Ejercicios: La identificación de minerales

¿Qué es la raya de un mineral y en qué se diferencia del color del cristal? ¿Por qué la raya es una propiedad más fiable para identificarlo?

Ordena de menor a mayor dureza estos minerales de la escala de Mohs: cuarzo, talco, corindón, yeso y fluorita. Indica, además, qué dos objetos cotidianos se usan como referencia de dureza en el campo.

¿Qué es la exfoliación y en qué se distingue de la fractura? Pon un ejemplo de mineral con exfoliación perfecta.

¿Qué es la densidad relativa de un mineral? Describe un método sencillo para estimarla en el laboratorio con una balanza y una probeta con agua.

Distingue entre brillo metálico y brillo no metálico, y nombra tres tipos de brillo no metálico con un mineral ejemplo de cada uno (vítreo, graso, sedoso, adamantino).

La efervescencia con ácido clorhídrico diluido y el magnetismo son pruebas rápidas de campo. ¿Qué mineral identifica cada una de forma casi inequívoca? Describe cómo se realiza cada prueba.

¿Qué es la tenacidad de un mineral? Define los comportamientos frágil, séctil, maleable y elástico, con un ejemplo de mineral para cada uno.

Algunas propiedades se aprecian con los sentidos, como el tacto graso del talco o el sabor salado de la halita. Cita dos ejemplos más y explica qué precauciones higiénicas exige la prueba del sabor.

A continuación se describen cinco muestras minerales numeradas:

1. Cristales de hábito cúbico, color amarillo latón y brillo metálico.

2. Cristales prismáticos hexagonales, incoloros y con brillo vítreo.

3. Agregado laminar transparente y flexible, exfoliable en láminas muy finas.

4. Cristales con exfoliación romboédrica perfecta y brillo vítreo.

5. Masa de color gris plomo, brillo metálico y exfoliación cúbica.

Indica qué número corresponde a la pirita y cuál a la mica muscovita, y cita la propiedad física visible que te ha permitido reconocer cada una.

En la imagen, el cuarzo y el feldespato ortosa pueden tener colores parecidos. Propón dos ensayos sencillos (dureza, exfoliación o raya) que permitan diferenciarlos en la muestra de mano y explica el resultado esperado en cada uno.

Una muestra desconocida raya al yeso y a la calcita, pero es rayada por la fluorita. Acota su dureza en la escala de Mohs y propón un mineral compatible con ese resultado.

Una muestra raya el vidrio pero no raya el cuarzo, y el cuarzo la raya a ella. Acota su dureza en la escala de Mohs y propón dos minerales compatibles con ese intervalo.

Una muestra de galena tiene una masa de $66\ \text{g}$ y desplaza $8.7\ \text{cm}^3$ de agua. Calcula su densidad y explica por qué la densidad elevada es un buen criterio para distinguirla de la pirita, de aspecto parecido.

La mica se exfolia en una dirección, el feldespato en dos y la calcita en tres. Explica qué relación tiene el número de direcciones de exfoliación con la red cristalina y con los ángulos entre las superficies de rotura.

Además de la efervescencia, la calcita presenta doble refracción: las letras vistas a través de un cristal transparente aparecen duplicadas. Explica en qué consiste esta propiedad y cómo usarla como prueba diagnóstica.

El cuarzo puede ser incoloro, blanco, rosado, violeta o ahumado según sus impurezas. Explica por qué el color es un criterio poco fiable para identificar minerales y qué tres propiedades combinarías para identificar cualquier muestra con seguridad.

Durante una prospección minera en un yacimiento de hierro, un técnico recoge una muestra de brillo gris metálico apagado y alta densidad. Al acercar un imán de neodimio, observa que la muestra no experimenta atracción magnética, por lo que concluye erróneamente en su informe preliminar que se trata de galena o esfalerita con impurezas.

1. a) Rebate la conclusión del técnico: deduce razonadamente qué mineral de mena de hierro compone la muestra y qué ensayo inmediato en muestra de mano permite descartar con total seguridad a los sulfuros de plomo o zinc.

1. b) En el laboratorio se comprueba que, al calentar la muestra o al analizar muestras adyacentes más profundas, aparece magnetismo neto apreciable y la roca presenta pseudomorfismo (martitización). Explica qué proceso geoquímico/redox justifica la transformación entre la magnetita original y el mineral de la muestra.

En una práctica de laboratorio, un grupo de estudiantes propone el siguiente protocolo para identificar cuatro muestras macrocristalinas anhedrales (cuarzo, calcita, halita y pirita):

«Paso 1: Probar el sabor de las cuatro muestras en la boca. Paso 2: A las tres que no saben a sal, rayar con fuerza la placa de porcelana para ver el color del polvo. Paso 3: Añadir $\text{HCl}$ concentrado sobre la que no ha dejado raya».

1. a) Evalúa críticamente esta propuesta: señala dos objeciones graves (una metodológica de seguridad química y otra técnica sobre los límites de la dureza de la placa de porcelana frente al cuarzo).

1. b) Diseña una clave dicotómica alternativa, rigurosa y segura (sin degustación de muestras y minimizando el deterioro del material) que discrimine de forma unívoca los cuatro minerales a partir de dureza relativa (escala de Mohs abreviada con uña, moneda y vidrio), hábito/exfoliación, raya y ensayo con ácido diluido.

En el peritaje de una cantera para áridos de construcción se extrae un fragmento mineral claro de brillo vítreo. En el equipo surge una discrepancia: un perito opina que es cuarzo, otro afirma que es calcita y un tercero que se trata de feldespato potásico (ortosa). Cuentas únicamente con un punzón de acero templado (dureza 5.5), una placa de vidrio comercial (dureza 5.5), un fragmento de cuarzo de referencia (dureza 7), una lupa $10\times$ y un gotero con $\text{HCl}$ al 10 %.

1. a) Diseña una estrategia secuencial de ensayos de campo que permita refutar de forma concluyente dos de las tres hipótesis y confirmar la tercera, justificando el resultado esperado para cada mineral.

1. b) Si la muestra raya el vidrio pero es rayada por el cuarzo, no produce efervescencia y con la lupa muestra superficies planas que reflejan la luz formando escalones con ángulos rectos ($90^\circ$), deduce la identidad del mineral. ¿Qué rasgo textural o morfológico buscarías con la lupa para diferenciar si es ortosa o una plagioclasa?

Un laboratorio recibe tres pequeñas partículas metálicas doradas procedentes de un placer aluvial. El prospector sostiene que todas son pepitas de oro nativo (densidad teórica $\approx 19.3\text{ g/cm}^3$). Se realizan medidas de densidad hidrostática y ensayos mecánicos bajo lupa binocular:

• Grano 1: densidad $5.0\text{ g/cm}^3$. Al presionar levemente con la punta de una lezna de acero, se quiebra saltando en esquirlas y genera un polvo pardo-negruzco verdoso.

• Grano 2: densidad $4.2\text{ g/cm}^3$. Se raya fácilmente con la punta de un alfiler de cobre y deja raya negra verdosa.

• Grano 3: densidad $18.9\text{ g/cm}^3$. Al presionarlo con la lezna de acero, la punta penetra dejando una hendidura permanente sin fractura ni desprendimiento de polvo.

1. a) Identifica razonadamente qué mineral corresponde a cada grano (entre pirita, calcopirita y oro nativo), vinculando el resultado con las propiedades mecánicas de tenacidad (fragilidad vs. maleabilidad) y dureza.

1. b) Explica el fundamento químico por el cual el oro nativo conserva su brillo inalterable en los sedimentos de río durante milenios, mientras que los sulfuros dorados acaban transformándose en limonita o pátinas de alteración.

En una planta de reciclaje de áridos procedentes de demolición se analizan tres concentrados minerales que pueden alterar la durabilidad del concreto:

• Concentrado A: mineral oscuro de brillo semimetálico, densidad elevada, raya pardo-rojiza y nula efervescencia ácida.

• Concentrado B: mineral incoloro/blanquecino, de exfoliación romboédrica perfecta, dureza 3 y efervescencia inmediata y efervescente con $\text{HCl}$ diluido en frío.

• Concentrado C: mineral dorado de brillo metálico intenso, dureza superior a 6, que forma agregados cúbicos y raya de color gris verdoso.

1. a) Deduce la especie mineral de cada concentrado, argumentando qué propiedad es inequívocamente diagnóstica para descartar a sus homólogos más frecuentes (magnetita para A; dolomita o yeso para B; calcopirita u oro nativo para C).

1. b) Desde la química ambiental y la patología de materiales, predice qué reacción de meteorización sufrirá el agregado C si queda atrapado en el concreto en presencia de agua y oxígeno atmosférico, y qué dos consecuencias graves (mecánica y geoquímica) generará en la estructura.

Reto del tema. ¿Alguna vez has pensado cuánta geología guardas en el bolsillo? Tu misión es realizar una auditoría sobre minerales estratégicos presentes en la tecnología cotidiana y analizar la viabilidad de sus yacimientos en España.

1. Identificación mineral: Elige dos minerales esenciales presentes en tu teléfono celular o televisor (p. ej., cuarzo en pantallas o wolframita/casiterita en circuitos). Elabora una ficha diagnóstica explicando cómo identificarías cada uno en muestra de mano mediante tres propiedades físicas (dureza de Mohs, brillo y exfoliación o fractura).

2. Rastreo de yacimientos: Consulta la base de datos del IGME (Instituto Geológico y Minero de España) o su serie Panorama Minero. Localiza un yacimiento español (activo o histórico) asociado a uno de tus minerales (como la mina de Los Santos) y extrae sus datos reales de recursos y reservas.

3. Dictamen técnico: Redacta un informe breve (máx. una página) donde diferencies con datos el recurso frente a la reserva, calcules el porcentaje explotable ($Res/Rec \times 100$, ej. $35.5\,\%$) y justifiques cómo influyen el precio de mercado y la ley de corte ($L_c$) en su viabilidad económica y ambiental.

Se valorará:

• Precisión en el uso de propiedades diagnósticas para la identificación mineral.

• Rigor en la distinción conceptual y numérica entre recurso y reserva a partir de fuentes oficiales.

• Argumentación crítica sobre la rentabilidad del yacimiento según la ley de corte y su sostenibilidad.