Mineralogía (no silicatos)

ELEMENTOS NATIVOS

Dentro del grupo de los elementos nativos, existen una serie de mineralizaciones en estado nativo y otras que aparecen en los meteoritos.

Desde el punto de vista cristaloquímico se dividen en:

• * Metálicos.
• * No metálicos.
• * De carácter intermedio.

La distribución en la corteza terrestre de estos minerales, viene en función de la actividad geoquímica, concretamente por el oxígeno y el azufre. Goldsmith los divide en función de su afinidad geoquímica en:

• Siderófilos.- Los que tienen débil afinidad por el oxígeno y el azufre. Por ejemplo el Pt, Fe, Au, Sn, Mo y C.
• Calcófilos.- Los que tienden a unirse con el azufre. Como consecuencia de esto, se ven restringidos a elementos nativos.
• Litófilos.- Poseen gran afinidad por el oxígeno. No presentan un estado nativo, dando óxidos.
• Atmósfilos.- Los gases nobles.

El número de elementos nativos conocidos es de unos 20, y si diferenciamos las asociaciones polimorfas y elementos raros se eleva a 80, representando el 0.1% de la corteza terrestre.

La clasificación de la tabla periódica de Kostov, se realiza en función del tipo de enlace:

• Grupo VIIIA.- Ne, Ar, Kr, Xe. Se caracterizan porque tienen una cubierta electrónica completa. No existe posibilidad de enlace, siendo el resultado moléculas monoatómicas que se unen por fuerzas de Van der Waals.
• Grupo VIIA.- F, Cl, Br, I. Presentan carencia de un electrón, por tanto forman un enlace covalente. Dan moléculas diatómicas.
• Grupo VIA.- S, Se, Te. Tienen carencia de dos electrones, por tanto formarán dos enlaces covalentes. Dan cadenas o anillos finitos. La simetría es hexagonal en cadenas y rómbica o monoclínica en anillos.
• Grupo VA.- As, Sb, B. Estos tienen deficit de tres electrones entonces formarán tres enlaces covalentes. Dan planos alabeados con ritmos trigonales o hexagonales, siendo entonces su simetría hexagonal, en general romboédrica.
• Grupo IVA.- C, Si, Ge. Tienen falta de cuatro electrones, formando por ello cuatro enlaces covalentes en las tres dimensiones del espacio. Dan armazones tridimensionales. Su simetría es cúbica.
• Los grupos IIIA, IIA y IA.- El enlace en estos grupos pasa a ser metálico. El resultado son empaquetados: en el hexagonal compacto y cúbico compacto el 74% y el cúbico 12 en cc y hc. y 8 en cara centradas, centrado en 48%?.
• Elementos de transición.- Los elementos de transición como el Sc, poseen baja afinidad electrónica, presentan átomos esféricos y una estructura de empaquetado.

CLASIFICACION DE KOSTOV

Kostov hace la clasificación en función del enlace y los divide en tres subclases:

- SUBCLASE A: En esta se incluyen todos los metales. A su vez está subclase la divide en grupos:

• Grupo del Pt.
• Grupo del Fe.
• Grupo del Zn.
• Grupo del Au.
• Grupo de Hg.

- SUBCLASE B: Agrupa en ésta a los semimetales y a los no metales, subdividiéndola a su vez en:

• Grupo del Bi.
• Grupo del Te.
• Grupo del S.
• Grupo del C.

- SUBCLASE C: Se incluyen nitratos, fosfuros y carburos.

- SUBCLASE A: Metales

El carácter siderófilo o metálico desciende en los grupos de arriba a abajo, así como la densidad, brillo, etc.

En esta subclase, la densidad, la conductividad, opacidad y maleabilidad es elevada.

• Grupo del Pt:

Dentro de este grupo aparecen otros elementos asociados, que se denotan por E.P.G. y son el Ir, Pd, Os, Ru y Ro. Los más pesados son el Ir y el Os, con una densidad de 22gr/cc, mientras que el Pd, Ru y Ro tienen una densidad de 12gr/cc.

Presentan estructura cúbica de caras centradas, a excepción del Ru y Os.

Desde el punto de vista geoquímico poseen analogías con el grupo del Fe, ya que también aparecen asociados a magmas básicos y ultrabásicos.

Este grupo aparece en yacimientos de segregación magmática, tanto en los de tipo Bushveld en Sudáfrica como en los Subbury en Canadá. En el caso Bushsveld, se haya asociado a Cromitas, concretamente en el horizonte Merensky Reef; en el de Subbury a sulfuros de inmiscibilidad química (a Ni-Cu). También en yacimientos tipo placer, como es el caso de los de Brasil.

Sudáfrica es el primer productor de Pt desde 1954, además de C (diamante), Au, Cr y Pt. El Pt de Sudáfrica parte subproducto de la minería del Au en el Rand, pero la principal fuente es Merensky Reef en las rocas básicas del complejo ígneo de Bushveld. El Merensky Reef es un horizonte de esta capa intrusiva de unos 30 cm. de espesor que se extiende a lo largo de muchos kilómetros, con un contenido uniforme de Pt de unos 15 gr. por Tm. de mineral. Se encuentran arseniuros de Pt así como sulfuros.

En 1882, el Pt fue descubierto también en placeres en el río Tura superior, en vertiente oriental de los montes Urales, (antigua U.R.S.S.). También los procedentes de la ex-Unión Soviética son de tipo Subbury.

En los sulfuros aparece como Pt nativo y asociado a sulfuros típicos de yacimientos de alta temperatura, es decir, Po (Pirrotina), Pt (Pentladita), Cp (Calcopirita) y Py (Pirita).

El yacimiento de Subbury tendría su origen en un impacto meteorítico, que habría provocado fracturas en las cuales se acumularía el Ni. Otra prueba que confirma esta hipótesis, es la presencia de brechas y marcas tipos "cone in cone". Estas marcas serían parecidas a las que se dan alrededor del lugar del impacto cuando se fractura un cristal laminado.

En España se ha encontrado en las arenas del Darro (Granada), y en formación primaria, en la Serranía de Ronda, en Dunitas.

• Grupo del Fe:

Aparece como hierro terrestre y en meteoritos. En este grupo se incluyen dos minerales: el Fe-α, que tiene un contenido en Ni menor del 7%, mientras que el otro, el Ferro-Níquel tiene un contenido del 30% al 75% y posee una estructura cúbica centrada en las caras.

Los equivalente al Fe-α y al Ferro-Níquel, se encuentran en los meteoritos, concretamente en los siderolitos:

Corteza terrestre	Meteoritos
Fe-α	Kamacita
Ferro-Níquel	Taenita

- La Kamacita es estable a 910°C. En temperaturas superiores a 910° C se transforma en Fe-γ. Cuando la temperatura decrece tiene lugar el proceso de exolución. A altas temperaturas puede existir solución sólida entre el Fe-γ y la Kamacita y a baja temperatura una estructura de exolución de Fe-γ y Kamacita.

• Grupo del Zn:

El Zn y el Sn, en estado nativo es difícil que se encuentren. Cuando el Zn aparece en estado nativo presenta empaquetado hexagonal. El Sn presenta estructura diamante tetragonal. Cuando aparecen, lo hacen asociados a rocas volcánicas.

El Zn, es un elemento típicamente calcófilo, dando Esfalerita. También aparece formando carbonatos. El Sn forma óxidos, sobre todo Casiterita, aunque existe una parte que puede formar sulfuros como es el caso de la Estannita.

• Grupo del Au:

Dentro del grupo del Au aparecen, además de Au, Cu y Pb en estado nativo. De ellos, la Ag, Cu, Au, pueden ser frecuentes en estado nativo, pero el Pb tenderá, mas bien, a formar sulfosales.

- Características:

• Radios:
  • Radio del Au = 1.46 .
  • Radio de la Ag = 1.44 .
  • Radio del Cu = 1.28 .
  • Radio del Pb = 1.75 .
• Presentan estructura cúbica centrada en todas las caras:
• Debido a que la Ag y el Au, poseen radios similares, puede existir una sustitución. Siendo la sustitución de Au y Ag por Cu, a altas temperaturas. El Pb no va a sustituir a ninguno de los elementos anteriores.
• Se hayan asociados a magmas de tipo ácido.

- Propiedades físicas y químicas:

• Los cristales se forman irregularmente, pasando por formas filiformes, reticulares y dendríticas. Raramente cristales, normalmente en placas irregulares, escamas o masas.
• Los colores van a ser rojo para el Cu, amarillo para el Au y blanco para la Ag.
• En estado nativo van a ser muy densos, oscilando entre 18gr/cc y 20gr/cc, Pero la presencia de otros metales hace disminuir el peso específico, que puede bajar hasta 15.
• Muy maleable y dúctil.
• Posee reflectividad. La reflectividad se define como el porcentaje de luz que refleja un mineral. Cuando mas metálico, la reflectividad es mayor:
  • Para la Ag la reflectividad es del 95%.
  • Para el Au la reflectividad es del 85%.
  • Para el Cu la reflectividad es del 73%.
  • Para el Pb la reflectividad es menor que la del Cu.
  La reflectividad puede medirse cuantitativamente a ojo.

Au.- El oro es el elemento mas abundante, que raramente va a ser puro, pudiendo contener Ag (variedad conocida como electrum, y se habla de electrum cuando el contenido en Ag es mayor del 20%). Otra variedad es la Porpezita, que contiene Au y Pd, si el contenido está próximo al 10%.

Se distinguen dos tipos de yacimientos:

• Los que se utilizan sólo para obtener Au.
• En los que el Au es un subproducto. Como ejemplo están los pórfidos de Cu, donde el Au es un subproducto.

El Au como tal, se puede explotar en yacimientos asociados a rocas plutónicas de carácter intermedio-ácido:

• 1.- Yacimientos filonianos:
  • Q - Au
  • Q - Au, Arsenopirita (ésta es indicador de Au) - mas o menos sulfuros.
  • Q - Au - Sb.
  • Au - Co (Yacimientos de Bor-Azzer (Marruecos)).
• 2.- Yacimientos asociados a rocas volcánicas:
  • Yacimientos epitermales de Au (Colorado, América Central), yacimientos asociados a rocas de carácter andesítico, son filones radiales a las calderas. En España se encuentra el de Rodalquilar en relación con el yacimiento andesítico del Cabo de Gata. En Chile está el yacimiento del Indio.
• 3.- Otros tipos:
  • Vulcano-sedimentarios. De Au-Bi.
  • Cementación.
  • Placeres:

    Paleoplaceres. El yacimiento de Witwatersrand (Sudáfrica). Son conglomerados precámbricos auríferos, fue descubierto en 1.886 y hasta 1.986 se habían producido mas de 40.000 Tm. Produce el 46% del total mundial. Además de Au, aparecen Cromitas, Diamantes y Uranio.

    Se encuentra, como ya se ha dicho, en conglomerados auríferos, concretamente en el Carbon Leader (son ricos y con una potencia e 3cm. a 4cm.. Es un nivel guía y está a 2000m. de profundidad.

    La potencia de estos conglomerados es de 6000m. y están muy piritizados.

    La potencia de estos conglomerados es de 6000m. y están muy piritizados. Se encuentran asociados a una matriz muy arcillosa y muy piritizada.

    En España están los yacimientos de las médulas en León. Son depósitos Miocenos, constituidos por arenas y conglomerados, su ley es baja (de 10 mg/m³ aunque en algunos puntos se alcanzan los 2000 mg/m³), que junto con otras características paleogeográficas, indican que el yacimiento es de tipo distal.
    Los romanos explotaban estos yacimientos inyectando agua a través de canales internos, provocando el derrumbe de las laderas, de forma que quedaban los filones de Au accesibles.

• Grupo de la Ag:

La Ag es uno de los metales que primeramente fue conocido por el hombre. Su estado no es sólo nativo, pudiendo aparecer asociado a otros minerales:

• Elemento nativo:
  • Ag nativo - Ag
  • Electrum Au - Ag.
  • Kustelita Ag - Au.
  • Chilenita (Cu, As, Sb y Bi).
• En forma de sulfuros y sulfosales:
  • Platas rojas (Proustita en Hiendelaencina, siendo un yacimiento epitermal).
  • Argentita, Estefanita.
  • Argentita, Estefanita.
• Halogenuros:
  • Querargita (Cl-Ag). En España existen yacimientos en relación con zonas de cementación.

La Ag nativa es un mineral que cristaliza en el sistema cúbico, es muy raro que aparezca cristalizado en cubos, más normal en formas ramosas, arborescentes y reticuladas. Se le encuentra normalmente en masas irregulares, placas y escamas; a veces granudo o en finos alambres.

Contiene frecuentemente Hg, Cu, Au en aleación; en casos menos frecuentes Pt, Sb y Bi. La amalgama es una solución sólida de Ag y Hg. La estructura de la Ag está basada en empaquetamiento cúbico compacto de átomos de Ag.

Presenta una fractura astillosa, es maleable y dúctil. Posee brillo metálico. Su color es blanco en corte fresco, aunque rápidamente se oxida formándose sobre sus superficies una pátina de color castaño o gris-negro. Su dureza oscila entre 2.5 y 3. Su reflectividad es la más alta alcanzando el 95%.

Se puede encontrar en:

• a) Yacimientos propiamente de Ag.
• b) Yacimientos en los que es un subproducto.

a) Yacimientos propiamente de Ag. Se encuentra en:

• 1. Yacimientos epitermales de metales preciosos (Ver apartado de este tipo de yacimientos). En yacimientos con alteraciones hidrotermales, pudiendo ser marcadamente auríferos, como es el caso de Hiendelaencina (Guadalajara).
• 2. Yacimientos hidrotermales filonianos:
  • 5 metales: Ni-Co-Bi-Ag-U, en Freiberg.
  • Asociados a Pb-Zn-Ag.
• 3. Yacimientos de tipo pórfido:
  • De Cu.
  • De Mo.
  • De Sn en menor proporción. Concretamente asociado a pórfidos Sn-Ag, conocidos como de tipo Boliviano: Distrito de Potosí y Distrito de Oruro.
• 4. Yacimientos de Ag nativa de origen supergénico. No sólo en Riotinto, donde esta Ag nativa aparece asociada a la Querargita. Las gangas son de tipo carbonato o cuarzosas, así como la Baritina y Fluorita muy frecuentes.

• Grupo del Cu nativo:

Se va a encontrar asociado a carbonatos y sulfatos. Es un metal con muchas aplicaciones industriales. Fue uno de los primeros metales en utilizarse y se usa como aleación, que unido al Hg se llama amalgama.

- Propiedades físicas:

• Color rojo en superficie fresca, normalmente oscuro con brillo apagado por su pátina.
• Los cristales, normalmente mal formados y en ramas o grupos arborescentes. Generalmente, en masas, placas y escamas irregulares. En formas torcidas y en alambre.
• Su densidad es de aproximadamente de 9 gr/cc.
• Conductividad eléctrica grande, sólo superada por la de la Ag.
• No es magnético.
• Es maleable.
• Las aleaciones son latón (Cu y Zn), bronce (Cu y Sn con algo de Zn), cuproníquel (Cu, Zn y Ni) y níquel-plata, apareciendo en más del 40%. También en aleación con otros metales.
• Actualmente se ha sustituido por el Al. El uso del Cu en los últimos 25 años ha tenido un gran aumento, habiéndose consumido el 40%.
• Es un metal insustituible y por tanto muy importante hoy día, siendo su precio elevado.
• Se encuentra en forma de Cu nativo, en sulfuros y sulfosales (Calcopirita es el sulfuro de Cu típico, Enargita (sulfosales), Cobre grises (sulfosales) y Bornita (sulfuros)).
• En sulfosales la serie isomorfa Tetraedrita-Tennadita.
• El Cu aparece también en forma de óxidos, que se forman en las zonas de oxidación de los pórfidos de Cu.
• Se encuentran pequeñas cantidades de Cu nativo en muchos lugares, en las zonas oxidadas de los depósitos de Cu, asociado a Cuprita, Malaquita y Azurita.
• Sulfatos de Cu, asociados a zonas de oxidación sobretodo en yacimientos de Cu en pórfidos, de cementación y sedimentación. Los minerales son: Brocantita, Auricalcita y Atacamita.
• Los depósitos de Cu nativo más primarios se encuentran asociados a lavas basálticas, cuya de deposición de Cu es el resultado de soluciones hidrotermales con minerales de óxido de hierro. Los depósitos de Cu nativo más importantes en el mundo se encuentran en la península Keweenaw, al noroeste de Michigan, en la orilla sur del lago Superior. Las rocas de la región están compuestas por lavas básicas del Precámbrico interestratificadas con conglomerados. La serie, extendida 160 Km a lo largo de la Península, se sumerge hacia el noroeste por debajo del lago Superior y emerge en la isla Royal, a 80 Km. de distancia. Cortando estas rocas existen algunas venas de Cu, pero donde más se presenta es en las lenguas de lava que llenan las cavidades o en los conglomerados que rellenan los intersticios o sustituyen a los guijarros. Está asociado a minerales tales como Prehnita, Epidota, Datolita, Calcita y varias Zeolitas. Están presentes cantidades de Ag nativa. El Cu de Michigan hace mucho que fue aprovechado por lo indios americanos, pero no fue hasta 1840 que se localizó su origen. Poco después comenzó su explotación y durante los 75 años siguientes hubo una gran actividad minera a lo largo de la península de Keweenaw. La mayor parte del Cu del distrito aparecía en trozos irregulares muy pequeños, aunque se encontraron grandes masas; en 1857 se descubrió una que pesaba 420 Tm.
• Algunos yacimientos de Cu parecidos al del lago Superior, se encuentran en las áreas de arenisca de la parte oriental de EE.UU.. En Bolivia, Corocoro también existe un importante yacimiento en areniscas. El Cu nativo aparece asociado en cantidades pequeñas a las menas oxidadas de Cu en Arizona, Nuevo México y la parte norte de México.
• Cu nativo se ha encontrado en España en Linares, Jaén y en el distrito de Río Tinto, aunque siempre en pequeñas cantidades.

• Grupo del Hg:

Se presenta en estado líquido a temperatura ambiente, cristalizando a -39°C y aparece asociado al HgS. Se encuentran dos amalgamas: una con Au y la otra con Pd.