MINERALOGÍA SISTEMÁTICA: SILICATOS

MINERALOGÍA SISTEMÁTICA:

SILICATOS

MINERALOGÍA SISTEMÁTICA:

SILICATOS

Silicatos en la Corteza Terrestre

39 % Plagioclasas

12 % feldespatos Al.12 % Cuarzo

11 % Px

5% Anf

5% Micas

5% arcillasotros

silicatosno silicatos

Importancia de los silicatosImportancia de los silicatos

El 92% de los minerales de la corteza terrestre son silicatos

Silicatos

Estructura fundamental de los silicatosEstructura fundamental de los silicatos

Silicatos

PolimerizaciónPolimerización

Silicatos

Clase Distribución de los tetraedros de

Composición Unitaria

Ejemplo mineral

Nesosilicatos(tetraedros aislados SiO4)

(SiO4)4- Olivino

Sorosilicatos(2 tetraedros unidos por un oxigeno, relación 7:2)

(Si2O7)6- Epidoto

Ciclosilicatos(+ de 2 tetraedros unidos por oxígenos, relación 1:3)

(Si6O18)12- Berilo

Clasificación de los SilicatosClasificación de los Silicatos

Ejemplo mineral

Inosilicatos(tetraedros unidos por oxígenos formando cadenas, relación 2:6 y relación 4:11)

(SiO3)2-

(Si4O11)6-

Piroxenos

Anfíboles

Filosilicatos(tetraedros unidos por tres oxígenos, formando láminas, relación 2:5 )

(Si2O5)2- Micas

Tectosilicatos(tetraedros unidos por cuatro oxígenos, relación 1:2)

(SiO2)0 Cuarzo, Feldespatos

Silicatos

Las relaciones de radio entre los elementos comunes y el oxigeno en los silicatos determina su número de coordinación y su posición en la estructura de los silicatos

Si4+, Al3+

Mn2+, Fe3+, Fe2+, Mg2+, Ti4+, Al3+

Na+, Ca2+, K+

Silicatos

Coordinación de los elementos comunes en los silicatos

Xm Yn (ZpOq)Wr

Cationes grandes con carga débil

coor. 8: Ca,

Na+, K+, Rb, Ba, Li,

Cationes medianos coord. 6:

Mg+, Fe3+o 2+, Mn2+, Al3+, Ti4+

Cationes chicos con fuerte carga

coord 4:

Si4+, Al+3

Oxígeno

Grupos aniónicos adicionales:

F-, Cl-, (OH)- etc.

Cualquier silicato corriente puede ser expresado por esta fórmula

Silicatos

Ejemplo mineral

(SiO4)4- Olivino

(Si2O7)6- Epidoto

(Si6O18)12- Berilo

Silicatos

Olivino(100)

projectionprojection

Enlaces iónicos

Cationes intersticiales coordinados octaédricamente

Empaquetamiento atómico denso

Alto peso específico y dureza

No tienen direcciones pronunciadas de exfoliación

Empaquetamiento atómico denso

Alto peso específico y dureza

No tienen direcciones pronunciadas de exfoliación

Nesosilicatos: Tetraedros independientes SiO4Nesosilicatos: Tetraedros independientes SiO4

Silicatos

Posiciones catiónicas M1 y M2 = Mg y Fe

Grupo de la FenaquitaFenaquita Be2(SiO4)

Willemita Zn2(SiO4) Grupo del OlivinoFosterita-Fayalita -(Fe, Mg)2(SiO4)

Grupo del GranatePiropo Mg3Al2(SiO4)3

Almandino Fe3Al2(SiO4)3

Espesartina Mn3Al2(SiO4)3

Uvarovita Ca3Cr2(SiO4)3

Grosularia Ca3Al2(SiO4)3

Andradita Ca3Fe2(SiO4)3

Grupo del ZircónZircón ZrSiO4

Grupo del AlAndalucita Al2 SiO5

Silimanita Al2 SiO5

Cianita Al2 SiO5

Topacio Al2(SiO4)(F, OH)2

Estaurolita Fe2Al9O6 (SiO4)4(O, OH)2

Grupo de la HumitaCondrodita-Mg5(SiO4)2(F, OH)2 Datolita-CaB(SiO4)(OH) Esfena-CaTiO(SiO4)

Cloritoide (Fe,Mg),Al4O2(SiO4)(HO)4

CLASIFICACIÓNCLASIFICACIÓN

Grupo del OlivinoGrupo del Olivino

Nesosilicatos

Ortorrómbico

Son comunes en las rocas ígneas máficas y ultramáficas (gabro peridotita, basaltos). La dunita está casi enteramente formada por olivino de alta temperatura.

Fayalita en rocas metamórficas ricas en hierro y granitos alcalinos

Fosterita en mármoles dolomíticos

H= 6,5-7; G= 3,27-4,37; color verde amarillo a verde castaño al aumentar el Fe. Transparente a traslúcido

Usos: Gema, y como arena refractaria para la fundición

Ortorrómbico

Son comunes en las rocas ígneas máficas y ultramáficas (gabro peridotita, basaltos). La dunita está casi enteramente formada por olivino de alta temperatura.

Fayalita en rocas metamórficas ricas en hierro y granitos alcalinos

Fosterita en mármoles dolomíticos

H= 6,5-7; G= 3,27-4,37; color verde amarillo a verde castaño al aumentar el Fe. Transparente a traslúcido

Usos: Gema, y como arena refractaria para la fundición

FayalitaFayalita ForsteritaForsterita

Grupo del GranateGrupo del Granate

Nesosilicatos

Subespecies isoestructuralesSubespecies isoestructurales:

Piropo Mg3Al2(SiO4)3

Subespecies isoestructuralesSubespecies isoestructurales:

Piropo Mg3Al2(SiO4)3

Sistema cúbico.

Generalmente son euhedrales cristalizan en la clase hexaquisoctaédrica

En rocas metamórficas (esquistos micáceos y gneis), en las peridotitas del manto, en skarns

Rocas ígneas de altas presiones ricas en aluminio

H=6,5-7,5; G=3,5-4,3; Brillo vítreo a resinoso; Color rojo-verde, negro; raya blanca; transparente a translúcido

Usos: Gemas, abrasivos

Sistema cúbico.

Generalmente son euhedrales cristalizan en la clase hexaquisoctaédrica

En rocas metamórficas (esquistos micáceos y gneis), en las peridotitas del manto, en skarns

Rocas ígneas de altas presiones ricas en aluminio

H=6,5-7,5; G=3,5-4,3; Brillo vítreo a resinoso; Color rojo-verde, negro; raya blanca; transparente a translúcido

Usos: Gemas, abrasivos

UvarovitaUvarovitaAlmandinoAlmandino

GrosulariaGrosularia

PiropoPiropo

Polimorfos de AlAndalucita Al2 SiO5 (Ortorrómbico)

Silimanita Al2 SiO5 (Ortorrómbico)

Cianita Al2 SiO5 (Triclínico)

Topacio Al2(SiO4)(F, OH)2

Estaurolita Fe2Al9O6 (SiO4)4(O, OH)2

Grupo del AluminioGrupo del Aluminio

Nesosilicatos

La presencia de uno u otro polimorfo aportan una idea sobre las condiciones de temperatura y presión, indicadores de grados de metamorfismo

Se encuentran en rocas alumínicas metamórficas como esquistos, hornfels.

Cianita H=5 G=3,55-3,66/ Sillimanita H=6-7; G=3,23 y Andalucita H=7 =G3,16

Usos: Gemas, bujías de motores, abrasivos

Se encuentran en rocas alumínicas metamórficas como esquistos, hornfels.

Cianita H=5 G=3,55-3,66/ Sillimanita H=6-7; G=3,23 y Andalucita H=7 =G3,16

Usos: Gemas, bujías de motores, abrasivos

SilimanitaSilimanita CianitaCianita

AndalucitaAndalucita

Ejemplo mineral

(SiO4)4- Olivino

(Si2O7)6- Epidoto

(Si6O18)12- Berilo

Silicatos

Estructura (Ej. Epidota)Estructura (Ej. Epidota)Grupos de Si2O7 Tetraedros unidos por sus vértices + tetraedros independientes y cadenas de octaedros formados por AlO6 y AlO4

Sorosilicatos

Celda unidad

Posición octaédrica adicional fuera de las cadenas

Sorosilicatos

Clasificación Clasificación

IsoestructuralesIsoestructurales

Clinozoisita-Epidoto (Ca,Al,Fe) Monoclínicos alargados según su eje b Peculiar color verde pistacho, exfoliación perfecta, H=6,7; G= 3,25; Brillo=vítreoMetamorfismo regional, de contacto, retrógradoEpidotización: metasomatismo de baja temperatura (en venas)Uso: Gema Allanita (Ca,Ce,Fe)MonoclínicoH=5,5-6; G=3, 5-4,2; Brillo submetálico, Color castaño a negroRadiactivo Como mineral accesorio de rocas ígneas

Grupo de la EpidotaGrupo de la Epidota

Sorosilicatos

ClinozoisitaClinozoisita

AlanitaAlanita

EpidotoEpidoto

Ejemplo mineral

(SiO4)4- Olivino

(Si2O7)6- Epidoto

(Si6O18)12- Berilo

Silicatos

Estructura (Ej. Turmalina)Anillos Si6O18 alrededor de cuyo centro alternan Na+ y OH-. Intercalados con los anillos están las láminas de grupos BO3 triangulares. Los grupos

octaédricos (Li, Mg, Al)O4(OH)2 enlazan conjuntamente los anillos de Si6O18 y los grupos BO3

Estructura (Ej. Turmalina)Anillos Si6O18 alrededor de cuyo centro alternan Na+ y OH-. Intercalados con los anillos están las láminas de grupos BO3 triangulares. Los grupos

octaédricos (Li, Mg, Al)O4(OH)2 enlazan conjuntamente los anillos de Si6O18 y los grupos BO3

Ciclosilicatos

De tres TBENITOITA BaTi(Si3O9)

De cuatro TPAGODITA Ca2Cu2Al2Si4O12

De seis TCORDIERITA (Mg,Fe)2Al4Si5O18.H2O

BERILO Be3Al2(Si6O18)TURMALINA

(Na,Ca)(Li,Mg,Al)(Al,Fe,Mn)6(BO3)(Si6O18)(HO)

Ciclosilicatos

BERILO (BeAl) CORDIERITA (Mg, Fe, Al) TURMALINA (Na, Mg-Li-Fe, Al)(BO3)

Sistema hexagonal frecuentemente estriado

Prismático

Parting perpendicular al alargamiento eje c

H= 7,5-8; G=2,65-2,8; Color variable,

Rocas graníticas, en pegmatitas, esquistos micáceos

Se usa como gema, es la principal fuente de Be, que se usa en la fabricación de un metal ligero (aeronáutica)

Sist. Ortorrómbico.

Maclas pseudohexagonales prismáticas

H =7-7,5; G= 2,6-2,66; Diferentes tonalidades de azul

transparente a translúcido; Brillo vítreo

Se distingue en corte delgados

Rocas metamórficas de contacto y de metamorfismo regional (con granate y sillimanita).

Se usa como gema = Zafiro de agua o dicroita.

Sistema hexagonal, cristales prismáticos, estriados verticalmente, con parting

H=7-7,5; G=3-3,25; Brillo vítreo a resinoso.

Pegmatitas graníticas

Usos: gemas, es piezoeléctrica y se emplea en calibradores de presión

Ciclosilicatos

Propiedades FísicasPropiedades Físicas

Variedades de Beriloesmeralda

aguamarina

morganita

heliodoro

Rica en Fe se denomina Chorlo (negra); Mg, (dravita); Li (elbaita), colores suaves con tonos verdes (verdelita), rojos (rubelita), azul (indicolita).

CORDIERITACORDIERITA

Ciclosilicatos

Ejemplo mineral

(SiO3)2-

(Si4O11)6-

Piroxenos

Anfíboles

(Si2O7)6- Micas

(Si6O18)12- Cuarzo, Feldespatos

Silicatos

Inosilicatos

PIROXENOSPIROXENOS Inosilicatos de cadenas simples:

Fórmula general :

W1-P (X,Y)1+P Z2O6

Donde W = Ca2+ Na+

X = Mg2+ Fe2+ Mn2+ Ni Li+

Y = Al3+ Fe3+ Cr3+ Ti4+

Z = Si4+ Al3+

Son anhidros y de alta temperatura

Fórmula general :

W1-P (X,Y)1+P Z2O6

Donde W = Ca2+ Na+

X = Mg2+ Fe2+ Mn2+ Ni Li+

Y = Al3+ Fe3+ Cr3+ Ti4+

Z = Si4+ Al3+

Son anhidros y de alta temperatura

Inosilicatos

EstructuraEstructuraCadenas simples de SiO3 que corren paralelamente al eje c y doble cadena octaédrica a la cual están ligadas. Las cadenas se unen por enlaces iónicos. Bandas T-O-T.

Posiciones catiónicas M1 y M2 M1 = octaedro regularM2 = poliedro irregular

Monoclínico y Ortorrómbico

H=5,5-6

G=3,2-3,6

Clivaje bueno en 2 direcciones

Rocas ígneas básicas : peridotitas, gabros, noritas, basaltos (Hipersteno). Comúnmente se los encuentra asociados a olivino y plagioclasa

Metamórficas (Diópsido)

Color gris, amarillo, verde y castaño

Color blanco a verde claro. La augita es negra

Inosilicatos

DiopsidoDiopsido

AugitaAugita

EnstatitaEnstatita

HiperstenaOrtorrómbicosOrtorrómbicos

Monoclínicos Monoclínicos

Wollastonita

Ejemplo mineral

(SiO3)2-

(Si4O11)6-

Piroxenos

Anfíboles

(Si2O7)6- Micas

Silicatos

Fórmula general

W0-1 X2 Y5 [Z8O22] (OH, F, Cl)2

W = Na+ K+

X = Ca2+ Na+ Mg2+ Fe2+ (Mn Li)

Y = Mg2+ Fe2+ Mn2+ Fe3+ Al3+ Ti4+

Z = Si4+ Al3+

Son hidratados, menos estabilidad térmica con respecto a los piroxenos que son más refractarios

Fórmula general

W0-1 X2 Y5 [Z8O22] (OH, F, Cl)2

W = Na+ K+

X = Ca2+ Na+ Mg2+ Fe2+ (Mn Li)

Y = Mg2+ Fe2+ Mn2+ Fe3+ Al3+ Ti4+

Z = Si4+ Al3+

Son hidratados, menos estabilidad térmica con respecto a los piroxenos que son más refractarios

ANFÍBOLESANFÍBOLES Inosilicatos de cadenas dobles:

Si4O11

ANFÍBOLESANFÍBOLES Inosilicatos de cadenas dobles:

Si4O11

Inosilicatos

azul = anillos de tetraedros Si, Al morado= M1 rosa = M2 Celeste = M3: estas posiciones albergan cationes con

cordinación 6: octaedros

Ej. Hormblenda :(Ca, Na)2-3 (Mg, Fe, Al)5 [(Si,Al)8O22] (OH)2

Inosilicatos

EstructuraEstructuraDoble cadena Si4O11 dirigida paralelamente al eje c y banda octaédrica ligada a ella. (Banda T-O-T: doble de anchas en relación con la de los piroxenos).

Libro 22.22a

Ca-Mg-Fe Anfíbol “cuadrilátero”Ca-Mg-Fe Anfíbol “cuadrilátero”

TremolitaCa2Mg5Si8O22(OH)2

FerroactinolitaCa2Fe5Si8O22(OH)2

AntofilitaMg7Si8O22(OH)2

Fe7Si8O22(OH)2

Actinolita

Cummingtonita-grunerita

Orthoanfíboles

Clinoanfíboles

Inosilicatos

ClasificaciónClasificación

Grunerita

Ortorrómbico

Monoclínico

Libro 22.23a

Inosilicatos

Antofilita Tremolita-Actinolita Hornblenda

Ortorrómbico Monoclínico Monoclínico

Clivaje perfecto en 2 direcciones

H: 5,5 – 6G: 2,85-3,2

H:5-6G: 3-3,4

Brillo: vítreo Brillo: vítreo-sedoso Brillo: vítreo-sedoso

Color: gris, varias tonalidades de verde y pardo

Color: de blanco a verde Color: verdoso oscuro a negro

Rocas metamórficas (metamorfismo de rocas ígneas ultrabásicas

Actinolita: característica de facies de esquistos verdes

Mineral petrográfico importante. Constituyente de rocas ígneas y metamórficas (anfibolitas)

TremolitaTremolita

HornblendaHornblenda

AntofilitaAntofilita

Usos: Asbestos, piedras preciosas Usos: Asbestos, piedras preciosas

Tremolita (Ca-Mg) en mármol, skarns

Actinolita (Ca-Fe-Mg) ocurre en rocas con bajo grado metamórfico y rocas ígneas básicas

Ortoanfíboles y cummingtonite-grunerite (todos Ca-free, ricos en Mg-Fe) son metamórficos (de rocas ultrabásicas y sedimentarias)

La hormblenda ocurre en un amplia variedad de rocas ígneas y metamórficas

Los anfíboles sódicos son metamórficos de zonas de subducción Alta P/T, de rocas denominadas esquistos azules

Riebeckite es común en granitoides sódicos

Ocurrencias de los anfíbolesOcurrencias de los anfíboles

Inosilicatos

Los piroxenos y anfíboles son similares en:Los piroxenos y anfíboles son similares en: Ambos están formados por cadenas de tetraedros SiO4

La dimensión c de la celda unidad, vale aproximadamente 5,2 Å Las cadenas están conectadas por los cationes octaédricos Los mismos cationes se presentan en ambos grupos Las formas ricas en Ca son monoclínicas Las formas pobres en Ca son ortorrómbicas Color, brillo y dureza similares

Los piroxenos y anfíboles son similares en:Los piroxenos y anfíboles son similares en: Ambos están formados por cadenas de tetraedros SiO4

La dimensión c de la celda unidad, vale aproximadamente 5,2 Å Las cadenas están conectadas por los cationes octaédricos Los mismos cationes se presentan en ambos grupos Las formas ricas en Ca son monoclínicas Las formas pobres en Ca son ortorrómbicas Color, brillo y dureza similares

Similitudes y diferencias de los anfíboles y piroxenosSimilitudes y diferencias de los anfíboles y piroxenos

Inosilicatos

Los piroxenos y anfíboles son similares en:Los piroxenos y anfíboles son similares en: Presencia de (OH)- en los anfíboles Peso específico e índice de refracción más bajos en los anfíboles Cristales con diferentes hábitos: piroxeno: prismas gruesos, anfíboles: cristales alargados, aciculares Los piroxenos cristalizan a T° más elevadas que los anfíboles Sus clivajes son diferentes y se relacionan directamente con la estructura de la cadena subyacente

Los ángulos de clivaje basal son de aprox. 90° en piroxenos y de 120° en anfíboles.

PiroxenoPiroxeno AnfíbolAnfíbol

Inosilicatos

Libro 22.24

Ejemplo mineral

(SiO3)2-

(Si4O11)6-

Piroxenos

Anfíboles

(Si2O7)6- Micas

Silicatos

Filosilicatos

Estructura (Ej. Muscovita)

- Tetrahedros SiO4 polimerizados en hojas: [Si2O5]- La mayor parte son hidratados. Los tetraedros se unen formando hexágonos y en los centros de los mismos, a la altura del oxígeno apical, se ubican los oxidrilos- Enlazados a esta red regular de oxígenos apicales y grupos OH de composición (Si2O5OH)3- se ubica una lámina de octaedros regulares.

Estructura (Ej. Muscovita)

- Tetrahedros SiO4 polimerizados en hojas: [Si2O5]- La mayor parte son hidratados. Los tetraedros se unen formando hexágonos y en los centros de los mismos, a la altura del oxígeno apical, se ubican los oxidrilos- Enlazados a esta red regular de oxígenos apicales y grupos OH de composición (Si2O5OH)3- se ubica una lámina de octaedros regulares.

Filosilicatos

6 OH -66 Mg +126 OH -6

Mg6(OH)12 y su carga neta es cero

Hoja tipo “Brucita”

Mg6(OH)12 y su carga neta es cero

Hoja tipo “Brucita”

LA HOJA OCTAEDRICA

Hoja TrioctaédricaHoja Trioctaédrica

Filosilicatos

LA HOJA OCTAEDRICA

Al4(OH)12 y su carga neta es cero

Hoja tipo “Gibbsita”

Al4(OH)12 y su carga neta es cero

Hoja tipo “Gibbsita”

6 OH -64 Al +126 OH -6

Hoja DioctaédricaHoja Dioctaédrica

Trioct. Dioc.

Capas T-O o T-O-T son eléctricamente neutras y están enlazadas por fuerzas débiles de Van der Waals

Filosilicatos

Yellow = (OH)Yellow = (OH)

Serpentina: Mg3 [Si2O5] (OH)4

Hojas T y Hojas trioctaédricas (Mg2+) = Capas apiladadas T-O

(OH) en el centro de los anillos

Monoclínico

Rocas ígneas y metamórficas

T T O O - - T T O O - - T T OO

vdwvdw

Serpentina

Octahedros son un poco más grande que Octahedros son un poco más grande que el tetradro y por eso se pliegan T-O layers el tetradro y por eso se pliegan T-O layers (after Klein and Hurlbut, 1999).(after Klein and Hurlbut, 1999).

Antigorita Antigorita se se mantiene como una mantiene como una

hoja dado que hoja dado que alternan los alternan los

segmentos de segmentos de curvatura opuestacurvatura opuesta

Crisotila (variedad Crisotila (variedad fibrosa)fibrosa) no lo hace no lo hace

y tiende a y tiende a enrrollarse en tubosenrrollarse en tubos

Kaolinita: Al2 [Si2O5] (OH)4

Hojas T y Hojas O dioctaédricas de (Al3+) = Capas T-O

(OH) en el centro de los anillos T

Triclínico

Arcilla: meteorización o alteración hidrotermal de feldespatos

T T O O - - T T O O - - T T OO

vdwvdw

Filosilicatos

Talco: Mg3 [Si4O10] (OH)2

Hojas T – Hojas trioctaédricas (Mg2+) – Hojas T = Capas apiladas T-O-T

Monoclínico

Rocas metamórficas de bajo grado

T T O O T T - - T T O O T T - - T T O O TT

vdwvdw

Filosilicatos

Pirofilita: Al2 [Si4O10] (OH)2

HojasT – Hojas dioctaédricas (Al3+) – Hojas T = capas T-O-T

Monoclínico

Rocas metamórficas (con cianita)

T T O O T T - - T T O O T T - - T T O O TT

vdwvdw

Filosilicatos

Muscovita: K Al2 [Si3AlO10] (OH)2

Hoja T – Hoja dioctaédrica (Al3+) – Hoja T - K

Monoclínico

Granitos y pegmatitas graníticas, esquistos micáceos

T T O O TT- KK- T T O O TT- KK-

Filosilicatos

CLORITA: (Mg, Fe)3 [(Si, Al)4O10] (OH)2 (Mg, Fe)3 (OH)6

T - O - T - (brucita) - T - O - T - (brucita) - T - O - T –

Muy hidratada (OH)8,

Hojas octaédricas:

di/di • tri/tri • mixtas: di/tri, or tri/di

Al - Mg(tri)

Sustitución de Mg por Al(en hoja de hidróxido)

= 1 carga +

Sustitución de Mg por Al(en hoja de hidróxido)

= 1 carga +

Filosilicatos

Estable a muy bajas temperaturas (bajo grado metamórfico: indicadora de facies de esquistos verdes, constituyente de rocas ígneas: alteración de minerales máficos)

Hábito hojoso-escamoso,

Una dirección de clivaje dominante.

Son blandos H=2, G= 2,5-2,8;

Láminas flexibles de extensión indefinida;

Son hidratados

En rocas ígneas (micas), sedimentarias (caolinita) y metamórficas (flogopita, serpentina)

Serpentinas: antiguamente como amianto. En joyería y marmolería.

Grupo de los minerales arcillosos: se utilizan en la fabricación de cerámicos, ladrillos, en barreras de impermeabilización de RSU y peligrosos; lodos de inyección de petróleo; en represas; la caolinita en la carga del papel. Perfumería (talco).

Hábito hojoso-escamoso,

Una dirección de clivaje dominante.

Son blandos H=2, G= 2,5-2,8;

Láminas flexibles de extensión indefinida;

Son hidratados

En rocas ígneas (micas), sedimentarias (caolinita) y metamórficas (flogopita, serpentina)

Serpentinas: antiguamente como amianto. En joyería y marmolería.

Grupo de los minerales arcillosos: se utilizan en la fabricación de cerámicos, ladrillos, en barreras de impermeabilización de RSU y peligrosos; lodos de inyección de petróleo; en represas; la caolinita en la carga del papel. Perfumería (talco).

Filosilicatos

MINERALOGÍA SISTEMÁTICA: SILICATOS

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