5. Isomorfismo y polimorfismo
Reflexión
¿Piensas que los minerales son inmutables? ¿Que han estado siempre en el mismo lugar sin cambiar? Eso lo piensa mucha gente que no ha tenido la oportunidad de estudiar mineralogía.
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| Radios iónicos Imagen de Steven Arlen en Physical Geology. Licencia cc |
Si una especie mineral es el resultado de la coexistencia de una composición química en una estructura cristalina determinada, a nivel atómico-molecular, las alteraciones químicas más frecuentes se producen por sustitución iónica entre átomos de radio y carga similar. Las pequeñas variaciones en la composición o en la fórmula de un mineral, pueden ser suficientes para modificar propiedades importantes como el color. En general las sustituciones, así como las vacancias y las inclusiones modifican otras propiedades como la densidad, el color, etc.
Actividad
Existen dos grandes grupos de transformaciones minerales debidos a procesos de sustitución iónica: los que mantienen la forma cristalina, pero no la composición (isomorfismo), y los que no mantienen la forma pero sí la composición (polimorfismo).
Tanto las series de minerales isomorfos, como los polimorfos, se utilizan como minerales índice de ambientes petrogenéticos concretos, ya que los cambios de unos a otros se producen al atravesar ciertos umbrales de P y T, por lo que se consideran “termómetros o barómetros geológicos”.
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| Serie isomorfa de las plagioclasas Imagen de Zimbres en Wikimedia commons. Licencia cc |
Serie isomorfa de los carbonatos Imagen de Muskid en Wikimedia commons. Licencia cc |
Las series isomórficas, como la de las plagioclasas, o la de los carbonatos del grupo de la calcita, forman conjuntos de minerales en los que permanece constante en la fórmula el anión (CO32- en los carbonatos) y varían los cationes, que por sustitución iónica se intercambian si los radios iónicos son parecidos y según la disponibilidad de elementos químicos en el medio. Esto ocurre con frecuencia en los ambientes metamórficos, hidrotermal y sedimentario.
Este tipo de variaciones graduales en las composiciones de los minerales son frecuentísimas en la naturaleza y se dan en todas las clases de minerales.
Caso práctico
Observa el diagrama de los radios iónicos y utilízalo para contestar a las preguntas:
1. ¿Por qué es posible la existencia de la serie isomórfica de las plagioclasas?
2. ¿Crees posible que exista una serie isomórfica de los olivinos: (Fe,Mg)2SiO4? ¿Por qué?
Objetivos
Los diagramas ternarios o triangulares, como los usados para representar las series isomórficas de las plagioclasas y los carbonatos, son muy utilizados en petrología y mineralogía, pero es importante saber interpretarlos. Pues consultar el liguiente enlace.
Conocimiento previo
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| Coltán Imagen de Rob Lavinsky en Wikimedia commons. Licencia cc |
El coltán, o coltan, no es realmente ningún mineral establecido. Es un término que no se utiliza en el lenguaje científico y que viene de la contracción del nombre de dos minerales bien conocidos: la columbita, óxido de niobio con hierro y manganeso (Fe, Mn) Nb2O6, y la tantalita, óxido de tántalo con hierro y manganeso (Fe, Mn) Ta2O6. Estos óxidos son escasos en la naturaleza y un claro ejemplo de cómo el avance tecnológico contribuye a que materiales considerados simples curiosidades mineralógicas sean cruciales debido a sus nuevas aplicaciones.
Existe una solución sólida completa entre la columbita (Fe,Mn)Nb2O6 , mena del niobio, y la tantalita (Fe,Mn)Ta2O6 , mena del tantalio. Por lo tanto, entre ambos minerales se da una serie isomórfica, similar a la de los olivinos o plagioclasas.
En este artículo de Víctor Pérez en Computer hoy, podrás obtener más información sobre el coltán, sus propiedades y los problemas asociados a su extracción: ¿Qué es el coltán y por qué se utiliza para fabricar móviles?
Actividad de lectura
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| Diamante y grafito. Misma composición química (carbono puro), distintas estructuras cristalinas y propiedades Imagen de Itub en Wikimedia commons. Licencia cc |
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| Diagrama de fases de estabilidad de la andalucita, sillimanita y distena Imagen de CNICE en Proyecto Biosfera. Licencia cc |
Las series polimórficas, como el diamante y el grafito o los silicatos alumínicos Al2SiO5: andalucita, sillimanita y distena, forman conjuntos de minerales que aunque tienen una misma fórmula química, corresponden a especies minerales distintas por tener distinta estructura cristalina y distintas propiedades cuando varían los valores de P y T.
Los diagramas de fases de minerales polimorfos, como el de la izquierda, son muy útiles para determinar a qué condiciones de presión y temperatura tuvo lugar un determinado proceso.
Fíjate en él e indica cuál de los tres minerales se originaría en un ambiente sedimentario y cuál en uno metamórfico de temperaturas y presión medias.
Conocimiento previo
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| Pirita limonitizada Imagen de Robs Lavinsky en Wikimedia commons. Licencia cc |
Existen casos en los que permaneciendo la forma externa de un mineral originario se produce en su interior un cambio químico y estructural. A este proceso se le conoce como pseudomorfismo. Ocurre con frecuencia en procesos meteóricos. Ej.: pirita limonitizada, ortosa caolinizada...
En este foro puedes ver ejemplares muy llamativos de minerales pseudomorfos.
Pregunta Verdadero-Falso
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