INFORME PRÁCTICA No. 3PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES

ISIDRO PASCUAS MEDINACRISTIAN DARÍO GARZÓN CASTRO

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERÍAPROGRAMA DE PETRÓLEOS

NEIVA2005

INTRODUCCIÓN

A lo largo de la historia de la humanidad los elementos presentes en las rocas han llamado la atención del hombre debido a su rareza, formas, colores, brillo, etc., y a su vez, estos le han sido de gran utilidad y ayuda. Tanto así, que las primeras etapas de la prehistoria humana se clasificaron atendiendo al momento en el que el hombre empezó a utilizar ciertos materiales minerales.

El hombre, basándose en estas propiedades ha clasificado de manera increíble los minerales, resaltando en cada uno características de importancia, que se ven reflejadas en su valor económico, que en muchas ocasiones del mismo depende el aprecio que se le dé a cierto mineral.

A partir de la revolución industrial el empleo de los minerales ha crecido extraordinariamente y hoy en día basta echar un vistazo a nuestro alrededor para comprobar que nuestra civilización aún conserva tanto arraigo por los minerales.

OBJETIVOS

Identificar las muestras presentadas en el laboratorio.

Determinar las propiedades físicas de las muestras facilitadas en el laboratorio.

Conocer los conceptos por los cuales se determinan las propiedades físicas de los minerales.

DESARROLLO, “PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES”

En la identificación de propiedades físicas de los minerales, analizamos muestras suministradas en el laboratorio las cuales estaban asociadas a grupos particulares; cada uno de ellos con propiedades físicas semejantes, distribuidos en cajas las cuales fueron: dureza, exfoliación, peso específico, raya, brillo, entre otras, donde encontrábamos también, muestras de yeso, cristales de pirita, cristal de cuarzo, drusa de cuarzo, pirita, sustancias microcristalinas (ágata), magnetita, topacio, y más, las cuales observamos, para su posterior identificación en rocas, describiendo así las características mineralógicas físicas para cada una de ellas.

PROPIEDADES QUE DEPENDEN DE LA COHESIÓN

CAJA No. 1: DUREZA

MINERALDUREZ

ATalco 1Yeso 2

Calcita 3Fluorina 4Apatito 5

Ortoclasa 6Cuarzo 7Topacio 8Corindón 9Diamant

e10

CAJA No. 2: CLIVAJE O EXFOLIACIÓN

MINERALCLIVAJE O

EXFOLIACIÓNMoscovita Perfecta

Calcita BuenaYeso AusenteBarita Regular

Ortoclasa RegularCuarzo Ausente

CAJA No. 3: PESO ESPECÍFICO

MINERALPESO

ESPECÍFICOAzufre 2 – 2.5 Barita 4.5

Oligisto 4.2 – 5.25 Hematite

s6.5

Ágata 2.65Fluorita 3.18

PROPIEDADES QUE DEPENDEN DE LA LUZ

CAJA No. 4: RAYA

MINERAL RAYAGalena y Pirita Negra y verde

Azufre AmarillaGrafito NegraPirita Verde

Magnetita NegraLimonita y Hematita

Amarilla y Roja

CAJA No. 5: BRILLO

MINERAL BRILLOPirita Metálico

Biotita MetálicoBlenda Resinoso

Hematites Rojas CerosoMagnetita Metálico

Galena Metálico Oligisto

(Especulasita)Submetálic

oMoscovita Traslúcido

Halita Traslúcido

DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MINERALES EN LAS MUESTRAS A ANALIZAR

MUESTRA No. 1

La roca contiene tres minerales que se pueden distinguir a simple vista:Malaquita: (Cu2Co3 (OH)2) verde brillante, raya verde pálida. Mate. Monoclínico, normalmente masivo; mineral secundario común asociado con depósitos de cobre. Peso específico: 3.9 – 4.03. Dureza: 3 ½.Limonita: (FeO (OH)n, H2O) pardo oscuro, raya parda amarillenta, pigmento conocido como ocre amarillo. Mate. Amorfo, sin exfoliación; mineral secundario encontrado en las zonas de oxidación con frecuencia asociada con goetita. Peso específico: 3.6 – 4.0. Dureza: 5.Calcita: (CaCO3) incoloro, blanco, puede presentar un amplio rango de colores, raya blanca. Vítreo. Trigonal romboédrico, masivo. Perfecto con ángulos interfaciales de 74º55’. Es efervescente en frío con HCl. Peso específico: 2.72. Dureza: 3.

MUESTRA No. 2

Esta roca esta compuesto por yeso que en mayor parte rosado con vetas blancas. Yeso: (CaSO4 x 2H2O) incoloro, raya blanca. Transparente. Vítreo. Monoclínico, algunas veces fibroso. Capas extensas sedimentarias. Normalmente la primera sal que se deposita por

evaporación del agua del mar. También se encuentra en la proximidad de las chimeneas volcánicas y en depósitos minerales. Peso específico: 2.32. Dureza: 2.

MUESTRA No. 3

La roca es un feldespato e potasio que esta constituido en su gran mayoría por Ortoclasa: (KAlSi3O8) blanco, gris, algunas veces rosado, raya blanca. Vítreo. Monoclínico, tabular. Mineral común formador de roca, particularmente en rocas graníticas. Peso específico: 2.57. Dureza: 6.También de Cuarzo: (SiO2) incoloro, blanco, coloreado por impurezas, raya blanca. Vítreo. Trigonal, fractura concoide. Mineral común formador de rocas y de veta. Variedad masivo criptocristalina llamada pedernal. Peso específico: 2.65. Dureza: 7.

MUESTRA No. 4 (CUARZO)

MUESTRA No. 4.1 MUESTRA No. 4.2 MUESTRA No. 4.3

La muestra No. 4.1. Es una drusa de cuarzo con oligisto. El porcentaje de drusa es 60%; esta drusa es de color blanco y el oligisto con un 40%. Varía en su tonalidad de negro brillante a gris brillante. La muestra No. 4.2. Es un cuarzo incrustado en una roca metamórfica, en donde su presencia es de un 25%. La muestra No. 4.3, es un canto rodado de cuarzo de gran tamaño.

MUESTRA No. 5

Barita: (BaSO4) incoloro, blanco, raya blanca. Vítreo. Ortorrómbico, tabular. Ángulos axiales de 78º28’. Se presenta asociado con vetas de mineral metálico, algunas veces como cementante en arenisca. Peso específico: 4.5. Dureza: 3. Este mineral tiene aplicabilidad en la ingeniería de petróleos en la fabricación de lodos de perforación.

MUESTRA No. 6

MUESTRA No. 6.1 MUESTRA No. 6.2

Las muestras corresponden a un mineral llamado Epidota: (Ca2Fe+3Al2

(Si2O7) (SiO4) O (OH)) verde amarillento a negro verdoso, raya gris. Vítreo. Monoclínico prismático. Común en rocas metamórficas de bajo grado. La clinozoisita no contiene Fe y es un mineral secundario común formado por la alteraron de plagioclasa en rocas gabroicas.

MUESTRA No. 7

La roca presenta en su composición tres minerales comunes:Calcita: (CaCO3) incoloro, blanco, puede presentar un amplio rango de colores, raya blanca. Vítreo. Trigonal romboédrico, masivo. Perfecto con ángulos interfaciales de 74º55’. Es efervescente en frío con HCl. Peso específico: 2.72. Dureza: 3.

Pirita: (FeS2) amarillo metálico pálido, raya negra verdosa o pardusca. Metálico. Cúbico. Es el sulfuro mas común y más ampliamente distribuido. Con frecuencia se presenta en grandes cantidades con otros sulfuros que contienen Cu, Pb, Zn, Au. La pirita se altera a sulfato de hierro, el cual forma limonita y la cubierta de color pardo conocida como gossan sobre los depósitos de sulfuros. Peso específico: 5.02. Dureza: 6 - 6 ½.

Galena: (PbS) negro, raya gris plomizo. Metálico. Cúbico. Común y ampliamente distribuido; se presenta en vetas y cuencas sedimentarías. Es fuente de plomo. Peso específico: 7.4–7.61. Dureza: 2 ½.

MUESTRA No. 8

La roca analizada presenta en su composición mineralógica Blenda: Esfalerita, mineral compuesto en su mayor parte por sulfuro de cinc (ZnS). Cristaliza en el sistema cúbico, su dureza es de 4, al igual que su densidad relativa. Tiene lustre resinoso y se presenta en masas compactas o cristalinas. Suele contener sulfuro de hierro que le da un color oscuro por el que se le llama popularmente blackjack. También se encuentran especimenes rojos, amarillos o verdes; por estas variaciones y por su parecido con otros minerales, es muy difícil de identificar. La esfalerita, también llamada blenda de cinc, es una mena de cinc muy importante y se extrae en muchos lugares del mundo. Estados Unidos produce más esfalerita que cualquier otro país y se encuentra en grandes yacimientos en muchos otros lugares del mundo.

MUESTRA No. 9 (Minerales de Hierro [Fe])

MUESTRA No. 9.1 MUESTRA No. 9.2Magnetita Hematita

La Magnetita: (Fe3O4) negra, raya negra. Metálico. Cúbico. Mena de hiero fuertemente magnético. Se presenta como un mineral accesorio en las rocas ígneas, en capas grandes y en rocas metamórficas, así como en arenas de playa. Peso específico: 5.15. Dureza: 6. La Hematita: (Fe2O3) gris acero a negro, raya roja. Metálico a mate. Trigonal, fibras radiales, masas reniformes. Mineral ampliamente distribuido. Es la mena más importante de hierro extraído de rocas principalmente de origen sedimentario.

MUESTRA No. 10 (Sílice Criptocristalina)

MUESTRA No. 10.1 MUESTRA No. 10.2Ágata Jaspe

Ágata: mineral compuesto por capas de cuarzo de, a veces, varios colores. Suele encontrarse en forma de nódulos redondeados o vetas bandeadas; las capas son a menudo concéntricas. La composición del ágata varía mucho, pero la sílice predomina siempre, en general con alúmina (óxido de aluminio) y con óxido de hierro. Otros tipos de cuarzo (calcedonia, cornalina, amatista, jaspe, ópalo y pedernal) pueden encontrarse como capas en el ágata. Entre otras formas hay ágatas en estrella, ágatas en forma de nebulosa con inclusiones nebulosas y ágatas musgosas con inclusiones verde oscuro de aspecto musgoso. El ágata puede pulirse bien y se suele usar con fines decorativos. Es de color rosado o azul, vítreo, raya rosada, buena exfoliación. Peso específico de 2.65. Dureza: 7.

Jaspe: (SiO2, con inclusiones de hematita) rojo, rayado rosado. Vítreo a mate. Normalmente masivo y de grano fino. Fractura concoide. Con frecuencia asociada con lavas almohadillas. Peso especifico: 1.9 – 2.2. Dureza: 7.

MUESTRA No. 11

El mineral de esta muestra es la Calcita: (CaCO3) incoloro, blanco, puede presentar un amplio rango de colores, raya blanca. Vítreo. Trigonal romboédrico, masivo. Perfecto con ángulos interfaciales de 74º55’. Es efervescente en frío con HCl. Peso específico: 2.72. Dureza: 3.

MUESTRA No. 12 (Minerales de Serpentina)

MUESTRA No. 12.1 MUESTRA No. 12.2Antigorita Crisolito

Serpentina: mineral común y muy difundido compuesto por silicato de magnesio hidratado, Mg3Si2O5 (OH)4. Se denomina así por las bandas verdes parecidas a serpientes que tienen las variedades abundantes. Cristaliza en el sistema monoclínico y se encuentra en dos formas distintas denominadas antigorita, variedad laminar y crisólito, variedad fibrosa. La variedad laminar tiene un lustre graso y fibroso, de raya blanca, mientras que el de la fibrosa es sedoso. Ambas variedades tienen color verde claro u oscuro, lo que en las formaciones masivas de

antigorita produce un hermoso colorido veteado. El término serpentina se aplica también a las rocas compuestas en su mayor parte por antigorita. La dureza del mineral se sitúa entre 2 y 5, y la densidad relativa varía desde 2,2 del crisólito hasta 2,65 de la antigorita. El crisólito es el mineral con que está hecho el amianto. La antigorita, usada con frecuencia como piedra ornamental, se encuentra a veces como mineral colateral de la variedad de mármol, oficalcita.

La serpentina es siempre una alteración de otro mineral silicato de magnesio, como el olivino, los anfíboles o los piroxenos. Hay grandes yacimientos de crisólito en Canadá, Rusia, Kazajstán, Sudáfrica y Gran Bretaña.

MUESTRA No. 13

MUESTRA No. 13.1 MUESTRA No. 13.2 MUESTRA No. 13.3 Turquesa Lapislázuli

Malaquita

Turquesa: (CuAl6 (PO4)4(OH)8 x 2H2O) azul pálido, verde azulado, raya blanca o verdosa. Cerosa. Triclínico, normalmente criptocristalino y masivo. Es un mineral secundario encontrado en vetas y en rocas volcánicas alteradas, usadas como gema. Peso especifico: 2.6 – 2.8. Dureza: 6.

Lapislázuli: la lazurita es un sulfosilicato de sodio y aluminio cuya fórmula química es 3NaAlSiO4Na2S. Su color varía entre el azul celeste intenso y el azul verdoso. Es translúcida y tiene un lustre vítreo. Cristaliza en el sistema cúbico, y con mayor frecuencia en formas compactas, pequeñas y redondeadas. Su dureza varía entre 5 y 5,5, y su densidad relativa entre 2,4 y 2,45.

Malaquita: Cu2CO3 (OH)2 verde brillante, raya verde pálida. Mate. Peso específico 3.9 – 4.03. Dureza: 3 ½.

MUESTRA No. 14

El mineral presente en la muestra es el Berilo: mineral y, en algunas variedades, gema valiosa. Químicamente consiste en silicato de aluminio-berilio, Be3Al2 (SiO3)6 y es la principal mena comercial de berilio. El berilo puro es incoloro y transparente. La esmeralda, una de las gemas más valiosas, es una variedad coloreada con pequeñísimas cantidades de cromo. La aguamarina, también una gema, es un berilo azul más común que la esmeralda. El berilo dorado y la morganita (o berilo rosa) son menos valiosos. El berilo incoloro se usa a veces como gema con el nombre de goshenita.

El berilo tiene un lustre vítreo con un ligero brillo y su valor depende principalmente de su dureza, transparencia y color. Tiene una dureza entre 7,5 y 8 y una densidad entre 2,75 y 2,8.

El berilo cristaliza en el sistema hexagonal. Pueden aparecer cristales grandes y opacos de color verde claro, algunos con pesos superiores a una tonelada, incrustados en una variedad de granito llamada pegmatita. Aparecen también de vez en cuando cristales grandes y transparentes de las variedades coloreadas.

MUESTRA No. 15

Alumbres, grupo de compuestos químicos, formados por dos tipos de sales, combinadas en proporciones definidas, y moléculas de agua: una de las sales suele ser sulfato de aluminio (Al2 (SO4)3). El alumbre de potasio, llamado también alumbre común, es el tipo de alumbre más importante y su fórmula es K2SO4 x Al2 (SO4)3 x 24H2O.

El alumbre de potasio es una sustancia incolora que da lugar a grandes octaedros o cristales cúbicos cuando el sulfato de potasio y el sulfato de aluminio se disuelven juntos y se enfría la disolución. Las disoluciones de alumbre de potasio son ácidas.

El alumbre de potasio es soluble en siete veces su peso de agua a temperatura ordinaria, y es muy soluble en agua caliente. Cuando el alumbre de potasio cristalino se calienta, parte del agua de hidratación se separa, y la sal parcialmente deshidratada se disuelve en dicha agua, de forma que el alumbre parece fundir a unos 90 ºC. Cuando se calienta a 200 ºC, el alumbre de potasio se expande, pierde toda el agua y parte del trióxido de azufre, y se convierte en una sal básica llamada alumbre calcinado. El alumbre de potasio tiene una densidad de 1,725 g/cm3.

Otros tipos de alumbres preparados con sulfato de aluminio incluyen el alumbre de sodio, el alumbre de amonio y el alumbre de plata. Los alumbres se usan para fabricar tejidos incombustibles, como mordientes para operaciones delicadas de tinte, y en polvo de hornear y medicinas. El alumbre de potasio es un poderoso astringente.

CONCLUSIONES

Conocer y diferenciar las características físicas de los minerales es muy importante, ya que es la primera herramienta que se tiene en el trabajo de campo.

Identificamos las muestras presentadas en el laboratorio.

Relacionamos los conceptos por los cuales se determinan las propiedades físicas de los minerales.

APLICACIÓN A LA INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

Conociendo las propiedades mineralógicas se puede identificar las diferentes clases de roca existentes en la corteza terrestre y así mismo determinar lugares donde posiblemente habría depósitos de hidrocarburos; de allí la importancia de reconocer y diferenciar dichas propiedades.

Un clavo saca otro clavo. Determinando la dureza de las rocas que conforman el yacimiento, el ingeniero de petróleos hace cálculos de resistencia de materiales e inmediatamente sabe que tipo de broca es la adecuada para la perforación, las presiones ejercidas sobre ellas, las temperaturas a las cuales están sometidas, todo con el fin de tener el menor de los problemas durante la operación. También establece la probabilidad de duración óptima de la broca para su posterior extracción y mantenimiento.

A medida que se va perforando los ripios nos indican que roca estamos perforando y así podemos determinar el punto hasta donde podemos perforar sin problemas para que el pozo no reviente abruptamente y ocasione dificultades.

BIBLIOGRAFÍA

Geología Física para Ingenieros. Vargas Cuervo, Roberto. USCO, Neiva.

Diccionario Ilustrado de la Geología, Editorial Círculo de Lectores.

Enciclopedia Encarta 2005.

www.google.com