Cuarzo - SiO 2. La modificación que es estable a bajas temperaturas suele denominarse cuarzo simple. Signos de diagnóstico. Los cristales de cuarzo se diagnostican por su forma, dureza, fractura concoidea y falta de escisión. El cuarzo se puede confundir con la calcedonia, el feldespato, la nefelina y el topacio. Origen. Aproximadamente el 65% de la corteza terrestre está formada por cuarzo, que se denomina omnipresente y formador de rocas. En muchas rocas ígneas ácidas intrusivas y efusivas es casi el mineral principal. Forma parte de las pegmatitas y está presente en muchas rocas metamórficas. En masas importantes, como mineral de ganga, es común en depósitos hidrotermales. También está presente en rocas sedimentarias (arenas de cuarzo, areniscas de cuarzo, conglomerados de cuarzo). Composición química. Las variedades pintadas en otros colores tienen diversas impurezas o inclusiones de otros minerales. sintonía el cuarzo es trigonal y la modificación a de alta temperatura, el cuarzo, es hexagonal. Apariencia Los cristales suelen ser hexagonales y bipiramidales. Los bordes del prisma suelen estar acortados o ausentes. Se conocen cristales muy grandes. En Kazajstán se encontró un cristal que pesa 70 toneladas. Los bordes de los cristales están cubiertos de rayas comunes. en la naturaleza drusas, pinceles, masas granulares. El cuarzo se caracteriza por la macla y los cristales crecen juntos según diferentes leyes de macla del Dauphina, la brasileña y la japonesa. Color puede ser muy diferente. Las variedades transparentes y translúcidas tienen nombres diferentes: 1) montaña cristal- cristales incoloros transparentes al agua; 2) amatista- violeta, lila, lila, carmesí, transparente; 3) rauchtopaz- ahumado, coloreado en tonos grisáceos o parduscos; 4) morrión- pintado de negro; 5) citrino- amarillo dorado o amarillo limón; 6) frase- cuarzo verdoso; 7) rosa cuarzo; 8) lechoso-cuarzo blanco; 9) venturina(Chispa - chispear). Licenciado en Derecho mi vidrio sk. Dureza 7. Escote ausente. Densidad 2,5 - 2,8. Otras propiedades. Capaz de transmitir rayos ultravioleta, es un piezoeléctrico. El cuarzo fundido se solidifica fácilmente y forma vidrio de cuarzo (cuarzo amorfo). Uso práctico. Su aplicación es variada. En joyería se utilizan hermosas variedades. Los cristales puros con propiedades únicas se utilizan en electrónica, tecnología ultrasónica y fabricación de instrumentos ópticos. El rauchtopaz, el cristal de roca y el morrión se utilizan como estabilizadores de las ondas de radio. El cristal de roca se utiliza en telemecánica, automatización y en generadores de alta calidad. Las arenas de cuarzo puras con bajo contenido de hierro sirven como excelente materia prima en la industria del vidrio y la cerámica para la producción de carborundo (SiC). El carborundo o carburo de silicio es un material abrasivo de primera clase. Las arenas de cuarzo de fracciones finas se utilizan en máquinas de chorro de arena para pulir productos de piedra y metal, así como para aserrar rocas. Lugar de nacimiento. En los Urales existen yacimientos de cuarzo, los llamados “sótanos de cristal”, que contienen cristal de roca y morrión. , la amatista, el topacio, etc. se encuentran en Primorye y Yakutia. En la península de Kola se conoce la amatista del Mar Blanco del cabo Korabl. Las vetas de pegmatita con cristales de cuarzo son comunes en Aldan, Pamir y Volyn. El cristal de roca se extrae en Yakutia (Bolshaya Khatym). Los cristales de cuarzo natural para la industria son suministrados por Brasil. Hay cuarzo en Sri Lanka, India, Birmania, Uruguay, Suiza, Madagascar y otras regiones. El museo cuenta con más de 700 muestras de cuarzo y sus variedades. Están ampliamente representados una amplia variedad de cristales con pesos desde 440 kg hasta 1 g (en forma de cetro, con figuras de crecimiento, etc.), hay drusas, pinceles, cuarzo veteado, cuarzo con otros minerales; La colección de cuarzo más rica de los Urales: montañas. cristal del depósito Gumbeyki, Berezovskoye, Astafiyevo; Morión de Murzinka; cuarzo-prazem, cuarzo con clorita y adularia y cuarzo “peludo” de los Urales subpolares; cuarzo rosa (Gumbeika); intercrecimientos de cristales de Mias, Pyshma, Nagly. Hermosas drusas de Kamchatka y la península de Chukotka (Iultinskoe); cuarzo con blenda de zinc (Inglaterra); cuarzo con rubelita de la región de Chita (Borschevochny Ridge). Hay cuarzo de Transbaikalia (Adun-Cholong), de Mangystau; cuarzo sinterizado de Kirguistán, cuarzo rosa de Altai (ardillas Tigerets, Kolyvan), los Urales (Gumbeyka) y Sudáfrica.
A finales del siglo XIX, la lista de minerales alcanzaba los 750 elementos. Actualmente se conocen más de 4.000 minerales en la naturaleza y continúa el descubrimiento de otros nuevos. Pero sólo una pequeña parte de ellos, y esto sólo 40-50 especies, relativamente comunes: cuarzo, feldespatos, micas, olivino, piroxenos, anfíboles. Estos minerales forman la mayor parte de muchas rocas y, por lo tanto, se denominan minerales formadores de rocas.
Distinguir entre minerales. primario (liberado directamente del magma durante su solidificación o durante la cristalización de soluciones acuosas, o formado como resultado de metamorfismo - recristalización en estado sólido) y secundario (que aparece como resultado de modificaciones de minerales ya formados, por ejemplo, oxidación o reducción a bajas temperaturas y presión cerca de la superficie terrestre).
Clasificación de minerales
La base para la clasificación de los minerales es su composición química, así como la simetría de su red cristalina. Actualmente, todos los minerales se dividen en nueve clases:
Elementos nativos
Lingote de cristales de sulfuro de hierro fundido FeS2
Los sulfuros consisten en azufre combinado con un metal o una sustancia similar a un metal.
Estos incluyen minerales metálicos como galena, calcopirita y cinabrio.
Normalmente, los sulfuros son pesados y quebradizos.
Son minerales primarios y, tras entrar en contacto con la atmósfera, muchos se convierten rápidamente en óxidos.
Haluros
Los óxidos son compuestos de metales con oxígeno. Son el grupo más diverso en cuanto a características físicas. Hay tierras sin brillo (bauxita) y piedras de joyería (zafiros, rubíes). Los óxidos primarios duros suelen formarse en las profundidades del interior de la Tierra, mientras que los más blandos se encuentran más cerca de la superficie debido al contacto con el aire.
Carbonatos (con nitratos y boratos)
La anhidrita es sulfato de calcio anhidro.
Los sulfatos son minerales formados por la combinación de metales con el grupo sulfato (azufre y oxígeno).
Son suaves, transparentes o translúcidos, de color insaturado.
Se utilizan ampliamente yeso, anhidrita y barita.
Fosfatos (con arseniatos y vanadatos)
Los silicatos son metales combinados con un grupo silicato (silicio y oxígeno), estos son los minerales más comunes en la naturaleza (aproximadamente un tercio de todos los minerales son silicatos). Todos ellos se dividen en subgrupos en función de su estructura interna (nesosilicatos, sorosilicatos, inosilicatos, ciclosilicatos, filosilicatos y tectosilicatos). Los representantes de esta clase son el cuarzo y los feldespatos.
Compuestos orgánicos
Este grupo incluye sólidos que se encuentran en la naturaleza y surgen debido a la vida y actividad de los organismos vivos. Por este motivo, no siempre se clasifican como minerales. El grupo está representado por minerales como el ámbar, el azabache, la perla y la wewellita.
Plan.
Opción número 6.
1. Clasificación de minerales y condiciones de su formación: los principales minerales formadores de rocas de origen exógeno y endógeno.
2. Glaciares, su función geológica, distribución. Rocas formadas como resultado del trabajo de los glaciares durante la Edad del Hielo.
3. Investigación geotécnica para la construcción industrial y civil.
4. Métodos de laboratorio para la determinación de las propiedades de deformación y resistencia de los suelos.
5. Estructura, textura, composición material de rocas sedimentarias químicas y bioquímicas.
6. Entrada de agua a presión en un pozo perfecto.
Introducción.
La geología es un complejo de ciencias sobre composición y estructura. La historia del desarrollo de la Tierra, los movimientos de la corteza terrestre y la colocación de minerales en las entrañas de la Tierra. El principal objeto de estudio, basado en las tareas prácticas del hombre, es la corteza terrestre.
En las últimas décadas, se ha desarrollado especialmente la ingeniería geológica, una ciencia que estudia las propiedades de las rocas (suelos), los procesos geológicos naturales y tecnogénico-geológicos (ingeniería-geológica) en los horizontes superiores de la corteza terrestre en relación con las actividades de construcción humana.
El objetivo principal de la ingeniería geológica es estudiar la situación geológica natural de un área antes del inicio de la construcción, así como predecir los cambios que ocurrirán en el entorno geológico, y principalmente en las rocas, durante el proceso de construcción y durante la operación. de estructuras. En las condiciones modernas, ningún edificio o estructura puede diseñarse, construirse y operarse de manera confiable sin materiales geológicos y de ingeniería confiables y completos.
1. Clasificación de minerales y condiciones de su formación: los principales minerales formadores de rocas de origen exógeno y endógeno.
Mineral– un cuerpo natural con una determinada composición química y estructura cristalina, formado como resultado de procesos físicos y químicos naturales y que es parte integral de la corteza terrestre, las rocas, los minerales y los meteoritos. La ciencia de la mineralogía es el estudio de los minerales.
La corteza terrestre contiene más de 7.000 minerales y sus variedades. La mayoría de ellos son raros y sólo un poco más de 100 minerales se encuentran con frecuencia y en cantidades bastante grandes y forman parte de determinadas rocas. Estos minerales se denominan minerales formadores de rocas.
Origen de los minerales. Las condiciones bajo las cuales se forman los minerales en la naturaleza son muy diversas y complejas. Hay tres procesos principales de formación de minerales: endógeno, exógeno y metamórfico.
Proceso endógeno está conectado con las fuerzas internas de la Tierra y se manifiesta en sus profundidades. Los minerales se forman a partir del magma, un líquido ardiente de silicato fundido. De esta manera se forman, por ejemplo, cuarzo y diversos silicatos. Los minerales endógenos suelen ser densos, de gran dureza, resistentes al agua, ácidos y álcalis.
Proceso exógeno característico de la superficie de la corteza terrestre. En este proceso se forman minerales en la tierra y en el mar. En el primer caso, su creación está asociada al proceso de meteorización, es decir. los efectos destructivos del agua, el oxígeno y las fluctuaciones de temperatura sobre los minerales endógenos. De esta forma se forman minerales arcillosos (hidromica, caolinita, etc.), diversos compuestos ferruginosos (sulfuros, óxidos de precipitación química a partir de soluciones acuosas (halita, silvita, etc.). En un proceso exógeno se forman varios minerales). También se forma debido a la actividad vital de varios organismos (ópalo, etc.).
Los minerales exógenos varían en propiedades. En la mayoría de los casos, tienen baja dureza e interactúan activamente con el agua o se disuelven en ella.
Proceso metamórfico. Bajo la influencia de altas temperaturas y presiones, así como de gases magmáticos y agua a cierta profundidad en la corteza terrestre, se produce la transformación de minerales que previamente se formaron en procesos exógenos. Los minerales cambian su estado original, recristalizan, adquieren densidad y fuerza. Así se forman muchos minerales de silicato (hornblenda, actinolita, etc.).
Clasificación de minerales. Existen muchas clasificaciones de minerales. La clasificación más utilizada se basa en la composición química y la estructura cristalina. Las sustancias del mismo tipo químico suelen tener una estructura similar, por lo que los minerales primero se dividen en clases según su composición química y luego en subclases según sus características estructurales.
Todos los minerales se dividen en 10 clases.
silicatos- la clase más numerosa, que incluye hasta 800 minerales, que constituyen la parte principal de la mayoría de las rocas ígneas y metamórficas. Entre los silicatos, hay grupos de minerales que se caracterizan por una composición y estructura comunes: feldespatos, piroxenos, anfíboles, micas, así como olivino, talco, cloritos y minerales arcillosos. Todos ellos tienen una composición de aluminosilicatos.
Carbonatos. Estos incluyen más de 80 minerales. Los más comunes son la calcita, el magnetismo y la dolomita. El origen es principalmente exógeno y asociado a soluciones acuosas. En contacto con el agua reducen ligeramente su resistencia mecánica, aunque débilmente, pero se disuelven en agua y se destruyen en ácidos.
Óxidos e hidróxidos. Estas dos clases combinan alrededor de 200 minerales, que representan hasta el 17% de la masa total de la corteza terrestre. Los más comunes son el cuarzo, el ópalo y la limonita.
sulfuros Contiene hasta 200 minerales. Un representante típico es la pirita. Los sulfuros se destruyen en la zona de meteorización, por lo que su mezcla reduce la calidad de los materiales de construcción.
Sulfatos. Esta clase incluye hasta 260 minerales, cuyo origen está asociado a soluciones acuosas. Se caracterizan por su baja dureza y color claro. Relativamente bien soluble en agua. Los más comunes son el yeso y la anhidrita. Al entrar en contacto con el agua, la anhidrita se convierte en yeso, aumentando su volumen hasta un 33%.
Haluros Contiene alrededor de 100 minerales. El origen está asociado principalmente a soluciones acuosas. El más extendido es la halita. Puede ser un componente de rocas sedimentarias y se disuelve fácilmente en agua.
Los minerales de las clases de fosfato, tungstato y elementos nativos son mucho menos comunes que otros.
2. Glaciares, su función geológica, distribución. Las rocas se formaron como resultado del trabajo de los glaciares durante la Edad del Hielo.
La evidencia geológica sugiere que en la antigüedad la glaciación de la Tierra fue significativa. Durante los últimos 500-600 mil años, se han producido varias glaciaciones importantes en Europa. Los glaciares avanzaron desde la región escandinava.
Actualmente, el hielo cubre el 10% de la superficie terrestre, el 98,5% de la superficie glaciar se encuentra en las regiones polares y sólo el 1,5% se encuentra en las altas montañas. Hay tres tipos de glaciares: de montaña, de meseta y continentales.
Glaciares de montaña Se forman en lo alto de las montañas y se ubican en las cimas o en desfiladeros, depresiones y depresiones diversas. Estos glaciares se encuentran en el Cáucaso, los Urales, etc.
El hielo se forma debido a la recristalización de la nieve. Tiene la capacidad de fluir plásticamente, formando flujos en forma de lenguas. El movimiento de los glaciares cuesta abajo está limitado por la altitud donde el calor solar es suficiente para derretir completamente el hielo. En el Cáucaso, por ejemplo, esta altura es de 2700 m en el oeste y 3600 m en el este. La velocidad de movimiento de los glaciares de montaña es diferente. En el Cáucaso, por ejemplo, es de 0,03 a 0,35 m/día, en el Pamir, de 1 a 4 m/día.
Glaciares de las mesetas formado en montañas con cimas planas. El hielo se encuentra en una masa continua e indivisible. De él descienden glaciares en forma de lenguas a través de las gargantas. Este tipo de glaciar en particular se encuentra actualmente en la península escandinava.
Glaciares continentales común en Groenlandia, Spitsbergen, la Antártida y otros lugares donde actualmente se está produciendo la era moderna de las glaciaciones. El hielo forma una capa continua de miles de metros de espesor.
La actividad geológica del hielo es grande y está determinada principalmente por su movimiento, a pesar de que la velocidad del flujo del hielo es aproximadamente 10.000 veces más lenta que la del agua de los ríos en las mismas condiciones.
Propiedades constructivas de los depósitos glaciares. Los depósitos de morrena (materiales clásticos gruesos, heterogéneos, sin capas) y fluvioglaciales (fluvioglaciares) son una base confiable para estructuras de diversos tipos. Las margas y arcillas, que han sufrido la presión de gruesas capas de hielo, se encuentran en un estado denso y, en algunos casos, incluso demasiado compactadas. La porosidad de las margas de canto rodado no supera el 25-30%. En las margas y arcillas, los edificios y estructuras experimentan un asentamiento bajo. Estos suelos son poco permeables y a menudo sirven como barrera impermeable para las aguas subterráneas.
Casi todos los tipos de depósitos de morrenas tienen propiedades de alta resistencia.
Desde el punto de vista de la construcción, los depósitos fluvioglaciales, aunque inferiores en resistencia a los suelos arcillosos de morrena, son una base fiable. Para ello, se utilizan con éxito diversos depósitos arenosos, de grava y arcillosos de eskers y outwash. Algunas excepciones son las margas de cobertura y las arcillas en banda. Las margas de cobertura se mojan fácilmente. Las arcillas en banda son bastante densas, ligeramente permeables al agua, pero pueden ser fluidas en condiciones de saturación con agua.
Los depósitos glaciares se utilizan con éxito como materiales de construcción (piedra, arena, arcilla); Las arenas de eskers, kames y outwash son aptas para la construcción de terraplenes y para la producción de hormigón. Los cantos rodados son una buena piedra de construcción. Hay ejemplos del uso de cantos rodados para hacer pedestales monolíticos para monumentos.
3. Investigación geotécnica para la construcción industrial y civil.
La principal tarea de la investigación ingeniería-geológica para la construcción industrial y civil es obtener información sobre las condiciones ingeniería-geológicas del territorio, que incluyen: relieve, rocas y sus propiedades, aguas subterráneas, procesos y fenómenos geológicos y ingeniería-geológicos, así como como pronosticar cambios en estas condiciones bajo la influencia de actividades de ingeniería humana.
Los estudios geológicos de ingeniería se realizan de forma secuencial,
de acuerdo con la etapa de diseño. El detalle de la investigación aumenta durante la transición de una etapa a otra, y los métodos de investigación geológica y de ingeniería también cambian.
En la etapa inicial de los estudios de ingeniería, el tipo principal de investigación geológica de ingeniería es el estudio geológico de ingeniería, que permite evaluar las condiciones geológicas de ingeniería en poco tiempo y a bajo costo.
Durante el estudio geológico-técnico se identifican, estudian y rastrean en el área de estudio las rocas, sus condiciones de aparición, relieve, aguas subterráneas, procesos geológicos y geológicos-técnicos y se representan en un mapa geológico-técnico.
Es importante comprender que la composición y el volumen de la investigación ingeniería-geológica dependen de la complejidad de las condiciones ingeniería-geológicas, la etapa de diseño, el grado de exploración del área y otros factores.
Se debe prestar atención a la importante complejidad de la investigación ingeniería-geológica en áreas de desarrollo kárstico, deslizamientos de tierra, valles enterrados, donde toda la investigación se lleva a cabo con mayor profundidad que durante la investigación en áreas con condiciones ingeniería-geológicas más favorables.
4. Métodos de laboratorio para la determinación de las propiedades de deformación y resistencia de los suelos.
Fortaleza El suelo se estima por la carga máxima que se le aplica en el momento de su destrucción (pérdida de continuidad). Esta característica se llama resistencia a la tracción R c MPa o resistencia a la compresión temporal.
La resistencia de los suelos se ve afectada por:
composición mineral
naturaleza de las conexiones estructurales
fracturarse
grado de meteorización
grado de ablandamiento en el agua, etc.
Para suelos no rocosos, otra característica de resistencia importante es la resistencia al corte. La determinación de este indicador es necesaria para calcular la estabilidad de los cimientos, es decir. capacidad de carga, así como para evaluar la estabilidad de los suelos en las pendientes de pozos de construcción, calcular la presión del suelo en muros de contención, etc.
Propiedades de deformación caracterizar el comportamiento de los suelos bajo cargas que no superen las cargas críticas y no conduzcan a su destrucción. La deformabilidad de los suelos depende tanto de la resistencia y conformidad de los enlaces estructurales, de la porosidad y de la capacidad de deformación de los materiales que los componen. Las propiedades de deformación de los suelos se evalúan mediante el módulo de deformación E, MPa.
Los suelos determinan la estabilidad de los edificios y estructuras erigidas sobre ellos, por lo que es necesario determinar correctamente las características que determinan la resistencia y estabilidad de los suelos durante su interacción con los objetos de construcción.
Las muestras de suelo para investigaciones de laboratorio se seleccionan de las capas de suelo de los pozos ubicados en las obras de construcción.
Las muestras de suelo se entregan al laboratorio en forma de monolitos o muestras sueltas. Los monolitos son muestras de suelo con una estructura intacta. Estos monolitos se seleccionan en suelos rocosos y cohesivos (limosos-arcillosos). Las dimensiones de los monolitos no deben ser inferiores a los estándares establecidos. Así, para determinar la compresibilidad del suelo, las muestras tomadas en fosas deben tener unas dimensiones de 20 × 20 × 20 cm. En monolitos de suelos arcillosos limosos se debe preservar la humedad natural. Esto se logra creando una capa de parafina o cera impermeable en su superficie. En suelos sueltos (arena, grava), las muestras se toman en forma de muestras de una determinada masa. Así, para realizar análisis granulométricos de arena, es necesario disponer de una muestra de al menos 0,5 kg.
En condiciones de laboratorio se pueden determinar todas las propiedades físicas y mecánicas. Cada característica de estas propiedades se determina de acuerdo con GOST, por ejemplo, humedad natural y densidad del suelo - GOST 5180-84, resistencia a la tracción - GOST 17245-79, composición granulométrica (de grano) y de microagregados - GOT 12536-79, etc.
La investigación de laboratorio sigue siendo hoy el principal tipo de determinación de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos. Varias características, por ejemplo, la humedad natural, la densidad de las partículas del suelo y algunas otras, se determinan sólo en condiciones de laboratorio y con una precisión bastante alta. Al mismo tiempo, los estudios de suelos en laboratorio tienen sus inconvenientes:
requieren bastante mano de obra y mucho tiempo;
los resultados de los análisis individuales, por ejemplo, la determinación del módulo de deformación total, no dan resultados suficientemente precisos, lo que se debe a la selección inadecuada de los monolitos, el almacenamiento inadecuado y las bajas calificaciones del realizador del análisis;
La determinación de las propiedades de una masa de suelo a partir de los resultados de los análisis de un pequeño número de muestras no permite obtener una idea correcta de sus propiedades en su conjunto.
Esto se debe al hecho de que suelos del mismo tipo, incluso dentro del mismo macizo, todavía presentan diferencias conocidas en sus propiedades.
5. Estructura, textura, composición material de rocas sedimentarias químicas y bioquímicas.
Las rocas son agregados minerales naturales que “nacen” en la corteza terrestre.
Según su origen se dividen en tres tipos: ígneos, sedimentarios y metamórficos. En la corteza terrestre, las rocas ígneas y metamórficas ocupan el 95% de su masa total. Las rocas sedimentarias se encuentran directamente sobre la superficie de la Tierra, abarcando en la mayoría de los casos rocas ígneas y metamórficas.
Rocas sedimentarias. Cualquier roca ubicada en la superficie terrestre está sujeta a meteorización, es decir. los efectos destructivos del agua, las fluctuaciones de temperatura, etc. Como resultado, incluso las rocas ígneas más masivas y duraderas se destruyen gradualmente, formando fragmentos de diversos tamaños y desintegrándose en las partículas más pequeñas.
Los productos de destrucción son transportados por el viento, el agua y, en una determinada etapa del transporte, se depositan formando acumulaciones sueltas o sedimentos. La acumulación se produce en el fondo de los ríos, mares, océanos y en la superficie de la tierra. A partir de acumulaciones sueltas (sedimentos) se forman con el tiempo diversas rocas sedimentarias.
Las rocas sedimentarias constituyen las capas superiores de la corteza terrestre, cubriendo con una especie de cubierta rocas de origen ígneo y metamórfico. A pesar de que las rocas sedimentarias representan solo el 5% de la corteza terrestre, el 75% de la superficie terrestre está cubierta por estas rocas y, por lo tanto, la construcción se lleva a cabo principalmente sobre rocas sedimentarias. La ingeniería geológica presta la mayor atención a estas rocas.
Las rocas sedimentarias suelen dividirse en tres grupos principales:
1) clástico;
2) origen químico (quimiogénico);
3) organogénico, resultante de la actividad vital de los organismos.
Esta división es algo arbitraria, ya que muchas rocas son de origen mixto, por ejemplo, algunas calizas contienen material de naturaleza organógena, química y clástica.
Rocas quimiogénicas se forman como resultado de la precipitación de sus soluciones acuosas de precipitación química. Este proceso se produce en las aguas de los mares, cuencas de secado continentales, manantiales salados, etc. Estas rocas incluyen diversas calizas, toba calcárea, dolomita, anhidrita, yeso, sal gema, etc. Una característica común de estas rocas es su solubilidad en agua y su fracturación.
Las rocas más comunes son las calizas, que en su origen también pueden ser clásticas u organógenas.
Rocas organógenas (bioquimiogénicas) se forman como resultado de la acumulación y transformación de restos de animales y plantas, se caracterizan por una porosidad significativa, muchos se disuelven en agua y son altamente comprimibles. Las rocas organógenas incluyen rocas de concha de piedra caliza y diatomita.
6. Entrada de agua a presión en un pozo perfecto.
El agua ubicada en la parte superior de la corteza terrestre se llama agua subterránea. La ciencia de las aguas subterráneas, su origen, condiciones de ocurrencia, leyes de movimiento, propiedades físicas y químicas, conexiones con aguas atmosféricas y superficiales se llama hidrogeología.
Existen varias clasificaciones de aguas subterráneas, pero hay dos principales. El agua subterránea se divide según la naturaleza de su uso y las condiciones de aparición en la corteza terrestre. El primero incluye agua doméstica y potable, técnica, industrial, mineral, térmica. Estas últimas incluyen: agua estancada, agua subterránea y agua interestratal, así como agua de grietas, karst y permafrost. Para fines geológicos y de ingeniería, es aconsejable clasificar las aguas subterráneas según criterios hidráulicos: flujo libre y presión.
Aguas a presión entre capas. Estas aguas se encuentran situadas en acuíferos entre acuitardos. Pueden ser sin presión y con presión (artesianos).
Las aguas interestratales sin presión son relativamente raras. Están asociados a acuíferos horizontales llenos total o parcialmente de agua.
Las aguas a presión (artesianas) están asociadas con la aparición de acuíferos en forma de sinclinales y monoclinales. El área de distribución de los acuíferos confinados se denomina cuenca artesiana.
Entrada de agua a presión a las estructuras de toma de agua. Las tomas de agua son estructuras mediante las cuales se capturan (extraen) aguas subterráneas para su suministro, drenaje del sitio de construcción o simplemente para reducir los niveles freáticos. Existen diferentes tipos de estructuras de toma de agua subterránea: verticales, horizontales, radiales.
Las tomas de agua verticales incluyen perforaciones y pozos, las horizontales incluyen zanjas, galerías, túneles y las tomas de agua radiales incluyen pozos de drenaje con vigas filtrantes que reciben agua. El tipo de estructura para la toma de agua subterránea se selecciona en base a un cálculo técnico y económico, en función de la profundidad del acuífero, su espesor, la composición litológica del acuífero y la capacidad de toma de agua planificada.
Las tomas de agua que constan de un pozo, pozo, etc. se denominan únicas y las que constan de varios, grupales.
Las estructuras de toma de agua que aprovechan el acuífero hasta su máxima capacidad son perfectas, y aquellas que no aprovechan el acuífero hasta su máxima capacidad son imperfectas.
La eliminación de aguas subterráneas de los sitios de construcción o la reducción de sus niveles se puede llevar a cabo temporalmente, solo durante el período de los trabajos de construcción o durante casi todo el período de operación de la instalación. La eliminación temporal de agua (o reducción del nivel) se denomina toma de agua de construcción y, en el segundo caso, drenaje.
Pozos de toma de agua. Los pozos y trincheras cuyo fondo llega a los acuículos se llaman perfectos; si el fondo está ubicado por encima del acuiculto, entonces imperfecto. El nivel del agua en el pozo antes del bombeo se llama estático y el nivel reducido durante el bombeo se llama dinámico.
Si el agua no se bombea fuera del pozo, entonces su nivel está en la misma posición que la superficie del flujo de tierra. Cuando se bombea agua, aparece un embudo de depresión y el nivel del agua en el pozo disminuye. La productividad del pozo está determinada por el caudal. Se entiende por caudal de un pozo la cantidad de agua que puede producir por unidad de tiempo. Al bombear agua en una cantidad mayor que el caudal, es decir más de lo que fluye hacia el pozo desde el acuífero por unidad de tiempo, el nivel cae bruscamente. El pozo puede permanecer sin agua por algún tiempo.
La afluencia de agua (caudal) a un pozo perfecto está determinada por la fórmula
Q = π k F [h 2 -h 2 )/lnR-lnr]
Dónde r– radio del pozo, m.
En un pozo imperfecto, el agua entra por sus paredes y fondo. Esto complica el cálculo de las entradas. El caudal de tales pozos es menor que el caudal de los pozos perfectos. Al bombear, el agua ingresa al pozo solo desde una parte del acuífero, que se llama zona activa. norte 0 . La profundidad de la zona activa se considera 4/3 de la altura de la columna de agua en el pozo antes del bombeo. Estas disposiciones permiten calcular el caudal de un pozo imperfecto utilizando la fórmula de Dupuis, según la interpreta Parker:
Q = 1,36 k F [h 2 -h 2 )/lnR-lnr]
Un pozo libera agua en el volumen de su caudal máximo solo si los pozos vecinos están ubicados a una distancia de al menos dos radios de influencia.
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Los minerales se clasifican según su composición química y estructura cristalina en los siguientes grupos:
1) elementos nativos;
2) sulfuros y sulfosales;
3) compuestos halógenos (haluros);
4) óxidos;
5) sales de oxígeno (carbonatos, sulfatos, tungstatos, fosfatos, silicatos).
A continuación consideraremos los minerales de estos grupos, incluidos en el programa del curso de mineralogía para estudiantes de facultades metalúrgicas de instituciones de educación superior.
Elementos nativos
La corteza terrestre no contiene más del 0,1% (en masa) de elementos nativos (83 minerales). Su extracción está asociada a importantes dificultades y, por lo tanto, muchos de ellos son especialmente valorados y, al ser estándares de trabajo humano, se utilizan en las reservas de oro de los países como garantía de la moneda nacional en el comercio internacional. Genéticamente relacionado con procesos de cristalización de magma (Pt, diamante, grafito), procesos hidrotermales (Au) y sedimentarios (S). El hierro nativo suele ser de origen cósmico.
Los metales nativos se caracterizan por una ductilidad, brillo metálico, maleabilidad y conductividad térmica y eléctrica extremadamente altas, causadas por enlaces metálicos en la red cristalina.
También son características las altas densidades. Los poseen los minerales más pesados: nevyanskita (hasta 21,5 g/cm 3) y syssertskita (hasta 22,5 g/cm 3).
Además de los metales nativos (Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt, Au, Fe, Cu, Ni, Hg), también existen metaloides nativos (As, Sb, Bi) y no metales (S, Se, Te, C).
Oro, Au. Nombre de lat. "Suelo" - el signo del sol entre los alquimistas. Absolutamente limpio, así llamado. El oro "esponjoso" es raro. Forma una serie continua de soluciones sólidas con plata (la kustelita contiene hasta un 20% de Au; electro, más de un 20% de Au), a partir de la cual el oro se vuelve blanco, así como con cobre (la cuproáurida contiene hasta un 20% de Cu), la mezcla que le da al oro un tinte rojizo. La bismutaurita contiene hasta un 4% de Bi; porpecita: hasta 11% Pd y hasta 4% Ag.
Una pepita de oro que pesa más de 70 kg. En el Museo de Harvard (Historia Natural). Foto de : Olivier Chafik
Los cristales de oro (octaedros, dodecaedros y cubos) son raros. Caracterizado por granos de forma irregular incrustados en cuarzo. Los depósitos primarios de oro se forman por el movimiento de aguas termales a través de grietas y poros del cuarzo. A menudo precipita de soluciones junto con sulfuros. Cuando los depósitos de roca se erosionan, el agua transporta granos de oro a arroyos y ríos, en cuyo fondo se forman depósitos de oro extraídos con dragas.
Polixenos, pt. Nombre del griego. "poli" - muchos, "xenos" - alienígena (es decir, la presencia de numerosas impurezas en PT). En la tecnología y en la vida cotidiana se le llama platino (del español "plata", plata), es decir. similar a la plata, "plata". Contiene hasta un 30% de Fe, lo que confiere magnetismo al mineral (hasta un 14% de Cu; hasta un 7% de Pd, hasta un 7% de Ir; hasta un 4% de Ro, hasta un 6% de Ni).
El Pt cristaliza en forma de finos granos en magmas ultramáficos. Rasgos característicos: color gris acero, brillo metálico, alta densidad. Se disuelve sólo en agua regia calentada, lo que permite distinguir el PT de plata similar. Inusualmente plástico: con 1 g se pueden fabricar hasta 500 km de alambre. La presencia de iridio en el Pt aumenta su dureza a 7. Se utiliza como catalizador en química, para la fabricación de crisoles químicos, termopares.
Hierro, Fe. El hierro nativo puede ser telúrico (es decir, terrestre) y meteorítico (es decir, cósmico). El hierro fundido nativo (hierro telúrico) se forma por la interacción del magma ferruginoso con carbón, grafito o durante incendios subterráneos de vetas de carbón en contacto con mineral de hierro. El hierro meteórico (ferrita) suele contener inclusiones de troilita (FeS), monsonita SiC y cohenita (Fe3C). En la gran mayoría de los casos, contiene una gran cantidad de Ni (hasta un 48%), que en los meteoritos se distribuye de manera desigual, concentrándose en franjas que se cruzan en secciones delgadas formando un ángulo entre sí. Esta alternancia de franjas claras y oscuras (estructura de Widmanstätt) es característica del hierro meteorítico y se revela especialmente bien al grabar secciones con una solución alcohólica débil de HN03. El hierro meteórico se observa ocasionalmente en forma de cubos regulares (hierro hexaédrico) y octaedros (hierro octaédrico). Generalmente en forma de masas fundidas de forma no redondeada con depresiones características en forma de dedos en la superficie. El llamado “hierro de Palas” contiene inclusiones de olivino (MgFeSiO4). La mesosiderita contiene inclusiones de hierro en una masa de silicatos. Las dos últimas variedades de meteoritos de hierro pertenecen a los llamados meteoritos de hierro pétreo.
Azufre, S. Caracterizado por brillo de diamante, color amarillo, fragilidad; arde con una llama azul, difundiendo el olor a dióxido de azufre. Formado durante la erosión del yeso CaS04. 2 H2O y sulfuros con la participación de microbios, así como durante la oxidación del sulfuro de hidrógeno liberado de los volcanes: H2S + O2 = 2H2O + S. Se utiliza para la preparación de pólvora, para la vulcanización de caucho, en medicina y química.
Depósitos: o. Sicilia (Italia), Asia Central (Shor-Su) y en la región del Volga (región de Tver).
Grafito, S. Nombre del griego. "grafo" - escribir; Se refiere a la capacidad del grafito de dejar una línea negra en el papel. Se forma durante la cristalización del magma a altas temperaturas y bajas presiones, así como durante la coquización natural de los carbones en su contacto con el magma.
Variedades: grafito criptocristalino y shungita amorfa. El grafito es grasoso al tacto y escribe sobre el papel. Se diferencia de la molibdenita similar por su color más negro y menos brillo.
Utilizado para la fabricación de electrodos y bloques refractarios, bloques de grafito para reactores nucleares.
Depósitos: o. Ceilán, o. Madagascar, Australia.
Almaz, S. Nombre del griego. "adamas" - irresistible (es decir, la extraordinaria dureza del diamante). Cristaliza a partir de magma ultrabásico en forma de octaedros a presiones superiores a 10 GPa. y temperaturas de unos 2000 °C. El diamante probablemente cristaliza primero en magma a grandes profundidades, después de lo cual es transportado por magma líquido a la superficie a través de las chimeneas de volcanes gigantes. Los restos de estos tubos volcánicos (diatremas), llenos de magma ultrabásico, erosionados durante 140 a 150 millones de años, se encuentran hoy en Yakutia (Rusia) y Sudáfrica.
Una mezcla de los restos de olivino con los productos de su descomposición, que es una arcilla de color azul verdoso, se llama kimberlita.
sulfuros
La corteza terrestre no contiene más del 0,15% (en masa) de minerales de este grupo (230 minerales). Desde un punto de vista químico, estos compuestos son sales de ácido sulfhídrico. Existen tanto sulfuros de composición estrictamente estequiométrica (FeS2, CuFeS2, etc.) como compuestos en los que el contenido de azufre varía dentro de ciertos límites (polisulfuros, por ejemplo FeSx, donde x = 1,0,1 - 1,14).
Son características las redes de cristales iónicos. La mayoría de los sulfuros son pesados, blandos y brillantes. Tienen alta conductividad eléctrica. En la mayoría de los casos, de origen hidrotermal, a veces producto de la cristalización del magma sulfuroso. Durante la meteorización en la zona de oxidación, los sulfuros se transforman primero en sulfatos y luego en óxidos, hidróxidos y carbonatos.
Los sulfuros representan la base mineral de la metalurgia no ferrosa y son la materia prima para la producción de ácido sulfúrico. Dado que el azufre hace que el acero se vuelva quebradizo, la presencia de sulfuros en los minerales de hierro reduce su calidad. Antes de la fundición en alto horno, los minerales de hierro pulverizados se someten a aglomeración en fábricas de sinterización. Durante la sinterización, es posible eliminar hasta el 99% del azufre del mineral.
Pirita, FeS2. Nombre del griego. "pir" - fuego (produce una chispa estable cuando se golpea con un objeto metálico; se usaba para producir una chispa en las armas antiguas). Sinónimos: pirita de azufre, pirita de hierro. La variedad rómbica se llama marcasita. Los rasgos característicos son color amarillo pajizo, veta negra, aspecto cúbico, pentágono-dodecaédrico y octaédrico de los cristales, bordes rayados orientados perpendicularmente a cada cara adyacente. La materia prima más importante para la producción de ácido sulfúrico; yacimientos: Ural (Rusia), Rio Tinto (España).
Pirrotina, FeS. Nombre del griego. "pirros" - rojizo. Sinónimo: pirita magnética. La troilita es una variedad estequiométrica que se encuentra en los meteoritos. Normalmente, la pirrotita contiene un poco más de azufre (FeSx, donde x = 1,01 - 1,14). Caracterizado por un brillo metálico, color amarillo bronce y magnetismo. Generalmente en asociación con otros sulfuros hidrotermales. Materias primas para la producción de ácido sulfúrico. Impureza nociva en minerales de hierro.
Arsenopirita, FeAsS. Sinónimos: pirita de arsénico venenosa, mispickel. Danaite y glaucodotus son variedades que contienen hasta un 9 y un 22% de Co, respectivamente. Característica: brillo metálico, color blanco estaño, cristales alargados, columnares, aciculares y de aspecto prismático. Hidrotermal. Mineral para As and Co. Numerosos depósitos en los Urales y Siberia, Boliden (Suecia). La presencia de arsenopirita, oropimente (As2S3), rejalgar (AsS), escorodita (FeAsO4. 2H2O) y otros minerales de arsénico en los minerales de hierro es inaceptable, ya que el arsénico es un veneno fuerte que impide la fabricación de ollas, latas, cucharas y cuchillos. y tenedores de acero, que contengan al menos trazas de arsénico. La fabricación de rieles y vigas con este tipo de acero tampoco es deseable, ya que en el futuro toda la chatarra del país se irá contaminando gradualmente con arsénico. En Ucrania, los minerales de hierro pardo de Kerch contienen hasta un 0,1% de contenido de escorodita.
Calcopirita, CuFeS2. Nombre del griego. "chalcos" - cobre; "fiesta" - fuego. Sinónimo: pirita de cobre. La variedad cúbica se llama talnakhita. Generalmente se encuentra en masas sólidas y granos. Hidrotermal. Característica: brillo metálico, color amarillo verdoso con deslustre abigarrado brillante, veta negra. El mineral de cobre más importante.
Bornita, Cu5FeS4. El nombre se le da en honor al mineralogista austriaco Joachim von Born (1742 - 1791). Sinónimos: mineral de cobre moteado, mineral de pavo real. Se encuentra siempre en masas sólidas y en forma de granos intercalados. Hidrotermal. Característica: brillo metálico, deslustre azul. Cuando se raspa con un cuchillo de acero, se revela el verdadero color rojo cobrizo del mineral. Valioso mineral de cobre. Depósitos: Butte (Montana, EE.UU.), Morococha (Perú), Braden (Chile), Neldy (Kazajstán).
Galena, PbS. Nombre de lat. "galena" - mineral de plomo. Sinónimo: brillo de plomo. Los cristales tienen forma cúbica. Características: fuerte brillo metálico, perfecta división del cubo, color gris plomo, suavidad. El mineral de plomo más importante. Depósitos: Turlanskoye (Turkmenistán), Sadonskoye (Rusia del Cáucaso Norte), Dalnegorsk (Lejano Oriente, Rusia), Leadville (Colorado, EE. UU.), Broken Hill (Australia), Valle del río Mississippi en Missouri (EE. UU.). La presencia de galena en los minerales de hierro, como ocurre en Altai, es inaceptable y deprecia por completo el valor del mineral. El plomo se reduce fácilmente en un alto horno y entra en las uniones de los ladrillos en la brida y el hogar, lo que provoca que los ladrillos floten, una rápida destrucción de la mampostería y accidentes graves asociados con roturas del hogar y el flujo de hierro fundido desde el alto horno a través de sus cimientos y paredes del hogar.
Esfalerita, ZnS. Nombre del griego. "sfaleros" es engañoso (la esfalerita a menudo se confunde con otros minerales). Sinónimo: blenda de zinc.
Variedades: marmatita negra y cristofita, prshibramita marrón, clara - cleiofana. El ZnS hexagonal se llama wurtzita. Hidrotermal. Característica: brillo metálico, apariencia tetraédrica de los cristales, que se diferencia de la wolframita (MnFeWО4), que es de color similar. El mineral de zinc más importante. Depósitos: Pribram (República Checa), Santader (España), Joplin (Missouri, EE.UU.). La presencia de esfalerita en minerales de hierro es inaceptable. En un alto horno, los vapores de zinc y zincita se condensan en las costuras de la mampostería del pozo, lo que provoca hinchazón, rotura de la carcasa sellada del horno y accidentes graves.
Molibdenita, MoS2. Nombre del griego. "molibdos" - plomo (se asumió la presencia de plomo en el mineral; el molibdeno se descubrió más tarde y recibió el nombre del mineral). Sinónimo: brillo de molibdeno. Característica: perfecta escisión en agregados foliares y escamosos, fuerte brillo metálico, baja dureza (rascable con la uña), escribe sobre papel. Más ligero que el grafito. Hidrotermal. El mineral más importante de Mo. Depósitos: Tyrnyauz (Cáucaso Norte, Rusia), Climax (Colorado, EE. UU.).
Cinabrio, HgS. El nombre proviene del indio "sangre de dragón" (asociado al color rojo intenso del mineral). Sinónimo: cinabarita. En masas criptocristalinas denominadas “mineral de hígado”, y en forma de untables y recubrimientos. Hidrotermal. Se distingue fácilmente por el color y la alta densidad. El mineral más importante para el mercurio. Yacimientos: Nikitovka (Donbass, Ucrania), Almaden (España), Idria (Yugoslavia), New Idria y New Almaden (California, EE.UU.).
Antimonita, Sb2S3. Nombre de lat. "antimonio" - antimonio.
Sinónimos: brillo de antimonio, estibina. Generalmente en forma de cristales prismáticos en forma de aguja con sombreado vertical y un brillo metálico brillante. Escote perfecto. Hidrotermal. El mineral más importante de antimonio, yacimientos: o. Shikoku (Japón), Razdolninskoye (Territorio de Krasnoyarsk, Rusia).
Compuestos de halogenuros
La corteza terrestre contiene aproximadamente un 0,5% (en masa) de compuestos halógenos, que son de origen hidrotermal o sedimentario. La fluorita se encuentra a menudo en vetas de pegmatita. Desde un punto de vista químico, estos minerales son sales de ácidos: HF, HI, HBr, HCI. Características: brillo vítreo, baja densidad, solubilidad en agua. Los compuestos de halogenuros tienen redes iónicas.
La metalurgia utiliza grandes cantidades de fluorita para licuar la escoria. Los compuestos de halogenuros se utilizan ampliamente en la química, la agricultura (fertilizantes) y la industria alimentaria.
Fluorita, CaF. Nombre del italiano. "fluore" - fuga (los aditivos de fluorita licuan las escorias metalúrgicas). Sinónimo: espato flúor. Hidrotermal o magmático (en vetas de pegmatita). Se presenta en forma de cristales cúbicos y octaédricos, o en masas granulares sólidas. Incoloro o coloreado de verde, violeta. La fluorescencia es característica, es decir. brillar en rayos X. Cleavage perfecto a lo largo del octaedro.
Halita, NaCl. Nombre del griego. "halos" - mar (es decir, la producción de sal por evaporación de agua de mar que contiene 35 g de sales en 1 litro, de las cuales 78% NaCI, 11% MgCl2, el resto MgSO4, CaSO4, etc.). Sinónimo: sal de roca. Se caracteriza por su solubilidad en agua y su perfecta división en cubos. A menudo en forma de cristales cúbicos o en masas sólidas. Suele ser transparente e incoloro, pero las impurezas colorean la halita de color gris, amarillo, rojo y negro. Se utiliza como mineral de sodio, así como para la preparación de electrolitos en la industria alimentaria. Depósitos: Suez (Egipto), Wieliczka (Polonia), Punjab (India), Slavyanovskoye (Donbass), Solikamskoye (Urales).
Silvin, KCI. Lleva el nombre de la doctora holandesa Sylvia de la Bache. Sedimentario. Generalmente en forma de masas granulares sólidas, con menos frecuencia en forma de cubos. Incoloro, blanco lechoso, rosado y rojo. La paragénesis con halita es típica. Las soluciones acuosas tienen un sabor amargo. Se utiliza en agricultura como fertilizante potásico, así como en la industria química. Depósitos: Solikamsk (Ural), Stasfurt (Alemania), Nuevo México (EE.UU.).
Carnallita, MgCl2. KCl. 6H2O. Nombrado en honor al ingeniero alemán von Carnall. Generalmente en agregados sólidos o granulares. Sabor amargo. Se extiende gradualmente, absorbiendo agua de la atmósfera. Se diferencia de la halita roja similar en que cruje cuando se perfora con un objeto de acero. Características: color rojo, brillo graso, sabor amargo, falta de escote. Se utiliza para la producción de magnesio, como fertilizante potásico. Depósitos: Solikamskoye (Ural), Starobinskoye (Bielorrusia), Prikarpatskoye (Ucrania).
Óxidos
Las características generales del grupo se dan en la tabla. 4.1. La corteza terrestre contiene hasta un 17% (en masa) de óxidos. Los más habituales son el cuarzo (12,6%), los óxidos e hidróxidos de hierro (3,9%), los óxidos e hidróxidos de AI, Mn, Ti, Cr. Recordemos aquí que la mayor parte del mineral de hierro y de manganeso es de origen sedimentario. Los minerales del grupo de los óxidos son la base mineral de la metalurgia ferrosa. Los minerales más importantes de los minerales de hierro y manganeso: hematita (Fe2O3), magnetita (Fe3O4), piedra de hierro marrón (Fe2O3. H2O), pirolusita (MnO2), braunita (Mn2O3), hausmannita (Mn3O4), psilomelano (MnO2. MnO. n H2O), manganita (MnO2. Mn(OH)2.
Las redes cristalinas de óxidos se caracterizan por enlaces iónicos. Los óxidos de Fe, Mn, Cr y Ti tienen un brillo semimetálico y un color oscuro. Estos minerales son opacos. Una propiedad característica de la magnetita (Fe3O4) y la ilmenita (FeO. TiO2) es su magnetismo.
Magnetita, Fe3O4. Debe su nombre a un depósito mineral en la provincia de Magnesia (Grecia). Sinónimo: mineral de hierro magnético. Importante mineral de hierro. La magnetita en su forma pura (sin roca estéril) contiene hasta un 72,4% de Fe. La red de magnetita contiene hierro divalente y trivalente: FeO. Fe2O3. Debido al isomorfismo, las posiciones Fe2* y Fe3* pueden ser ocupadas por cationes de la valencia correspondiente que sean similares en tamaño. Esto da lugar a una amplia gama de minerales a base de magnetita: magnetita de calcio (Ca; Fe)O. Fe2O3, magnetita (Mg, Fe)0. Fe2O3, magnesioferrita MgO. Fe2O3. Magnetita de cromo FeO. (Fe, Cr)2O3, magnetita de aluminio FeO. (Fe,A1)2O3. Las titanomagnetitas pueden contener Ti en la red cristalina de la magnetita (TiO. Fe2O3 - ulvöspinel) o en la composición de la ilmenita (FeO. TiO2), con la que la magnetita cocristaliza. Está claro que la separación mecánica del Ti del Fe sólo es posible en la ilmenita.
En la zona de oxidación, la magnetita se convierte gradualmente en hematita bajo la influencia del oxígeno atmosférico. Los productos de oxidación de la magnetita en la naturaleza se denominan semimartitas y martitas.
Aunque en la tecnología se producen millones de toneladas de monóxido de hierro (FeO, wüstita) en el proceso de alto horno, en la naturaleza es extremadamente raro (FeO, iocito). Así, en la zona de oxidación sólo están presentes óxidos de hierro superiores: magnetita (Fe3O4), hematita (Fe2O3) e hidróxidos (Fe2O3 · nH2O).
Muy a menudo, la magnetita forma masas granulares sólidas de color negro. A veces se presenta en forma de cristales octaédricos regulares. Se diferencia de la cromita similar por su veta negra y su fuerte magnetismo.
Tabla 4.1 - Óxidos
| Nombre científico del mineral. | Otros nombres | Fórmula química | Krist. enrejado | Brillar | Color | Dureza de Mohs |
| Magnetita | Magnético | Fe3O4 | Cubo | A medio cumplir. | Negro | 5,5-6 |
| Hematites | mineral de hierro rojo | Fe2O3 | Trigón. | A medio cumplir. | Negro, acero, rojo | 5,5-6 |
| goethita | Mineral de hierro marrón | Fe2O2. H2O | Rombo. | Alm., semimetálico. | Marron oscuro | 4,5-5,5 |
| cromita | Mineral de hierro cromo | FeO. Cr2O3 | Cubo | Metal. | Negro | 5,5-7,5 |
| Ilmenita | Mineral de hierro de titanio | FeO. TiO2; | Trigonometría. | Semimetálico. | Negro, acero | 5-6 |
| Pirolusita | - | MnO2; | Tetrag. | Semimetálico. | Negro | 5-6 |
| brownita | - | Mn2O3 | Semimetálico. | Negro | 6 | |
| Corundo | - | Al2O3 | Trigonometría. | Vaso | Azulado, gris amarillento | 9 |
| Cuarzo | - | SiO2 | Trigonometría. | Vaso | Incoloro | 7 |
Hematita, a- Fe2O3. El nombre está asociado al color rojo del mineral y sus características (“hematikos” - griego - sangriento). Sinónimo: mineral de hierro rojo. En la naturaleza y la tecnología, también existe una variedad tetragonal de este óxido: la maghemita (oximagnetita), g-Fe2O3.
Se presenta como masas criptocristalinas densas y continuas o como mineral en bandas, en el que el material mineral se encuentra entre bandas de ganga de cuarzo. Los cristales tienen aspecto laminar y romboédrico. Color rojo cereza, negro hierro, gris acero. La veta es de color rojo cereza. Las variedades sinterizadas con una superficie roja lisa se denominan cabeza de vidrio roja. Una variedad cristalina gruesa de color acero oscuro: brillo de hierro (especularita). Bajo la influencia de la presión de las rocas, aparecen variedades de hematita, frondosas y escamosas: mica de hierro, crema agria de hierro. La mayor parte del mineral de hematita extraído es mineral sedimentario precámbrico. Como ya se ha indicado, los minerales de hematita y martita representan actualmente hasta el 90% de la producción mundial de hierro fundido. En su forma pura contiene hasta un 70% de Fe. El depósito más grande es Krivoy Rog, Ucrania.
Goethita, Fe3O4. H2O. Nombrado en honor al poeta alemán Goethe. Hay una serie de piedras de hierro marrones que se diferencian entre sí por la cantidad de agua de hidratación: hidrohematita Fe2O3.
En esta serie, sólo la goethita tiene su propio patrón radiológico fijo. La hidrogoetita, la limonita, la xantosiderita y la limnita son soluciones sólidas de agua en goethita; La hidrohematita es una solución sólida de agua en hematita. La turiita es una mezcla mecánica de hidrohematita y goethita. La verdadera fórmula del mineral de hierro pardo se puede determinar calcinando su muestra hasta obtener una masa constante. También destacamos la variedad sinterizada de mineral de hierro marrón: cabeza de vidrio marrón, así como la mica lepidocrocita transparente (FeO. OH). La abrumadora masa de mineral de hierro marrón de origen sedimentario tiene una estructura oolítica. Importante mineral de hierro. En su forma pura contiene hasta un 66,1% de Fe.
Cromita, (FeO Cr2O3). Sinónimo: mineral de hierro y cromo. Ígneo. Variedades: cromita de aluminio (FeO. (Cr, Al)2O3, magnocromita (Fe., Mg)0. Cr2O3, cromopicotita (Fe, Mg)0. (Cr, Al)2O3. Combinada con una bobina ligera Mg6 (OH)3 La cromita produce estructuras que se asemejan al ala de un urogallo ("cromita - urogallo"). Generalmente se encuentra en forma de agregados granulares continuos o granos diseminados individuales. Se diferencia de la magnetita similar por su característica marrón y su falta de magnetismo. El mineral de cromo más importante es: Kempirsay (región de Aktobe, Saranovskoe (Urales del Norte), Zimbabwe (África).
Ilmenita (FeO. TiO2). El nombre proviene de las montañas Ilmen (Urales del Sur). Sinónimo: mineral de hierro de titanio, picroilmenita (Mg, Fe)O. TiO2. La forma de los cristales es tabular gruesa y romboédrica. Se diferencia de la hematita oscura similar por su débil magnetismo y su característica marrón-negra. Ígneos: Eksrsund (Noruega), Iron Mountain (Wyoming, EE. UU.), Lago Akkard (Quebec, Canadá).
Pirolusita (MnO3). Nombre del griego. "piro" - fuego y "luzis" - destruido (los aditivos de pirolusita destruyen los colores del vidrio). La pirolusita bien cortada se llama polianita. Sedimentario. Características: suave, oolítico, terroso, negro, mancha las manos. El mineral de manganeso más importante, muy utilizado en la fundición de hierro y acero, ferroaleaciones. Depósitos: Nikopolskoye (Ucrania), Chiaturskoye (Georgia).
Brownita (Mn2O3). Nombre en honor al químico alemán K. Braun. Las variedades contienen hasta un 8% de SiO2 en forma de impureza mecánica finamente dispersa y hasta un 10% de Fe, que forma parte de la red cristalina del mineral (Mn, Fe)2O3. Se observa con mayor frecuencia en forma de agregados granulares pegados. Escote notable. Se diferencia de la pirolusita similar por su color parduzco y su mayor dureza.
Corindón (A12O3). El nombre es de origen indio. Generalmente en cristales piramidales, columnares, en forma de barril, de color azulado, amarillo grisáceo y rojizo. Los cristales transparentes de corindón están coloreados en diferentes colores y son sus preciosas variedades: leucozafiro (incoloro), rubí (rojo), zafiro (azul), topacio oriental (amarillo), esmeralda oriental (verde) y amatista oriental (púrpura). Todas las variedades de corindón enumeradas tienen una dureza de 9, solo superada por el diamante. En este sentido, el topacio oriental, la amatista y la esmeralda se valoran más que el topacio ordinario (tv. 8), la amatista (tv. 7) y la esmeralda (tv. 7,5 - 8). Fácilmente identificado por el color, la forma del cristal y la alta dureza. Se utiliza ampliamente en la industria abrasiva, donde las muelas abrasivas y los polvos abrasivos se fabrican a partir de polvo de corindón.
Los hidróxidos de aluminio, gibbsita Al(OH)3, hidragilita Al(OH)3, boehmita (AlO OH) y diásporas (AlO. OH) forman la base de la bauxita, una valiosa materia prima utilizada para la fundición de aluminio, o en la producción de refractarios. La bauxita, de color rojo ladrillo o marrón rojizo, se diferencia del mineral de hierro marrón similar por su línea roja y de las arcillas rojas por el hecho de que no forma una masa plástica con agua. Depósitos de bauxita: Krasnaya Shapochka, Severouralsk, Ivdelsk, Alapaevka (todos en los Urales),
Cuarzo (SiO2). Nombre de él. "kuerertz" - mineral transversal (es decir, vetas de cuarzo, generalmente ubicadas a lo largo de grietas en dirección a las capas de roca). Los cristales de cuarzo tienen la apariencia de prismas pseudohexagonales y bipirámides con un característico sombreado transversal de las caras del prisma. La corteza terrestre contiene hasta un 13% (en masa) de cuarzo, que es el mineral más común en la Tierra. El origen es magmático e hidrotermal. Fácilmente reconocible por la forma de los cristales, fractura concoidea y falta de clivaje, elevada dureza.
Variedades de cuarzo: transparente incoloro - cristal de roca, transparente: amarillo - citrino, violeta - amatista, ahumado - rauchtopaz (cuarzo ahumado). Negro opaco - morrión.
La variedad opaca criptocristalina (SiO2) con una superficie mate y brillo ceroso se llama calcedonia. Generalmente blanco, sinterizado, amorfo, dureza 7, opaco, sin hendidura. Variedades, cornalina (roja), sarda (marrón), zafiro (azul lechoso), plasma y crisoprasa (verde), heliotropo (verde con manchas rojas). La calcedonia suele tener una estructura zonal; sin embargo, la porosidad de las zonas es diferente. Cuando soluciones acuosas naturales o técnicas pasan a través de los poros, estas zonas se tiñen. Así se obtiene el ágata, es decir. Calcedonia de color zonal.
El hidrogel de cuarzo amorfo sólido (SiO2.H2O) se llama ópalo. Sus variedades transparentes son preciosas. El ópalo se reconoce por su fractura similar al esmalte y su alta dureza.
En joyería se utilizan ampliamente variedades preciosas de cuarzo, calcedonia, ágata y ópalo. El cuarzo también se utiliza en la industria: en óptica, para la fabricación de placas de piezocuarzo para camionetas, en mecánica de precisión para la fabricación de cojinetes de soporte y cojinetes de empuje, para la fabricación de cristalería química, así como en la producción de vidrio y material ignífugo.
Carbonatos, sulfatos, tungstatos, fosfatos.
Las características generales de los grupos se dan en la tabla. 4.2. Los carbonatos, que constituyen aproximadamente el 1,7% de la corteza terrestre, son minerales sedimentarios o hidrotermales. Desde un punto de vista químico, se trata de sales de ácido carbónico: H2CO3. Los carbonatos tienen redes cristalinas iónicas; caracterizado por bajas densidades, brillo vítreo, color claro (excepto carbonatos de cobre), dureza 3-5, reacción con HCl diluido. Los carbonatos se utilizan ampliamente en la industria siderúrgica como fundente y como materia prima para la producción de refractarios y cal.
La corteza terrestre contiene un 0,1% (en masa) de sulfatos, que son principalmente de origen químico sedimentario y son sales de ácido sulfúrico H2SO4. Por lo general, se trata de minerales blandos, ligeros y ligeros. Exteriormente, son similares a los carbonatos, pero no reaccionan con el HCl. Los sulfatos se utilizan en las industrias química y de la construcción. Son una impureza extremadamente dañina en los minerales de hierro, ya que durante la aglomeración no se puede eliminar más del 60 - 70% del sulfato de azufre a la fase gaseosa.
Los fosfatos son de origen ígneo (apatita) y sedimentario (fosforita). Los tungstatos son más comunes en las vetas hidrotermales y de pegmatita.
Calcita, CaCO3. Nombre del griego. "calc" - cal quemada.
Sinónimo: espato de lima. Organogénico sedimentario, hidrotermal. Cristales en forma de romboedros. Escote perfecto a lo largo del romboedro. Hierve bajo la influencia de HCl diluido en el frío. Variedades: transparente, incoloro - espato islandés, blanco rómbico - aragonito. Los estratos de rocas sedimentarias se componen principalmente de calcita: tiza, piedra caliza, mármol. La toba de cal (travertino) también está hecha de calcita.
La industria siderúrgica consume millones de toneladas de piedra caliza como fundente. Además, la piedra caliza se quema hasta convertirla en cal en la industria de la construcción. El mástil de Islandia se utiliza en óptica para fabricar polarizadores.
Magnesita, MgCO3. Nombrado en honor a la provincia griega de Magnesia. Sinónimo: espato de magnesio. La forma de los cristales es romboédrica con perfecta hendidura a lo largo del romboedro. En la mayoría de los casos, se presenta en forma de agregados granulares blancos como la nieve con una fractura concoidea (magnesita "amorfa") y en granos alargados de color gris. Hidrotermal. Una materia prima importante para la producción de ladrillos refractarios y polvos de repostaje. El uso de piedra caliza dolomitizada mejora la calidad del sinterizado y de los pellets y reduce la viscosidad de la escoria de alto horno. Depósitos: Satkinskoye (Rusia), Veitch (Austria), Liao Tong y Shen-Kin (Noreste de China), Quebec (Canadá).
Malaquita, CuCO3 × Cu(OH)2. Nombre del griego. "malakhe" - malva (que significa el color verde de las hojas de malva). Azurita, 2CuCO3 × Cu(OH)2. El nombre proviene del persa "lazvard" - azul. Sinterizado, terroso, concéntricamente parecido a una concha. Hierve bajo la influencia de HCl diluido. Utilizado como piedras ornamentales decorativas, minerales de cobre.
Siderita, FeCO3. Nombre del griego. una palabra para hierro. Sinónimo: larguero de hierro. Generalmente en masas granulares de color blanco amarillento y marrón. Reacciona con HC1 frío, cuya gota se vuelve verde. Hidrotermal. La siderita contiene hasta un 48,3% de Fe y se utiliza como mineral de hierro. Lugar de nacimiento:
Bakalskoye (Urales del Sur), Kerchenskoye (Ucrania).
Rodocrosita, MnCO3. Nombre del griego. "Rodon" - rosa y "khros" - color. Sinónimo: espato de manganeso. Generalmente en forma de agregados granulares de color rosa carmesí, con una veta blanca. Reacciona con HCl frío. Hidrotermal. Utilizado como mineral de manganeso. Depósitos: Chiaturskoye (Georgia), Polunochnoye (Urales del Norte), Obrochishche (Varna, Bulgaria).
Yeso, CaSO4 × 2H2O. Nombre del griego. Término que se refiere al yeso y al yeso cocidos. Variedades: yeso fibroso - selenita; laminar, transparente - “vidrio Maryino”; Variedad masiva, densa y de grano fino: alabastro. El alabastro técnico (CaSO4 × 0,5H2O) se obtiene cociendo yeso. Son característicos los cristales tabulares con escisión perfecta, maclas intercrecidas y otros que se asemejan a rosas. Se diferencia de un anhídrido similar por su menor dureza. De calcita: falta de reacción con HC1. Se utiliza en construcción, química y medicina, así como para la fabricación de esculturas y objetos de arte. Depósitos: en la vertiente occidental de los Urales, Artemovskoye (Donbass) y en muchas otras zonas.
Barita, BaSO4. Nombre del griego. "baros" - pesadez. Sinónimo de mástil pesado. Se presenta en forma de cristales tabulares blancos y grises con escisión perfecta y, más a menudo, en forma de agregados granulares. Se distingue fácilmente de los carbonatos por su alta densidad y falta de reacción con HC1; de otros sulfatos y de silicatos, por densidad. Se utiliza en la industria petrolera para cementar rocas sueltas en las paredes de los pozos, en química y también para la fabricación de “yeso de barita” que absorbe rayos X en laboratorios y hospitales. Impureza nociva en minerales de hierro. Depósitos: en Georgia, Turkmenistán, Centro. Kazajstán y los Urales del Sur.
Wolframita, (Mn, Fe)WO4. Nombre de él. “espuma de lobo” (la mezcla de este mineral con minerales de estaño produce escoria del color del pelo de lobo cuando se funde). Sinónimo: lobo. Generalmente en forma de cristales tabulares y prismáticos gruesos con sombreados en los bordes o en forma de agregados granulares. Caracterizado por un color negro pardusco, veta marrón y alta densidad. El mineral más importante para el tungsteno. Se utiliza en metalurgia para la producción de aleaciones duras y herramientas de alta velocidad, así como en la industria eléctrica para la fabricación de filamentos incandescentes en lámparas eléctricas y tubos de rayos X. Yacimientos: Yunan (China), en la Península Malaya y Birmania, Cornwall (Inglaterra), Beira Bakes (Portugal), Tana (Bolivia), Boulder (Colorado, EE.UU.).
Scheelita, CaWO4. Debe su nombre al químico sueco Scheele (1742-1786). Se encuentra en cristales pseudooctaédricos bipiramidales, así como en forma de inclusiones amarillentas de forma irregular con brillo de diamante y escisión evidente. El segundo mineral de tungsteno más importante. Depósitos: miércoles. Asia, Sajonia, Zinnwald (República Checa), Piamonte (Italia), Andalucía (España), Huancaya (Perú), California, Arizona, Nevada, Connecticut (EE.UU.).
Apatito. Nombre del griego. “apatao” - engañoso (parece un precioso berilo (esmeralda) y turmalina, lo que dificulta el diagnóstico). La fluorapatita más común es Ca53F o 3 × CaF2, pero también se encuentra clorapatita: Ca53Cl o 3 × CaCl2. Se presenta en forma de prismas hexagonales y agujas en verde pálido, verde esmeralda y azul. La fractura es desigual y concoidea. También se distribuye ampliamente en forma de masas blancas densas y granulares. Se diferencia de la preciosa esmeralda y la aguamarina en una menor dureza (la apatita no raya el vidrio).
Junto con la vivanita Fe32 × 8H2O ("tierra azul"), la apatita suele ser el principal portador de fósforo en los minerales de hierro; la presencia de estos minerales en el mineral de hierro complica el procesamiento metalúrgico y deprecia el valor del mineral, ya que el fósforo hace que el acero se vuelva quebradizo en frío.
La clasificación de minerales por composición química se basa en la composición química y la estructura cristalina.
Dado que cada mineral es un compuesto químico específico con una estructura característica, la clasificación moderna de los minerales se basa en la composición química y la estructura cristalina. Hay diez clases de minerales: silicatos, carbonatos, óxidos, hidróxidos, sulfuros, sulfatos, haluros, fosfatos, tungstatos.
y molibdatos, elementos nativos.
Las relaciones entre las cantidades de especies minerales por clase y su contenido en la corteza terrestre se dan en la Tabla -1. Como puede verse en esta tabla, los más comunes son los silicatos y aluminosilicatos, así como los óxidos y carbonatos, que constituyen casi el 94% de la corteza terrestre, lo que corresponde a la presencia general de elementos químicos en la naturaleza (ver tabla 2. La sistemática de todos los elementos químicos de la corteza terrestre según su papel cuantitativo en la composición de los minerales fue realizada por A.S.
Para los minerales de silicato más comunes en la naturaleza, se usa ampliamente la clasificación según características estructurales: isla - aceitunas, granada, silimanita, melinita; anillo - berilo; piroxenos de cadena; anfíboles de cinta, hornblenda; micas en láminas, cloritas, feldespatos estructurales, feldespatoides. A continuación se detallan las características de los principales minerales formadores de rocas.
Tabla 1. Distribución de especies minerales entre clases individuales de minerales y su contenido en la corteza terrestre.
Silicatos. La clase de minerales más numerosa y extendida. Los silicatos tienen una composición química compleja.
y sustitución isomórfica de algunos elementos y complejos de elementos por otros. Común a todos los silicatos es la presencia en el grupo aniónico.
tetraedros silicio-oxígeno 4- en varias combinaciones. El número total de tipos minerales de silicatos es de aproximadamente 800. En términos de prevalencia, los silicatos representan más del 75% de todos los minerales de la litosfera.
Los silicatos son los minerales formadores de rocas más importantes, que constituyen la mayor parte de las rocas (feldespatos, mica, hornblenda, piroxenos, olivino, clorita, minerales arcillosos). Los minerales más comunes en la naturaleza son el grupo de minerales feldespato.
2. Carbonatos. Los carbonatos son sales de ácido carbónico. Se trata de un gran grupo de minerales, muchos de los cuales están muy extendidos. Están más extendidos en la superficie terrestre y en la parte superior de la corteza terrestre. Los carbonatos se encuentran principalmente en rocas sedimentarias y metamórficas (mármol). La mayoría de los carbonatos son anhidros y son compuestos simples, principalmente Ca, Mg y Fe con un anión complejo 2-. Los representantes típicos de la clase de los carbonatos son la calcita, la dolomita, la malaquita, la siderita y la magnesita.
3-4.Óxidos e hidróxidos. Los óxidos son compuestos de elementos con oxígeno; los hidróxidos también contienen agua. En la corteza terrestre, la proporción de óxidos e hidróxidos representa alrededor del 17%. Los minerales más comunes de esta clase son los óxidos de Si, Al, Fe, Mn, Ti, mientras que el mineral cuarzo SiO2 es el mineral más común en la Tierra (alrededor del 12%). En las estructuras cristalinas de los minerales de la clase de los óxidos, los cationes metálicos están rodeados por aniones de oxígeno O2- (en óxidos) o hidroxilo [OH] 1- (en hidróxidos). Representantes característicos: cuarzo, corindón, magnetita, óxidos de hematita; limonita, bauxita – hidróxidos.
Tabla 2. Abundancia media de los diez primeros elementos químicos de la corteza terrestre, % en masa y su productividad mineral.
Tabla 3. Composición media de la Tierra y de la corteza terrestre, % en masa (según A.A. Beus, 1972)
5. Sulfuros. Hay más de 200 tipos de azufre y minerales similares, pero su contenido total en la corteza terrestre no es elevado, alrededor del 1%. Desde un punto de vista químico, son derivados del sulfuro de hidrógeno H2S. El origen de los sulfuros es principalmente hidrotermal, además de magmático, rara vez exógeno. Los minerales de la clase de los sulfuros se forman, por regla general, a una profundidad por debajo del límite de penetración del oxígeno atmosférico en la corteza terrestre.
Una vez en la región cercana a la superficie, los sulfuros se destruyen, además, cuando reaccionan con el agua y el oxígeno, forman ácido sulfúrico, que tiene un efecto agresivo sobre las rocas. Por tanto, los sulfuros son una impureza nociva en los materiales de construcción naturales. Los sulfuros de hierro más comunes son la pirita y la calcopirita; otros representantes
-galena, esfalerita, cinabrio.
6.Sulfatos. Los sulfatos son sales de ácido sulfúrico. Muchos de ellos son solubles en agua, ya que son sedimentos de cuerpos de agua salada de mar o lago. Algunos sulfatos son productos de la zona de oxidación; Los sulfatos también se conocen como productos de la actividad volcánica. Los sulfatos representan el 0,5% de la masa de la corteza terrestre. Hay sulfatos anhidros y acuosos que contienen, además del complejo aniónico 2- común a todos, también aniones adicionales (OH) 1-. Representantes: barita, anhidrita - anhidra, yeso, mirabilita - acuosa.
7.Haluros. Esta clase incluye fluoruro, cloruro y compuestos muy raros de bromuro y yoduro. Los compuestos de flúor, en su mayor parte, están asociados a la actividad magmática; son sublimaciones de volcanes o productos de procesos hidrotermales, y en ocasiones tienen origen sedimentario. Los compuestos de cloruro de Na, K y Mg son predominantemente sedimentos químicos de mares y lagos y los principales minerales de los depósitos de sal. Los haluros constituyen aproximadamente el 0,5% de la masa de la corteza terrestre. Representantes típicos: fluorita (espato flúor), halita (sal gema), silvita, carnalita.
8. Fosfatos. Los minerales de esta clase son sales de ácido fosfórico; la estructura cristalina de estos minerales se caracteriza por la presencia de complejos aniónicos [PO4]3-. Se trata principalmente de minerales raros; Los minerales de origen ígneo más difundidos son la apatita y las fosforitas biogénicas sedimentarias que tienen la misma composición química.
9. Tungstatos y molibdatos. Esta clase contiene una pequeña cantidad de especies minerales; la composición de los minerales corresponde a las sales.
33 ácidos tungstico y molibdico. Los principales representantes son la wolframita y la scheelita.
10. Elementos nativos. Se conocen alrededor de 40 elementos químicos en la naturaleza en su estado nativo, pero la mayoría de ellos son muy raros; En general, los elementos nativos constituyen aproximadamente el 0,1% de la masa de la corteza terrestre. Los metales que se encuentran en el estado nativo son Au, Ag, Cu, Pt, Sn, Hg; semimetales – As, Sb, Bi y no metales – S, C (diamante y grafito).
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