LA SERIE DE BOWEN - ESCALA DE MOHOS

La serie de Bowen
(Procesos formadores de rocas y minerales)

      Básicamente la serie de reacción de Bowen nos muestra la secuencia de cristalización de los minerales originado desde el magma, en la litósfera terrestre.

      Para demostrar la teoría de cristalización en secuencia, el equipo de Bowen en laboratorio comprobaron que a medida que se enfría el magma basáltico, los minerales tienden a cristalizarse de una manera sistemática de acuerdo a sus puntos de fusión. 

  El primer mineral que cristaliza es el ferromagnesiano olivino. El enfriamiento complementario origina plagioclasas ricas en calcio, así como piroxenos. Durante el proceso de cristalización  la composición de la porción liquida del magma cambia continuamente.

     Bowen demostró que si los componentes sólidos de un magma permanece en contacto con el fundido restante, reaccionan químicamente y evoluciona al siguiente mineral de la secuencia. Por esta razón  esta disposición de los minerales llegó a ser conocida como la serie de reacción de Bowen.

En la gráfica nos muestra una serie continua y la otra discontinua (flechas de colores). El régimen de temperatura (colores cálidos) y en la otra la composición de las rocas (cuadritos); y en el centro la serie reaccionando.

Hablando en criollo (Argentino): se trata de que a cierta temperatura, los minerales cristalizan, o sea que su composición química mineralógica se desarrolla plenamente, donde el primero en cristalizar y formar la primera capa de minerales son los olivinos, piroxenos de la serie discontinua y los feldespatos de la serie continua, así consecuentemente como figura en la gráfica según la temperatura.

En la serie continua de cristalización los feldespato - plagioclasas, el primero en cristalizar son los ricos en calcio y finalizando los ricos en sodio. En la serie discontinua de cristalización los primeros en cristalizar y precipitar son los olivinos, piroxenos, anfíboles, biotitas y micas. 

Cuando el magma ya se enfrió por completo se va a encontrar por los geólogos en esta disposición en la corteza. Si encontramos una zona donde las rocas graníticas están aflorando (apareciendo en la superficie) nos esta indicando que hubo actividad volcánica y que el granito es la cima de la columna vertical de formación de minerales.

Con la serie de Bowen se entiende la formación de los minerales que encontramos en la naturaleza.

Una roca ígnea (intrusiva) con cristales de cuarzo y otros elemento que son los últimos en cristalizar y precipitar dentro de la cámara magmática, entre 1300ºC y los 700ºC.

Una roca ígnea que no logró cristalizar por una simple razón, salió expulsada de la cámara magmática mucho antes de que sus elementos lleguen a las temperaturas optimas de cristalización, razón por la cual es de color negra y en muchos caso poseen porosidades por los gases que transportan las mismas.

ESCALA DE MOHOS

DUREZA DE LOS MINERALES

En el año 1822, el geólogo y mineralogista alemán Friedrich Mohs desarrolló una escala de durezas de materiales minerales que mantiene su vigencia hasta el día de hoy. En esta escala se toman como referencia diez minerales comunes que se ordenan de manera creciente según su dureza, desde el talco hasta el diamante.

Aunque pueda parecer lo contrario, la dureza no es una propiedad fácil de describir. A grandes rasgos, puede definirse como la resistencia de un material a que se modifique su forma. Como existen diversos mecanismos para realizar este proceso (rayado, presión, abrasión, rebote, etc), los resultados de la medida de dureza van a depender del modo en que se realice el ensayo.

A pesar de que se conoce desde hace miles de años que los materiales difieren en dureza, los métodos cuantitativos de medición empírica recién comenzaron a desarrollarse en el siglo XIX. A partir de entonces, las medidas de dureza fueron ampliamente utilizadas porque a través de ellas se obtiene una idea aproximada o comparativa de las características de un material.

Si bien existen diferentes escalas de medición, la más famosa para clasificar los diferentes grados de dureza de los minerales y las rocas es la desarrollada por el geólogo y mineralogista alemán, Carl Friedrich Christian Mohs, en 1822.

Mohs nació en 1773 y su trabajo más importante es el Tratado de Mineralogía. Su escala consiste en diez materiales ordenados, de menor a mayor, según su grado de dureza. Empieza con el talco, que lleva el número 1, y termina con el diamante, que tiene el número 10. Se basa en el principio de que una sustancia dura puede rayar a una sustancia más blanda, siendo imposible lo contrario. De este modo, se entiende por “dureza” de un mineral la resistencia del mismo a ser rayado por otro. Según esta clasificación, el diamante se encuentra en la cima de la lista, ya que sólo puede ser rayado por otro diamante.

Existen otros métodos que no son en base a la prueba del rayado, como el propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell (1900), en donde la dureza se mide con la penetración de un objeto –una bola de acero templado de diferentes diámetros– en el material a estudiar. Posteriormente, la Escala de Knoop, desarrollada por Frederick Knoop en 1939, es una prueba de microdureza realizada para determinar específicamente la dureza de materiales muy quebradizos o láminas finas, por medio de pequeñas hendiduras. También existe la escala de Rosiwal o la de Vickers que basan su medición en valores absolutos, a diferencia de la escala de Mohs cuyos valores son relativos.

Todos estos métodos tienen sus ventajas y limitaciones, y cada laboratorio, industria o compañía utiliza la prueba que mejor satisfaga sus necesidades, aunque la más utilizada en el campo de la gemología y joyería es la de Mohs, por su sencillez y popularidad.

1 Talco

Es considerado el mineral más blando que existe puesto que se puede rayar fácilmente con la uña. Si bien tiene una multiplicidad de usos, es muy utilizado en cosmética para fabricar polvos y en la industria de la cerámica para fabricar azulejos.

2 Yeso

Se trata de un producto preparado a partir de una roca natural denominada aljez. Es empleado en gran medida en la construcción, aunque también sirve para hacer cementos y tizas. Como el talco, también se raya con la uña, pero con mayor dificultad

3 Calcita

La calcita es muy común y tiene una amplia distribución por todo el planeta, se calcula que aproximadamente el 4% en peso de la corteza terrestre es de calcita. Presenta una variedad muy ámplia de formas y colores. Se caracteriza por su relativa baja dureza y por su elevada reactividad (incluso con ácidos débiles como el vinagre).

Permite una gran variedad de usos: para fabricar cementos y morteros, abonos agrícolas para tierras demasiado ácidas, o incluso la calcita transparente se utiliza para la industria óptica como prismas polarizadores de microscopios. No es muy resistente puesto que se raya con una moneda. Esto impide que sea utlilzada como gema y es por ello que todos los materiales gemológicos con dureza igual o menor a este no son aptos para su uso en joyería.

4 Fluorita

Es un mineral poco difundido. Suele ser denominado como “el mineral más colorido en el mundo” ya que si bien la mayoría es de un solo color, muchos ejemplares presentan una gran cantidad de colores dispuestos en franjas o vetas que van desde el violeta, azul, verde, amarillo, incoloro, marrón, rosa, negro a naranja rojizo. Este mineral brilla cuando se calienta y fluoresce bajo la luz ultravioleta. Debido a la baja dureza y su característica quebradiza, los lapidadores deben trabajarla con mucho cuidado. Los principales depósitos se encuentran en Alemania, Canadá, Inglaterra, Francia, entre otros países. Se puede rayar con acero, un cuchillo o una navaja.

5  Apatito

Se trata de un mineral con cristales hexagonales. El color es variable aunque predominan los ejemplares incoloros, de color parduzco o verdoso. Debe su nombre a la palabra griega “apate” que significa engañarse, equivocarse o confundirse. Fue descubierto por A.G. Werner en 1786, profesor de la Academia de mineralogía de Freiberg (Alemania), quien estudiando esta gema comprobó que se trataba de un nuevo mineral pero que hasta el momento había sido confundido con otros.

Cuando aparece en grandes cantidades se utiliza como fertilizante o para la obtención de fósforo o sales. Las variedades transparentes se han comercializado como gemas, aunque su baja dureza limita este uso.

6 Ortosa

La ortoclasa u ortosa es uno de los minerales más abundantes del planeta. Es a menudo incoloro o color champán. Su dureza de 6-6,5 en la escala de Mohs la hace adecuada para ser utilizada en piezas de joyería como en colgantes, pendientes y broches. Se emplea fundamentalmente en la fabricación de porcelanas, vidrios y textiles. Los yacimientos más importantes se encuentran en Madagascar.

Para rayarla se necesita papel de lija o vidrio.

7  Cuarzo

Es un mineral incoloro en estado puro pero puede adoptar numerosas tonalidades si lleva impurezas. Su dureza es tal que puede rayar los aceros comunes y vidrios. El cuarzo se conoce por sus propiedades piezoeléctricas lo que lo convierte en un elemento de gran utilidad para los transductores, desde encendedores o mecheros hasta micrófonos. Hay una gran variedad de cuarzos, que dependiendo de sus características y propiedades, se pueden confundir con un gran número de gemas. Es muy común en muchos yacimientos alrededor del mundo como Brasil, Madagascar, Estados Unidos, España, Suiza, Italia, Alemania, Austria y Colombia.

8 Topacio

Se trata de un mineral cuyo color generalmente es amarillo-amarronado. Sin embargo, a menudo se pueden encontrar ejemplares con tonos ocre, azul, violeta, rojo o, incluso incoloro. La fina variedad amarilla-dorada, conocida como Topacio Imperial, es relativamente escasa. Los colores de topacio son raramente vívidos y se puede encontrar en tamaños grandes y a precios accesibles. Se puede utilizar como piedra preciosa en cualquier tipo de joya. Aunque es relativamente duro se puede dividir con un solo golpe, un rasgo que comparte con el diamante.

El principal proveedor se encuentra en Brasil (Minas Gerais). Otros depósitos están en Afganistán, Australia, China, Japón, Madagascar, México, Myanmar, Namibia, Rusia, Sri Lanka, Ucrania, Estados Unidos y Zimbabwe.

9 Corindon

Se encuentra en la naturaleza bajo la forma de cristales y se presenta en una gran variedad de colores según las impurezas que contenga: incoloro, blanco, pardo, violeta, verde, amarillo, azul o rojo, por ejemplo. Los principales yacimientos se encuentran en Alemania, EE.UU., Japón, Turquía y Grecia.

Se usa en joyería pero también existen calidades inferiores que se utilizan para hacer objetos decorativos como esculturas. La variedad roja es conocida como el rubí y la azul como el zafiro.

10 Diamante

Se considera el material más duro descubierto hasta el momento. Esta propiedad del diamante era conocida desde tiempos remotos y de allí deriva su nombre, que proviene del griego y significa “inalterable”, “irrompible”.

A diferencia de otras gemas, debido a su resistencia al rayado, resulta muy apropiado para el uso diario. Por ello es la gema preferida para anillos de compromiso y de matrimonio, que suelen ser usados todos los días durante mucho tiempo. Además, se utiliza para pulir, cortar o erosionar cualquier material, incluyendo otros diamantes. Se incluyen en mechas y sierras, y el polvo de diamante suele usarse como abrasivo.

La mayoría de diamantes naturales se forman en condiciones muy específicas, con presión y temperaturas extremas que sólo se producen en dos lugares: en el manto de la litosfera bajo placas continentales relativamente estables, y en el sitio de impacto de meteoritos. Pero también pueden ser producidos sintéticamente en un proceso de alta presión y temperatura que simula estas condiciones. Generalmente, los diamantes naturales son incoloros, aunque los hay amarillos, rosados, violetas y negros.

El diamante tiene un plano de fractura por lo que es más frágil en algunas orientaciones que en otras. Los cortadores de diamantes usan este atributo para quebrar algunas piedras, como paso previo al facetado.

¿ES EL DIAMANTE EL MINERAL MAS RESISTENTE?

Investigaciones recientes de la Universidad de Shangai analizaron la posibilidad de que la lonsdaleíta (forma alotrópica del carbono) sea más resistente que el diamante, abriendo nuevamente el interrogante: ¿cual es el material más duro presente en la naturaleza? Si bien estos estudios han determinado que la lonsdaleíta pura sería un 58% más resistente que el diamante, todavía no se ha creado un método para producirla y se encuentra muy raramente en la naturaleza. La lonsdaleíta se genera cuando los meteoritos que contienen grafito golpean la Tierra. Pero los ejemplares encontrados en los cráteres contienen impurezas e imperfecciones, que hacen que sea clasificada con una dureza de 7-8 en la escala de Mohs (en oposición a 10 del diamante). Por lo tanto, el diamante sigue siendo el mineral más resistente que puede encontrarse hasta el momento en la naturaleza, por lo menos, hasta que pueda hallarse lonsdaleíta sin ningún tipo de impurezas.

1. MENCIONA LA ESCALA DE DUREZA DE MOHS.

2. COLOR DE RAYA:

3. CUAL ES EL MINERAL QUE POSEE DUREZA MAYOR QUE UNA UÑA Y MENOR QUE UNA NAVAJA, CLIVAJE PERFECTO Y RAYA BALNCA: CALCITA

4. SI UN MINERAL NO ES RAYADO POR UN MONEDA DE COBRE, PERO SI POR UN FRAGMENTO DE VIDREO ESTE ES: CALCITA

5. NOMBRE DEL MINERAL:

7. CUALIDADES QUE DEBE REUNIR UN MINERAL.

10. FACTORES DE LA SUSTITUCION

11. CLASES DE FRACTURAS EN UN MINERAL.

12. PROPIEDADES DE ALGUNOS MINERALES.

13. SE RAYA :

14. CLASIFICACION Y TIPOS DE CLIVAJE:

15. CORRELACIONA SEGÚN CORRESPONDA:

16. COLOR DE MINERAL:

17. NOMBRE DEL MINERAL QUE TENGA BRILLO.

(Continua...)

(Página en elaboración)

Bibliografias consultadasy/o sugerida:

Ciencias de la Tierra. Una introducción a la geología física, Edward Tarbuck; Frederick Lutgens. Editorial Pearson prentice  Hall. 8va edición.

Apuntes personales de Fundamentos de geología de la Facultad de Ciencias Naturales y Museo. Universidad Nacional de La Plata. Pcia de Buenos Aires - Argentina

Apuntes personales de Geología del Cuaternario. Facultad de ciencias Naturales y Museo. Universidad Nacional de La Plata. Pcia de Buenos Aires - Argentina

Introducción a la geología: el planeta de los dragones de piedra. Folguera Andres; Ramos Victor; Spagnolo Mauro. Ministerio de educación ciencia y tecnología. 2006. Editorial Eudeba. Buenos Aires - Argentina 

De la tierra y los planetas rocosos: una introducción a la tectónica. Folguera Andres; Spagnolo Mauro. Ministerio de Educación. Instituto Nacional de Educación Tecnológica. 2010. Buenos Aires - Argentina

http://www.estilojoyero.com.ar/secciones-de-la-revista/gemas/360-la-escala-de-dureza-de-mohs

http://dc359.4shared.com/doc/vQRm8VK2/preview.html

Profesor: Faustto Guerrero

E-mail: (correo electrónico): csdelatierra2011proffaustto@hotmail.com

Ciudad de La Plata - Provincia de Buenos Aires - Argentina