Ao de la Promocin de la Industria Responsable y

Compromiso Climtico

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMTICA

INTRODUCCIN A LA CRISTALOGRAFA

AGREGADOS CRISTALINOS Y MACLAS O CRISTALES GEMELOS.

PROFESOR: Lic. QUIONES MONTEVERDE, CARLOS

ALUMNO

NOMBRE: ALPACA CHAMBA MARCO ANTONIO

Ciudad universitaria, 10 de Junio del 2014

INTRODUCCIN. La mayor parte de minerales se presentan como agregados aleatorios de granos en las rocas de la Tierra. Estos granos son generalmente andricos (que carecen de caras externas), pero, al ser cristalinos, poseen un orden interno evidenciado por la exfoliacin, propiedades pticas, y difraccin de rayos X. Existen, sin embargo, algunos patrones de intercrecimiento relativamente comn de cristales bien formados (as como de granos andricos) que no son aleatorios en la naturaleza. Tales como crecimientos paralelos de la misma sustancia cristalina, e intercrecimiento (no aleatorio) controlado cristalogrficamente de dos o ms cristales de la misma sustancia que estn relacionados por un elemento de simetra (que no se encuentra normalmente en cualquier cristal individual). Tales Intercrecimientos controlados cristalogrficamente se denominan maclas o cristales maclados. Un agregado de cristales idnticos con sus ejes cristalogrficos y sus caras paralelas se denomina un crecimiento paralelo. Tales agregados, aunque pueden en principio parecer que representen diversos cristales, constituyen un solo cristal, porque la estructura interna (atmica) permanece invariable en orientacin a lo largo de la muestra. La figura 2.5 ilustra algunos tipos de crecimiento paralelo como se encuentra en el cuarzo y en la barita.

La figura. 2.5. Ejemplos de crecimiento paralelo, (a) Crecimiento de un cristal mayor de cuarzo sobre otro ms pequeo, tomando la forma de un cetro. (B) Culminacin de un gran cristal de cuarzo en una coleccin de cristales ms pequeos, todos en orientacin paralela. (C) Intercrecimiento paralelo de cristales de barita.

MARCO TEORICO. Hbitos de agregados cristalinos Cuando las condiciones ambientales son convenientes en la nucleacin y en el crecimiento de un solo cristal mineral, estos tienden a ser convenientes para la formacin de mltiples cristales del mismo mineral. La produccin y el crecimiento de mltiples cristales cercanamente adyacentes uno al otro producen un conjunto de cristales similares denominado un agregado cristalino. Estos agregados cristalinos son tradicionalmente definidos mediante trminos descriptivos, tales como los siguientes (ver tambin figura. 1): Masivo o macizo. Aplicado a una muestra de minerales que carece totalmente de caras cristalinas. Exfoliable. Aplicado a una muestra que exhibe una o varias direcciones de exfoliacin bien desarrollados. Granular. Formada por granos minerales que son de aproximadamente de igual tamao. El trmino se aplica fundamentalmente a los minerales cuyos granos comprenden en tamao aproximadamente desde 2 a 10 mm. Si los granos individuales son ms grandes, el agregado se describe como granular grueso, si es ms pequeo, es granular fino. Compacto: Aplicada a una muestra de grano fino de modo que el estado de agregacin no es evidente a la mirada. Laminar. Constituido por capas, como las dejadas de un libro. Foliada. Compuesta por hojas delgadas o placas que pueden separarse uno del otro, como en el grafito o mica. Micceo. Aplicado a un mineral cuya separacin en placas delgadas se produce con gran facilidad, como en la mica. Hojoso. Con cristales individuales (o granos) que son cuchillas aplanadas o cristales alargados aplastados. Fibrosa. Tiene una tendencia a cristalizar en granos o fibras de agujas, como en algunos anfboles y en el amianto. En asbesto las fibras son separables; es decir, que son fciles de separar. Aciculares. De la raz latina accula, que significa aguja; la descripcin de un mineral con un hbito tipo aguja. Radiacin (o radiacin). Describiendo un mineral en el que los cristales aciculares irradian desde un punto central. Dendrticos. De la raz griega dendrn, que significa rbol; aplicada a un mineral que presenta un patrn de ramificacin.

Congregado. Describiendo un agregado de minerales en los que una sola especie pueden mostrar bandas delgadas y ms o menos en paralelo (como en bandas de malaquita), o en las que dos o ms minerales forman una fina banda de intercrecimiento (como en las bandas de slex y hematita en la formacin de bandas de hierro). Concntricos. Con bandas o capas dispuestas en posiciones paralelas sobre uno o ms centros (como en malaquita). Mamilares. De la palabra latina mamma, es decir, de mama; con una forma externa formada por algo grande, redondeado prominencias. Comnmente se muestra por hematita masiva o goetita. Botrioidal. De la raz griega botrio, que significa montn o racimo de uvas; que tiene la forma de un racimo de uvas. Las prominencias redondeadas son generalmente ms pequeos que los que se describen como mamilar. Globular. Tiene una superficie hecha de pequeas esferas o glbulos. Reniforme. Del latn renis, que significa rin; con una superficie exterior en forma de rin redondeada como en algunos ejemplares de hematites masivas (vase. Figura 1). Coloforma. Desde la raz griega Collo, que significa cementacin o soldadura; porque a menudo no hay una distincin clara entre los cuatro trminos descriptivos previos (mamilares, botrioidales, globulares y reniformes), el trmino coloforma los incluye a todos. Estalacttico. Del griego stalaktos, significando que gotea; formada por pequeas estalactitas, que son de forma cnica o cilndrica en forma como es comn en los techos de las cuevas. Concreciones. La agrupacin de alrededor de un centro, como en el carbonato de calcio concreciones en arcilla. Algunas concreciones son ms o menos esfrica, mientras que otros asumen una gran variedad de formas. Geoda. Una cavidad de roca llena de materia mineral pero no del todo lleno. Las geodas pueden ser bandas como en gata, a travs de las deposiciones sucesivas de material, y la parte central se llena normalmente con cristales que se proyecta en un espacio abierto. Ooltico. Del griego oon, que significa huevo; compuesto por oolitas, que son pequeas, redondas u ovaladas (que significa en forma de huevo) cuerpos acrecionarios, parecida a las huevas de pescado. Esta textura es comn en algunas muestras ricas en hierro, hechos de hematita, conocido como el mineral de hierro caliza. Pisoltico. Del griego pisos, que significa guisante; por lo tanto, del tamao de un guisante; que tiene una textura similar a la de un agregado ooltico pero algo ms gruesa en el tamao de grano.

Bauxita, la principal fuente de mineral de aluminio, es comnmente Pisoltico.

La figura. 1.

MACLA O CRISTALES GEMELOS. Una macla es un intercrecimiento simtrico de dos (o ms) cristales de la misma sustancia. Tales intercrecimientos cristalogrficos se denominan cristales maclados. Los dos o ms individuos del agregado gemelar o macla estn relacionadas por un elemento de simetra que est ausente en el cristal original (no gemelar). La maclacin es comn en los cristales, y el tamao de las unidades macladas puede comprender desde una escala casi atmica (con laminillas o dominios de maclas del orden de decenas a centenares de angstroms en tamao) a una escala grande tal que los individuos son vistos con facilidad a simple vista. Generalmente las maclas que son ms fciles de reconocer en muestras manuales son maclas de contacto o maclas de penetracin. Aunque la relacin de maclado en tales intercrecimientos simtricos fcilmente es reconocida, la ley de macla que contiene la relacin de maclado quiz no sea tan obvia. Ejemplos de algunas maclas de contacto y de penetracin comn se muestran en la figura. 2.0

La figura. 2.0. (a) Dos cristales de cuarzo maclados a travs de un plano de simetra. Esto se denomina como un maclado de contacto debido a que existe una superficie definida que separa a los dos individuos. (b) y (c) son ejemplos de maclas de penetracin en la cual los individuos se unen a lo largo de una superficie irregular y el eje de macla es paralelo al eje vertical, (b) Los cristales de pirita en la que los dos individuos estn relacionados por una rotacin de 90 grados alrededor el eje vertical, (c) Los cristales Ortoclasa que estn relacionados por una rotacin de 180 grados alrededor del eje vertical. Una relacin de macla que es ms sutil en su apariencia es la maclacin polisinttica. En una macla polisinttica los planos de composicin sucesivos de la macla son paralelos el uno al otro. Cuando un gran nmero de individuos en una macla polisinttica estn tan prximos entre s, las caras cristalinas o superficies de exfoliacin cruzan los planos de composicin mostrando estriaciones debido a las posiciones invertidas de los individuos adyacentes. Una

macla altamente polisinttica diagnosticada es la maclacin albita en la serie de feldespato plagioclasas. Las maclas de laminillas individuales que se pueden ver a simple vista son comnmente muy delgadas, que van desde 0,1 hasta varios milmetros de espesor. Esta macla se evidencia a travs de lneas paralelas o estriaciones que se ven en las direcciones de exfoliacin. Las estriaciones resultantes de estas maclas polisintticas se muestran en las Figuras 2.1 a y b. La maclacin polisintticas en un cristal de magnetita se muestra en la figura 2.1c.

La figura. 2.1. Maclacin y Estriaciones polisintticas. (a) Albita maclada polisintticamente paralelo al plano vertical marcado por B; este plano es identificado a travs del ndice de Miller (010). b) El aspecto de la maclacin albita como estriaciones o como acanaladuras en paralelo a travs de una superficie de exfoliacin o cara cristalina. (c) cristal octadrico de magnetita con maclacin, laminillas que aparecen como estriaciones sobre una cara del octaedro. (d) Estriaciones sobre un cubo de la pirita. (e) Estriaciones en las caras de un dodecaedro de magnetita producida por la presencia de caras octadricas. Las estriaciones, sin embargo, como se ve en las caras cristalinas, de ningn modo son siempre el resultado de la maclacin polisinttica. Las figuras 2.1 d y 2.1 e muestran estriaciones que resultan de los intercrecimientos de dos formas. Los cubos de pirita (Figura 2.1d) suelen mostrar estriaciones que son el resultado de combinaciones sucesivas de otras caras o de otras formas (llamada piritoedro) en lneas estrechas con el cubo.

El cristal de magnetita en la figura 2.1e muestra estriaciones en las caras de un dodecaedro causada a travs del crecimiento gradual de caras octadricas (con el esquema triangular). Los granos minerales que se presentan en un rango de tamaos (grano fino, medio y grueso) son constituyentes bases de las rocas. Estos granos son cristales individuales que estn generalmente bien enclavadas con granos vecinos. Estos se llaman granos minerales y no cristales porque la mayor parte del tiempo carecen de caras cristalinas bien desarrolladas debido a su estrecho intercrecimiento con granos adyacentes. Describiremos estos granos minerales como andricos o subdricos. Los granos eudricos o cristales bien formados, de considerable tamao (de 3 cm de largo en dimensin) son relativamente raros, debido a que se presentan principalmente en un colectivo de granos muy gruesos que se encuentran en las pegmatitas o vetas de cuarzo. Ms raro son los cristales gemelos o maclas bien formadas. Ellos no son el resultado de intercrecimientos aleatorio entre ellos. En lugar de ello, son el resultado de un intercrecimiento racional, simtrico de dos o ms cristales de la misma sustancia. Los dos o ms individuos estn relacionados por un nuevo elemento de simetra (conocido como el elemento de macla) que ya no existe en un solo cristal no maclado. Este elemento de macla puede ser: Un plano de simetra o plano de macla. Un eje de rotacin o eje de macla. Una inversin alrededor de un punto o un centro de macla. Las tres operaciones anteriores se conocen como las leyes de maclas. APLICACIN Vamos a ilustrar cmo ocurre la maclacin en la escala atmica. El segmento derecho inferior de la Figura 3.0 (a) muestra una sencilla disposicin estructural de tomos idnticos en un arreglo rectangular, una red ortorrmbica (una red es un patrn imaginario de puntos (o nodos) en la que cada punto (o nodo) tiene un entorno que es idntico a la de cualquier otro punto (o nodo) en la distribucin). Se muestra la red idntica en el lado izquierdo, pero apilados de una manera inclinada. Hay un ajuste perfecto entre estas dos redes a lo largo del plano inclinado marcado como A-A'. Este es el plano de simetra (o plano de macla), por el cual las dos redes idnticas (pero en diferentes orientaciones) estn relacionadas.

La figura 3.0 (b) - (c) muestra otra operacin de macla, en una escala atmica, es decir, la de una relacin de macla mediante un eje de rotacin, el eje de macla.

El lado inferior derecho de la red es idntica a la parte de la red en la Figura 3.0 (a). La parte superior izquierda muestra un segmento de la misma red pero girado 120 desde su posicin derecha original (figura 3.0 (b)). La figura 3.0 (c) muestra el resultado de una rotacin de 180 del segmento de red original a su posicin final. Un tomo del vrtice es de diferente color en estas tres figuras a fin de mostrar la distincin entre una relacin de macla por una reflexin y por un eje de rotacin. Estas figuras ilustran que la disposicin regular de los tomos en la red original de (parte inferior derecha) se interrumpe en una manera no aleatoria, muy regular. Tales maclas, conocidos como maclas de crecimiento o maclas primarias, se consideran casuales o de errores de nucleacin que se presentan durante el libre crecimiento de un cristal. Ellos son el resultado de la unin de tomos, iones o grupos inicos en el exterior de un cristal en crecimiento de una manera tal que el patrn original de la estructura cristalina se interrumpe pero de una manera regular. Los procesos que modifican un cristal despus de su formacin (despus de que su crecimiento sea completado) se llaman secundarios. La maclacin secundaria puede resultar de la deformacin mecnica y de la Transformacin desplazativa de un polimorfo en otro. Las maclas se clasifican de la siguiente manera: Maclas de contacto: un plano de composicin regular se une a los dos individuos. Tales individuos estn separadas por un plano de macla. Maclas de Penetracin: parecen estar intercrecidas con los individuos interpenetrados, que tienen una superficie de composicin irregular. Las maclas de penetracin son generalmente producidas por rotacin y definidos por un eje de rotacin. Maclas mltiples o maclas repetidas: tres o ms cristales individuales estn macladas segn la misma ley de macla. Un grupo de macla polisinttica resulta si todas las superficies de la composicin son paralelas. Daremos algunos ejemplos comunes de cada uno de los tipos de maclas anteriores comenzando con maclas de contacto. Pero primero vamos a mirar hacia atrs en una afirmacin dada al principio que dice que: "Los dos o ms individuos maclados estn relacionados mediante una nueva simetra que ya no existe en el cristal no maclado". La figura 4 (a) muestra un octaedro, {111}, una

forma comn en el grupo puntual isomtrico . Los cristales de diamante y de magnetita (un miembro del grupo de la espinela) se producen comnmente en tales cristales. La figura 4 (a) tambin muestra un plano inclinado que es una de las cuatro posibles direcciones planares (toda la parte de {111}) a lo largo de la cual el octaedro puede estar maclado. Esta es una direccin planar que no es

un especular ya presente en . Este es un nuevo elemento de simetra introducido en la operacin de maclacin. La macla resultante, conocida como una macla de espinela, se muestra en la Figura 4 (b) y un estereograma del

contenido de simetra de , as como la orientacin del nuevo plano especular (plano de macla) que se da en el estereograma de la Figura 4 (c). Los ejemplos adicionales de maclas de contacto en algunos minerales que forman rocas se muestran en la Figura 5.

Las maclas de penetracin son generalmente el resultado de la maclacin a lo largo de una direccin especfica conocida como eje de macla. El intercrecimiento maclado resultante est entrelazado teniendo una superficie de composicin irregular. La figura 6 ilustra la macla que resulta cuando un cristal de ortoclasa (feldespato potsico) est rotando sobre s mismo en 180 alrededor del eje vertical c (identificado a travs del smbolo de direccin [001]). La figura 6 (C) muestra la macla resultante con el eje vertical c, eje de macla. Cristales de Ortoclasa son monoclnico con grupo puntual 2/m. Esto incluye un eje de rotacin binario paralelo a b, pero no un eje de rotacin binario a lo largo de c. Por lo tanto, la rotacin de 180 alrededor de c, es el nuevo elemento de simetra, o elemento de macla (ley de macla). Esto se muestra en el estereograma para 2/m en la Figura 6 (D). Los ejemplos adicionales de maclas de penetracin se muestran en la Figura 7. Fotos de dos maclas minerales con maclas de contacto y uno con macla de penetracin se dan en la figura 8. Maclas repetidas o mltiples constan de tres o ms individuos. Cuando las superficies de composicin estn tan prximos entre s y en paralelo, se las conocen como maclas polisintticas. Este tipo de macla es muy comn en plagioclasa triclnica y en microlina (un feldespato potsico). La figura 9 (A) - (C) ilustra cmo una macla polisinttica ocurre. La primera unidad triclnica delgada y planar de la macla con un pinacoide bien desarrollada {010} se muestra en la Figura 9 (A). Esta primera unidad base se repite como una macla a travs de una reflexin especular paralelo a (010), como se muestra en la Figura 9 (B). Con muchos ms planos de macla paralelos consecutivos, una macla polisinttica se desarrolla, como se muestra en la figura 9 (C). Este tipo de macla, es conocido como macla albita, es muy comn y para el buen diagnstico en feldespatos triclnicos. Figura 4.0

Figura 5.0

Figura 6.0 (A) Cristal monoclnico de ortoclasa (feldespato potsico) con simetra 2 / m. (B) Dos etapas intermedias de intercrecimiento de los dos cristales como resultado de la rotacin del cristal en (A) alrededor del eje vertical c (direccin [001]). (C) La macla de penetracin final, conocido como macla de Carlsbad. (D) Estereograma de los elementos de simetra en 2/m y el eje de rotacin binario recientemente introducido a lo largo de c.

Figura 7.0

Figura 8.0

Figura 9.0

Origen de las maclas. Los diversos mecanismos de formacin de las maclas han sido tratados por M.J.Buerger, (1945) en funcin de las maclas de crecimiento, maclas de transformacin y maclas de deslizamiento(o de deformacin) Las maclas de crecimiento son el resultado de un emplazamiento de tomos o iones sobre la parte exterior de un cristal en crecimiento de tal forma que la distribucin regular de la estructura del cristal original (y por lo tanto de su red) se ve interrumpida. La macla de crecimiento refleja accidentes que tienen lugar durante el crecimiento libre (errores de nucleacin) y puede considerarse como macla primitiva. Las maclas de transformacin se presentan en los cristales despus de su formacin y representan un maclado secundario. La macla de deslizamiento (o de deformacin) tiene lugar cuando una sustancia cristalina se deforma por aplicacin de una tensin mecnica. Es otro tipo de macla secundaria. Si la tensin produce deslizamiento de los tomos a escala pequea, se producen cristales maclados. Si el desplazamiento es grande puede darse la ruptura del cristal sin formacin de maclas. APLICACINES. DEFORMACIN POR MACLADO. Adems del deslizamiento, la deformacin plstica en algunos materiales metlicos puede ocurrir por la formacin de maclas mecnicas, o por maclado. El concepto de una macla fue dado en la exposicin; es decir, una fuerza de cizalladura puede producir desplazamientos atmicos de tal manera que en un lado de un plano (el lmite de macla), los tomos estn situados como si fueran las imgenes especulares de las posiciones de los tomos del otro lado. La manera como esto es posible se demuestra en la Figura 10.0.

Figura 10.0 Diagrama esquemtico que muestra cmo se produce el maclado debido a la accin de una tensin de cizalladura aplicado t. En (b), los crculos abiertos representan tomos que no cambian de posicin; desvanecieron y los crculos slidos representan posiciones de los tomos originales y finales, respectivamente.

Aqu, los crculos abiertos representan a los tomos que no se han movido, y los crculos discontinuos y rellenos representan las posiciones originales y finales, respectivamente, de los tomos dentro de la regin maclada. Tal como se puede apreciar en esta figura, la magnitud del desplazamiento dentro de la regin maclada (indicado por flechas) es proporcional a la distancia al plano de macla. Adems, el maclado ocurre en un plano cristalogrfico definido y en una direccin especfica que depende de la estructura cristalina. Por ejemplo, para los metales BCC, el plano y la direccin de maclado son (112) y [111], respectivamente. PRESENCIA DEL MACLADO EN EL CAMIO DE FASE DE CUARZO BETA AL CUARZO ALFA Por ejemplo, el Cuarzo superior (beta) si se enfra por debajo de 573 C, se transforma a Cuarzo inferior (alfa). En esta transicin, la estructura original del Cuarzo superior podra elegir entre dos orientaciones, relacionadas por una rotacin de 180 para la distribucin estructural Trigonal del Cuarzo inferior. La relacin de estas dos orientaciones se conoce con el nombre de Macla de Dauphin y se expresa como una rotacin de 180 alrededor de (0001). Si el cristal maclado de Cuarzo inferior se calienta por encima de 573, la macla desaparece y el Cuarzo alto (beta) sin macla, se forma espontneamente. LEYES DE MACLAS. Ley de la Espinela (Cbico) Ley de microlina (triclnico) Ley de la periclina (maclas laminares) Ley de Simetra de las plagioclasas (triclnico) Ley Carlsbad, ley baveno, ley Manebach (Monoclnico): Ley de Brasil (trigonal) Ley de Japn (trigonal). Ley delfinado (trigonal) Ley de la estaurolita (cclico)

Definicin considerada en la exposicin. Raya: Aunque el color de una muestra no siempre es ayuda til en la identificacin, la raya-el color del polvo mineral es a menudo de diagnstico. La raya se obtiene frotando el mineral a travs de una pieza de porcelana sin esmaltar, denominada placa de raya y observando el color de la marca que deja ver Figura.

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