Branques de la Geologia i Mineralogia: Guia Completa

Branques de la Geologia

• Mineralogia: estudi dels minerals. La gemmologia i la cristal·lografia, que estudien les gemmes i l'estructura cristal·lina dels minerals, hi estan molt relacionades.
• Petrologia: estudi de les roques. Inclou:
  • Petrografia: descripció de les roques.
  • Petrogènesi: origen de les roques.
• Sismologia: estudi dels sismes.
• Vulcanologia: estudi dels volcans.
• Estratigrafia: estudi dels estrats. Molt relacionada amb la geologia històrica.
• Paleontologia: estudi dels fòssils.
• Geodinàmica: estudi dels processos geològics. Es divideix en:
  • Geodinàmica interna: estudia els fenòmens magmàtics, la formació de serralades, la tectònica de plaques, el metamorfisme, etc.
  • Geodinàmica externa: estudia la meteorització i els processos d'erosió, transport i sedimentació.
• Geomorfologia: estudi de les formes de relleu.
• Tectònica: estudi de les deformacions de les roques.

Característiques dels Sistemes

• Cada element té una funció en el sistema, que pot ser imprescindible o no.
• L'element que no tingui cap funció en el sistema no en forma part, encara que es trobi en el mateix lloc que la resta d'elements.
• El canvi en un element afecta la resta, cosa que repercuteix en el funcionament del sistema.
• Hi ha mecanismes autoreguladors o amortidors, que tendeixen a restablir l'equilibri, però dins d'uns límits. Un d'aquests mecanismes és la capacitat d'emmagatzematge.
• Propietats emergents: són les propietats que no deriven tan sols de la suma de les propietats de cada element, sempre que es doni una relació correcta o un bon acoblament entre si per tal de formar un sistema.

Exemple: la capacitat de circular d'un vehicle és la propietat emergent que sorgeix de la connexió correcta de tots els elements, no només de la suma d'aquests.

Evolució de la Relació Home-Medi

• Edat de Pedra
  • Bucle de retroalimentació negatiu
  • Baix impacte ambiental
• Edat de Ferro fins a la Revolució Industrial
  • Bucle de retroalimentació positiu
  • Impacte ambiental no significatiu
• A partir de la Revolució Industrial
  • Bucle de retroalimentació positiu
  • Impacte ambiental molt significatiu
  • A partir dels anys 50 del segle passat sorgeixen altres variables
  • El final del model home-medi prendrà un caràcter autoregulador

Mineralogia

Mineralogia: és la ciència que estudia diversos aspectes dels minerals. Aquests aspectes són:

• Les seves relacions mútues
• La seva composició química
• La seva estructura cristal·lina
• Les seves propietats
• Les seves condicions genètiques
• Els jaciments
• La seva importància pràctica

Definició de Mineral

Mineral: és un sòlid natural i homogeni, format per un procés inorgànic, de composició química definida i d'estructura atòmica ordenada.

Segons la definició de mineral, no s'inclouen entre els minerals:

• Les substàncies que es troben en estat líquid o gasós a temperatura ambient com el mercuri natiu (mineraloide) o l'aigua.
• Els productes obtinguts artificialment com les cristal·litzacions fetes al laboratori o les escòries de fundició.
• Els compostos d'origen orgànic com l'asfalt, l'ambre, els carbons naturals (torba, lignit, hulla, antracita), les perles o les pedres dels ronyons.
• Els materials com els ossos o el nacre, produïts per éssers vivents.

Formació de Minerals

Els minerals es poden formar per dos mecanismes: a partir de fluids o a partir d'una transformació en estat sòlid.

Cristal·lització a partir de fluids

Tenen l'origen en:

• Una dissolució aquosa per evaporació del dissolvent (halita, guix).
• Per refredament del magma (quars, olivina).
• Per sublimació de vapors (sofre).

Transformació en estat sòlid

Es formen quan es produeixen canvis en les condicions ambientals, sobretot de temperatura i pressió.

Llavors, es produeix un nou mineral a partir d'un mineral preexistent.

• Pot ser que es modifiqui l'estructura del mineral sense variar la seva composició o que se'n formin de nous per transferència d'ions.

Cristal·lografia

La cristal·lografia és la ciència que estudia l'estructura i les propietats de la matèria cristal·lina.

• La matèria cristal·lina està representada per la repetició periòdica en l'espai d'una xarxa cristal·lina.
• La xarxa cristal·lina està constituïda per ions, àtoms o molècules units de manera més o menys resistent i ocupen punts (o nodes) de l'estructura.
• En condicions favorables, com a reflex d'aquesta estructura interna, poden presentar externament forma geomètrica; aleshores tenen hàbit cristal·lí.
• Els cristalls només es formen quan les condicions de pressió i temperatura són adequades i quan tenen espai, temps suficient i tranquil·litat ambiental.
• Els líquids o sòlids naturals que no tenen estructura interna ordenada (els àtoms o les molècules es presenten desordenats) són matèria amorfa.

En la natura, els cristalls es poden presentar com a:

• Elements únics
• Agregats cristal·lins (el més comú) i poden ser:
  • Drusa: nombrosos cristalls s'implanten en una matriu d'una cavitat plana
  • Geoda: nombrosos cristalls s'implanten en una matriu d'una cavitat còncava
  • Dendrites: nombrosos cristalls prenen l'aspecte arborescent
  • Macles: unió de dos o més cristalls:
    • Macles simples: formades per dos cristalls
    • Macles de contacte o de juxtaposició: tenen una superfície d'unió definida, que separa els dos cristalls.
    • Macles de penetració o d'interpretació: formades per cristalls interpretats, que tenen una superfície d'unió irregular.
    • Macles múltiples: formades per tres o més cristalls

Escala de Mohs

Propietats dels Minerals

Tenacitat: és la resistència que presenta un mineral a trencar-se o a deformar-se. Segons la seva tenacitat, els minerals es divideixen en sis categories:

• Fràgil: es trenca fàcilment.
• Mal·leable: es pot laminar fàcilment.
• Sèctil: es pot trencar en encenalls prims.
• Dúctil: pot ser estirat com un fil.
• Plàstic: pot ser doblegat de forma irreversible.
• Elàstic: pot ser doblegat i recupera la forma original.

Fractura: és l'aspecte que té un mineral en trencar-se de forma irregular. La fractura sol ser:

• Concoïdal: en bocins còncaus.
• Estellosa: en bocins angulosos.
• Terrosa: en petits bocins arrodonits.

Exfoliació o clivatge: és la propietat que tenen alguns minerals de trencar-se en superfícies planes o làmines.

Això passa perquè la cohesió dins la xarxa cristal·lina no és igual en tots els sentits. L'exfoliació pot ser:

• Laminar: es trenca en làmines.
• Prismàtica: es trenca en prismes.
• Cúbica: es trenca en cubs.
• Romboèdrica: es trenca en rombes.

Color

• Minerals idiocromàtics: tenen un color propi i determinat.
• Minerals al·locromàtics: no tenen un color propi, sinó que presenten una gamma de colors molt variable (el cas més comú).

Brillantor o lluïssor

És l'aspecte que ofereix el mineral en reflectir la llum. Els principals tipus de lluïssor són:

• Metàl·lica
• Vítria
• Nacrada
• Adamantina
• Cèria o greixosa
• Mat: no té lluïssor.

Polimorfisme

Dos minerals són polimorfs quan tenen la mateixa composició química però diferent estructura cristal·lina, i, per tant, les seves propietats són molt diferents.

Exemple: El carboni elemental pot cristal·litzar en el sistema hexagonal i formar el grafit o el cúbic i formar el diamant.

Isomorfisme

Dos minerals són isomorfs quan tenen la mateixa estructura cristal·lina però diferent composició química.

Pseudomorfisme

Un mineral és un pseudomorf d'un altre quan aquest ha substituït un altre totalment, canviant la seva estructura cristal·lina (ordenació interna dels àtoms) però mantenint-ne la forma.

Classes de Minerals

• Classe I. Elements natius
  • Or (Au)
  • Argent (Ag)
  • Coure (Cu)
  • Mercuri (Hg)
  • Ferro (Fe)
  • Grafit (C)
  • Diamant (C)
  • Sofre (S)
• Classe II. Sulfurs i afins
  • Blenda o esfalerita (ZnS)
  • Galena (PbS)
  • Pirita (FeS2)
  • Calcopirita (CuFeS2)
  • Cinabri (HgS)
• Classe III. Halurs
  • Halita, sal gemma, sal comuna (NaCl)
  • Silvita (KCl)
  • Fluorita (CaF2)
• Classe IV. Òxids i hidròxids
  • Corindó (Al2O3)
  • Oligist o hematites (Fe2O3)
  • Magnetita (Fe3O4)
  • Pirolusita (MnO2)
  • Rútil (TiO2)
• Classe V. Carbonats, nitrats i afins
  • Aragonita (CaCO3)
  • Calcita (CaCO3)
  • Dolomita CaMg(CO3)2
  • Atzurita (Cu3(CO3)2)(OH)2)
  • Malaquita (Cu2[(OH)2CO3])
• Classe VI. Sulfats i afins
  • Baritina (BaSO4)
  • Anhidrita (CaSO4)
  • Guix (CaSO4 · 2H2O)
• Classe VII. Fosfats i afins
  • Apatita (Ca2(PO4)3 (F, Cl, OH))
  • Piromorfita (Pb5(PO4)3Cl)
  • Turquesa (2P2O5 · 3Al2O3 · CuO · 9H2O)
• Classe VIII. Silicats
  • Nesosilicats. Formats per tetraedres de SiO4 lligats independents.
    • Olivina (Fe, Mg)2 SiO4
  • Sorosilicats. Els tetràedres de silici formen parelles.
    • Epidota Ca2 (Al, Fe) Al2O(SiO4)(Si2O7)(OH)
  • Ciclosilicats. Els tetràedres de silici formen anells.
    • Beril Be3Al3(Si6O18)
  • Inosilicats. Els tetràedres formen cadenes. Si són senzilles originen els piroxens, i si són dobles, els amfíbols.
    • Hornblenda (amfíbol)
  • Fil·losilicats. Els tetràedres de silici formen capes, unides per diferents cations.
    • Moscovita o mica blanca
    • Biotita o mica negra
    • Talc
  • Tectosilicats. Els tetràedres de silici s'uneixen entre ells i formen una xarxa tridimensional.
    • Quars i les seves varietats
    • Cristall de roca
    • Àgata
    • Ametista
    • Jacint de Compostel·la
    • Sílex
    • Òpal
    • Ortosa