forman desde el enfriamiento de la lava tanto en el interior como en el exterior de la corteza terrestre, y los minerales secundarios o supergénicos se forman a partir de los minerales primarios y esto ocurre sobre otra roca o en el suelo mismo. Por ej. los minerales que integran el grupo de las arcillas se forman en el suelo, son minerales secundarios. Las Micas en cambio son minerales primarios aunque tengan la estructura de una de las arcillas, pero con tamaño mayor,de hecho una de las arcillas del suelo la Illita se llama también Mica Hidratada o Hidromica, y se diferencian entre sí solo en el tamaño de los cristales nada mas. Los minerales primarios se forman cuando se enfría lentamente el magma y cristaliza el mineral, de este modo los elementos químicos se reordenan en estructuras caracteristicas que se repiten a lo largo del cristal mineral y el mismo adquiere una forma típica con los elementos químicos ordenados también en forma típica para cada mineral. En el suelo los minerales se heredan del material originario, de tal forma que aquello de lo que carezca el suelo no lo tendrá para disposición de las plantas. El caso de un médano en el que predomina el cuarzo y sus variantes silicicas dará un suelo pobre en nutrientes, ya que solo dispondrá del elemento químico Silicio, Si que no es un nutriente para las plantas, así resultará un yermo estéril como se da en los desiertos. Si en cambio las rocas originarias portan variedad de elementos químicos, como ser Fe, Ca, P, K, Na, etc, la provisión de nutrientes será más probable para las plantas. El 90% de las rocas de la corteza terrestre son R. Igneas y ellas están formadas casi en su totalidad por Silicatos, por ello este grupo de los Silicatos es el mas importante dentro de los minerales, pero son varios los grupos de minerales que existen, por ej. los Oxidos, los Sulfuros, los Carbonatos, los Fosfatos, los Haluros, los Sulfatos, etc. La clasificación en grupos de minerales se hace en función de cual es el a nión que posee el mineral en cuestión, porque los comportamientos de los minerales es caracteristico según cual sea el anión que lo compone, y no cual es el catión que lleva. Por eso se agrupan los minerales según el anión que lo compone: grupo de los Oxidos: agrupa a los minerales con el anión -O⁻, el grupo de los sulfuro los minerales que tienen el anión -S⁻, el grupo de los carbonatos a los minerales que tienen el anión -CO₃⁼, el grupo de los fosfatos a los minerales que tienen el anión -PO₃⁻, etc. Sin embargo un análisis de los elementos químicos de la corteza terrestre a- rroja que los elementos químicos que prevalecen son: 50% el Oxigeno, 27% el Silicio, un 8% el Aluminio otro 5% el Hierro, otro tanto el calcio + Sodio y el Potasio, sumados los 3 juntos. Grupo Mineral de los Silicatos ****************************** La unidad estructural es el tetraedro de Silicio (Si-O), formado por un Si rodeado de 4 Oxígenos, conformando una pirámide de base triangular que tiene en los 4 vértices a un átomo de O encerrando en el interior al átomo de Si. Las 4 caras de esta pirámide son de forma triangular. Los tetraedros se combinan en el espacio de distintas formas, dando los sub-grupos de silicatos: desde tetraedros aislados, los Nesosilicatos hasta los 3-D, los Tectosilicatos pasando por los Filosilicatos 2-D, las cadenas simples de tetraedros, las cadenas dobles, los Inosilicatos, los anillos de tetraedros, Ciclosilicatos, y los tetraedros apareados, los Sorosilicatos. Ver el esquema 1_5.jpg de los sub-grupos de Silicatos Sub-grupo de los Nesosilicatos u Ortosilicatos ---------------------------------------------- En este sub-grupo los tetraedros están aislados, no comparten át. de Oxigenos O entre sí. Ej. el mineral Olivino cuya fórmula es SiO4Mg (SiO₄Mg), un silicato magnésico que por alteración, descomposición, Meteorización dará otros minerales secundarios -Mg o tb. llam. minerales supergénicos magnésicos. En la esctructura cristalina hay tetraedros que no comparten los O entre sí y por ello hay 4 át. de O por cada át. de Si, relación O a Si 4:1, con otros elem. quím. acompañantes sin ser parte de los tetraedros, como ser Fe, Ca, Mg El color es en general verdoso Olivaceo, de ahí el nombre del mineral Olivino. ver esquema 1_2.jpg Combinaciones de Tetraedros en los sub-grupos de Silicatos Ver foto 0_4.jpg Olivino El resto de los minerales del grupo de los Silicatos no presentan tetraedros aislados, sino unidos entre si, compartiendo los Oxigenos entre si. La proporción de Oxigenos a Silicio ya no será 4 a 1 como había en los ortosilicatos, en el Olivino. Sub-grupo de los tectosilicatos (Andamiaje 3-D) ----------------------------------------------- En este Sub-grupo los tetraedros comparten todos los át. de Oxigeno O, y se ordenan con andamiaje 3-D: En este sub-grupo el andamiaje estructural que conforman el conjunto de los tetraedros es 3-D, con tetraedros en todas las direcciones de los ejes X, Y y Z. Los silicatos 3-D están conformados por el grupo de la Sílice, el grupo de los Feldespatos y el grupo de las Plagioclasas. Los silicatos 3-D tienen una disposición en el espacio en la que todos los át. de O están compartidos entre 2 tetraedros, de este modo la proporción de O a Si es 2 a 1 (la relación O a Si ya no es más 4 a 1 sino 2 a 1), o sea ahora hay 2 át. de O por cada át. de Si. O cada 4 át. de Si habrá 8 át. de O (Si₄O₈). La unión entre los O y el Si es covalente, estable, fuerte y se mantiene la electro neutralidad ya que cada O comparte un par de electrones con un par de Si de 2 tetraedros contiguos a él. Ver figura 1_0.jpg Andamiaje 3-D en el mapa de los minerales Grupo de la Sílice La fórmula química es SiO2 (SiO₂). Ej. de este grupo de la Sílice (SiO₂) el mineral: Cuarzo. Otros minerales con este andamiaje 3-D además tiene Sustituciones Isomórficas de Si por Al por ej. (que tiene dimensiones parecidas y con ello el cristal no se hace inestable porque de integrarse át. con otros tamaños más grandes produce la rotura del cristal, lo que resulta inviable) y la electroneutralidad se logra por la adición de elem. quím. acompañantes dentro del cristal. Así aparecen los Feldespatos y las Plagioclasas. Ver foto 0_2.jpg Detalle de componentes de un granito: Cuarzo (granos claros), Feldespatos (granos oscuro) y Mica Negra o Biotita. Grupo de los Feldespatos En este grupo están los Feldespatos Potásicos (-K), y los Feldespatos no po- tásicos que en cambio tienen como acompañantes al Na y al Ca. Tanto el K como el Na y el Ca aseguran la electroneutralidad del mineral. Feldespatos Potásicos (Feld.-k) En este grupo de silicatos 3-D, 1 de cada 4 tetraedros tiene cambiado el át. de silicio Si central por un át. de Aluminio Al, y por ello la electroneutralidad se logra con la adicción de un Potasio K acompañante, que cede su electrón e- (e⁻) a un át.de Oxigeno O del tetraedro en el que ocurrió la sustitución del Si por el Al. Así en 4 tetraedros que sin sustituir se tendrían 4 Si y 8 O pasa ahora sustitución mediante a ser 3 Si + 1 Al en 4 tetraedros: resultando la fórmula Si3AlO8K (Si₃AlO₈K), (notar que la proporción de Si+Al a O se mantiene en 1:2 como en todos los silicatos 3-D, por ello hay 8 O en 4 tetraedros) Ej. minerales Ortosa (tb. llam. Ortoclasa) y Microclina, que si bien tiene la misma fórmula química que la Ortosa (Si₃AlO₈K), la cristalografía es distinta entre ellos, la estructura mineral tiene distinta conformación dando 2 minerales distintos. ver foto 1_3.jpg Microclina y Cuarzo ahumado. Feldespatos No Potásicos El grupo de las Plagioclasas Una serie de minerales que varían en un continuum entre 0 y 100% de contenido de Ca y Na complementarios digamos, lo que le falta de Na para llegar a 100% lo completa el Ca, y viceversa. En las Plagioclasas ocurren sustituciones en 1 o 2 de cada 4 tetraedros,entonces si está la sustitución de 1 Si cada 4 de ellos, con 1 Al acompañando esta el Na, así se tiene Si3AlO8Na (Si3AlO8Na), el caso del mineral Albita o si se sustituyen 2 Si con 2 Al en 2 tetraedros de cada 4, en este caso hay deficiencia de electrones (de 2 e⁻) lo que se equilibra entrando dentro del mineral como acompañante el elemento Calcio Ca que es divalente aportando sus 2 e⁻ a esos 2 tetraedros sustituidos. la Form. quím es Si2Al2O8Ca (Si₂Al₂O₈Ca). Es el caso del mineral Anortita. Existe toda una combinación en gradiente entre Albita y Anortita desde 0% de una y 100% de la otra a 100% de una y 0% de la otra lo que permite formar el grupo de las Plagioclasas. O sea de los Feldespatos Plagioclasas. Ver foto 0_3.jpg Cuarzo, Feldespato-Na (Sódico o Alcalino) y Plagioclasas Silicatos 2-D Subgrupo de los Filosilicatos Los minerales de este grupo, tienen un desarrollo con predominio en solo 2 de los 3 ejes posibles: los ejes x-y, y por ello ya no son más los andamiajes 3-D son minerales laminares. Además aparecen en este grupo acompañando a los tetraedros, los Octaedros que se alternan con los tetraedros, y por ello ya no esta más la proporción O-Si de 2:1. Los Filosilicatos están formados por un apilamiento de láminas de aniones (los O⁻y los OH⁻) y de láminas de cationes (Si⁴⁺, Al³⁺,Mg²⁺, etc.) intercaladas.... Continuar leyendo este Tema en otro archivo arcillas.txt que está en el mapa de los minerales. ver Tema Arcillas en el Mapa de los Minerales. Sub-grupo de los Ciclosilicatos En este sub-grupo los tetraedros en anillos (relación O₃:Si₁) La disposición en anillos va desde 3 a 6 tetraedros anillados compartiendo O entre tetraedros. Ej. mineral: Berilo. ver esquema 1_2.jpg Combinaciones de Tetraedros en los sub-grupos de Silicatos Sub-grupo de los Inosilicatos En este sub-grupo los tetraedros se disponen en cadenas lineales, tanto simples como dobles, Ej. de cadenas simples los Piroxenos (mineral: Hornblenda) y de cadenas dobles los Anfíboles (mineral Diópsido). Ver el esquema 1_1.jpg de cadenas simples y dobles de tetraedros Sub-grupo de los Sorosilicatos En este sub-grupo los tetraedros están apareados (en este caso la relación O:Si es 7:2) Si2O7Ca (Si₂O₇Ca). ver esquema 1_2.jpg Combinaciones de Tetraedros en los sub-grupos de Silicatos Serie de Bowen ************** La serie de Bowen es una escala de Cristalización de los minerales Silicatados dentro de las R. Igneas. La escala es en función de la velocidad de enfriamiento del magma y con ello de velocidad de formación de los distintos minerales de las R. Igneas. A su vez se tienen en cuenta los elem. quím. que tienen los minerales resultantes, por ello hay dos ramas en la escala, una rama corresp. a los minerales ferro-magnesianos y la otra rama a los Feldespatos Ca-Na -K o sea feldespatos-plagioclasas calcicas-sódicas y feldesp-K. En ambas ramas hay una diferenciación magmatica según la vel. de enfriamiento del magma. Los primeros minerales en formarse en esta rama son los Olivinos en la rama ferro- Mg que cristalizan antes que los silicatos en cadena o silicatos lineales (Pi- roxenos y Anfíboles) y estos antes que los filosilicatos representados por las micas, y de ellas 1° lo hace la mica negra Biotita por el > cont. de Fe. luego están los Feldespatos-K, y por último en la cristalización el Cuarzo. En la rama de las plagioclasas también se da la diferenciación magmatica, las plagioclasas con más Ca cristalizan antes y las plagioclasa sódicas lo hacen luego enfriandose mas lentamente, luego los Feldespatos potasicos Ortosa y Microclina. Finalmente los minerales del grupo de la Silice, estando el mineral Cuarzo en el último lugar con el enfriamiento mas tardío. A su vez hay una relación entre la ubicación en la serie de Bowen y la Facilidad o resistencia a la degradación,alteración, Intemperismo o Meteorización. Los silicatos con estructura mas simple se degradan más fácilmente, ej los Olivinos, en cambio el andamiaje 3-D el Cuarzo mayor resistencia. Ver Gráf. 0_1.jpg y 1_6.jpg Serie de cristalización de Bowen. Otros grupos minerales: *********************** Grupo de los Oxidos: Este grupo está formado por los minerales que poseen Oxidos, Oxidos hidratados, e Hidróxidos de metales como el Al. o el Fe. en su composición, por ej. Ox. de Hierro (II y III), Ox. de Aluminio e hidróxido de Al. Hay tanto Ox. primarios heredados del material originario del suelo, incluyendo rocas de todo tipo, como Ox. secundarios formados dentro del suelo mismo y sobre rocas ya formadas. El mineral Oligisto, tb. llam. Hematita o Hematites es Oxido de Fe (III) u Ox. férrico, Fe2O3 (Fe₂O₃) el cual se encuentra en todo tipo de roca y es primario o secundario. Su color es Rojizo amarronado. Y es un de los cementos de las R. Sedimentarias. Prevalece en medios bien oxigenados sin presencia de agua. El mineral Goethita Ox. ferroso FeO(OH) y su versión más hidratada la Limonita, Ox. Fe (II) Hidrat. FeO(OH)+nH2O es de color amarillo y también se encuentra en todo tipo de rocas, y es primario y secundario, en general asociado a mayor humedad y presencia de agua. Es un Ox. más reducido que el férrico y al cual puede alterarse si se lo calienta o se lo seca, cambiando su form. quím. de Ox. ferroso a Ox. ferrico. La Gibbsita es Hidróxido de Aluminio, Al(OH)₃. La Brucita es el Hidróxido de Mg, Mg(OH)₂. La Gibbsita y la Brucita dan lugar en las arcillas a las capas de octaedros gibbsiticas o bruciticas, en función de cual sea el át. central de los octaedros (Al o Mg) y como estas capas están formadas por el metal + O + H van bien los hidróxidos del Al o Mg. Grupo de los Fosfatos: Los fosfatos junto con los fluoruros y metales forman los minerales fosfatados (y las R. fosfatadas). Las Apatitas. Argentina está bien provista de fósforo ya que las Apatitas están bien esparcidas. Aún así los fertilizantes se formulan conteniendo fósforo...!!! La composición química de las apatitas es (PO₄³⁻)₃-Ca₅-F⁻ son Fluoro-MetaFosfatos de Calcio. El Flúor puede estar reemplazado por Cloro Cl⁻ o por un oxidrilo OH⁻ en las Apatitas. El Flúor junto con el Hidrógeno forman el hidruro covalente FH: F₂+H₂ → → 2FH que en agua forma el hidracido Ac. Fluorídrico también llamado FH. El FH se disocia en el H⁺ + F⁻ (el anión Fluoruro de las apatitas) El Fósforo (Ⅴ), P junto con el O forman el Oxido Fosfórico: 4P + 5O₂→ → 2P₂O₅ y este Oxido de Fósforo (Ⅴ) con abundante agua forma el Acido MetaFosfórico: P2O5 + 3H2O → H6P2O8 (2H₃PO₄) que al ser un Ac. fuerte se desdobla totalmente en agua a Protones y MetaFosfatos:3H⁺ + (PO₄)³⁻, esos metafosfatos y los fluoruros combinados con el calcio forman el mineral y la roca Apatita (PO₄)₃Ca₅F. (El Ox. Fosfórico puede reaccionar con 1, 2 o 3 moléculas de H₂O dando los Ac. ortofosfórico HPO₃, difosfórico H₄P₂O₇ y el metafosfórico H₃PO₄. Lo mismo vale para el Ox. Fosforoso u Ox. de Fosfóro (Ⅲ) reaccionando con 1, 2 o 3 molec. de agua dando el Ac. o- di- y m-fosforoso y con ello los aniones orto- di- y meta- fosfito.) Grupo de los Carbonatos: Está formado por minerales que tienen el anión CO₃⁼ y como cationes principalmente Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺. Por ej. CaCO₃ para la Calcita en la roca Caliza [EN] Lime Stone, MgCO₃ para la Magnesita o Co₃Ca-Mg para la dolomita en la R. Dolomía. El origen es orgánico-biológico ya que es una R. sedimentaria que se formo por acumulación de caparazones y esqueletos sobre el fondo marino, lacustre, etc. La Caliza metamórfica es el Mármol. El ataque ácido genera sobre las rocas carbonatadas la liberación de CO₂ y agua por desdoblamiento del Carbonato (CO₃⁼ +2H⁺ → H₂CO₃ → CO₂ + H₂O). 📩️ jazei@tilde.team Ed. con 𝕍𝕚𝕞 el día jueves 20 de abril de 2023 19:03hs. (UTC -0300)