Minerals. Roques. Jaciments minerals.

1. 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

2. 1. Els minerals Mineral : 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.

3. 1. Els minerals Agregat : 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

4. 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

5. 1. Els minerals Els 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.

6. 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

23. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics Les roques són agregats d’un o més minerals en unes proporcions determinades. Contenen uns minerals essencials i altres d’accesoris.

25. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 1. 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

26. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 1. Roques magmàtiques : filles del foc El 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.

27. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 1. Roques magmàtiques : filles del foc La concentració de sílice ens donarà la mobilitat del magma i, en conseqüència la seva explosivitat.

29. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 1. 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 : bàsic Granit : àcid

30. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 1. Roques magmàtiques : filles del foc Formació de les roques plutòniques

31. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 1. Roques magmàtiques : filles del foc 5. Origen 2. 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

32. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 1. 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

34. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. 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

35. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. 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

36. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. 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

37. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. 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

38. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. Roques metamòrfiques : filles de el calor i la pressió

41. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. 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)

44. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. Roques sedimentàries : filles del Sol Formació dels gresos

46. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. Roques sedimentàries : filles del Sol 2. Roques no detrítiques : provocades per la precipitació de diferents ions a) Carbonats : Formats per carbonat càlcic (Ca CO 3 ) o calcita. Tenen la particularietat que en contacte amb àcid (normalment H 2 CO 3 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 (CO 3 ) 2 , es forma en ambients marins

47. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. 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 CO 2 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

48. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. Roques sedimentàries : filles del Sol Travertí

49. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. Roques sedimentàries : filles del Sol Coral: éssers vius que agafen CO 3 Ca per fabricar la seva estructura externa generant, lentament, uns espais naturals coneguts com Coral reef o escull coral·lí

50. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. 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.

52. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. 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.

53. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. 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)

54. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. 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.

55. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. Roques sedimentàries : filles del Sol Mina de carbó Torba 55% C 4.500-6.000 cal/g Lignit 70-75% C 6.000-7.000 cal/g Hulla 75-90% C 7.000-8.000 cal/g Antracita >90% C > 8.000 cal/g

56. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. Roques sedimentàries : filles del Sol

57. 2.2. Les roques: filles dels processos geològics 2. 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 O 2 i N 2 , en Querogen . En condicions de 120-150 o C i pressió de 2-7 km augmenta la mobilitat en disminuir la densitat i ascendeix fins roca trampa. Gas Superior Petroli Aigua salada Inferior

58. 2.3. Jaciments minerals Mina de coure salines

59. 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).

60. 2.4. Utilitat dels minerals Cristalls 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

61. 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.