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Miguel Ángel García
Cristalogénesis
CRISTALOGÉNESIS
 

CRISTALOGÉNESIS → es el conjunto de procesos que conducen a la formación de la materia cristalina (→ cristales minerales).

INFLUENCIA DEL TIEMPO EN LA CRISTALOGÉNESIS
Cristalización lenta Da cristales grandes. El resultado final depende de la cantidad de los núcleos existentes ↓
Con pocos núcleos Monocristales (ej.: drusas, geodas)
Con muchos núcleos Crecerán hasta que se estorben entre sí.
De la misma sp Policristal → cj. de granos cristalinos de la misma sp con orientaciones distintas.
Ej.: metales, caliza, mármol, cuarcita, yeso,...
De sp diferentes Coexistirán granos cristalinos de varias sp → textura granuda
Cristalización
rápida
Textura microcristalina
Textura vítrea (vidrio)
2 fases de enfriamiento Textura porfídica → fenocristales + microscristales / vidrio
Recrecimiento Se han alternado etapas de crecimiento y de reposo.

También influyen el espacio, el reposo, la cantidad de nucleos presentes y aporte de nuevas unidades, y a viscosidad del fundido o la concentración de la disolución.

CRISTALIZACIÓN → es la ordenación espacial de los motivos estructurales de un mineral que pasa de una fase fluida a una sólida al variar las condiciones de P y T.

POTENCIAL QUÍMICO (P.Q.) → es una medida de la energía por mol de una sustancia en un sistema dado.

Si un sistema de fases no está en equilibrio, los componentes tenderán a pasar de una fase a otra hasta que se alcance un potencial químico constante para cada sustancia en cada fase.

- Un componente emigra de una fase de mayor PQ a otra de   menor  PQ.
- Al disminuir la T, se favorece la formación de una nueva fase con menor PQ, lo que hará comenzar la precipitación.
- El PQ es mayor en los granos de tamaño pequeño (que son más inestables y solubles).
- En los gases, el PQ aumenta cuando crece su presión parcial, lo cual origina el crecimiento del cristal.
 

MODALIDADES DE CRISTALIZACIÓN

• (i) A partir de la solidificación de un magma
Los diferentes minerales del magma tienen distintos puntos de fusión. Además, la P y los fluidos pueden modificar este punto de fusión. El enfriamiento lento favorece la formación de cristales.

Ir a SOLUCIONES SÓLIDAS. SEGREGACIÓN DE CRISTALES.

• (ii) Por precipitación a partir de disoluciones acuosas o de filones hidrotermales

Solubilidad → cantidad máx. de soluto que puede albergar cierta cantidad de disolvente. Depende de la T (ver fig. de la dcha.).
La disolución puede estar:
  - Insaturada
  - Saturada
  - Sobresaturada
La precipitación puede suceder a partir de dos mecanismos:
(i) Enfriando la disolución. Ej.: disoluciones hidrotermales.
(ii) Por evaporación del agua → evaporitas

• (iii) A partir del vapor → sublimación
   S de las solfataras.

• (iV) A partir de otros sólidos → ambiente metamórfico
La P dirigida, unida a las altas T, hacer migrar los componentes de un sólido para integrarse en otro de mayor estabilidad. Ello ocurre sobre todo en vértices, aristas y caras.
El mecanismo más común es la recristalización → un cj. de cristales ya formados desarrolla una nueva serie de cristales de la misma sp. (algunos bordes de los granos minerales pierden sus unidades a favor de otros, que crecen) →  un aumento en el tamaño de los minerales → textura granoblástica. Ej.: mármol, cuarcita, anfibolita,...

• (V) Mediante reacciones químicas → en el metamorfismo y en la meteorización química
- Sólido-sólido
  Albita  (NaAlSi3O8)  →  jadeíta  (NaAlSi2O6)  + cuarzo  (SiO2)
- Sólido-fluido
  Ortosa (2AlKSi3O8)   +  2H2O   →  caolinita  [Al2Si2O5(OH)4]   +  K2O  +  sílice (4SiO2)
- Fluido-fluido → en chimeneas hidrotermales submarinas
  2S  +  Fe →   pirita (S2Fe).

NUCLEACIÓN Y CRECIMIENTO DEL CRISTAL

NUCLEACIÓN

El crecimiento de un cristal pasa por un agregado inestable, el cual, cuando alcanza un tamaño crítico (≤ 0,1 μ) y no puede deshacerse, se denomina núcleo. Las partículas que constituyen éste, están dispuestas en el orden característico de cada sólido cristalino.
Numerus nucleus = nº núcleos / s / cm3

La nucleación puede ser:
- Homogénea → si se realiza en el seno de la fase.
- Heterogénea → si se realiza sobre una impureza de una sustancia distinta → centro de la nucleación. Ej.: caliza oolítica (los cristales de calcita se forman sobre granos de arena).

CRECIMIENTO DEL CRISTAL
El núcleo va creciendo hasta hacerse visible → semilla = germen cristalino, y formar el cristal completo.

Las nuevas unidades ocupan preferentemente aquellas posiciones vacantes en las que pueden establecer mayor nº de enlaces con los átomos ya colocados, por ser los más estables:
se rellenan huecos → se completan filas → se completan caras → se inician nuevas caras.

 En la recristalización aumenta la densidad del mineral, y se ve influida por la presión, la temperatura y los fluidos.
En un cristal anisótropo rige el principio de Riecque:
- A mayor P  predomina la disolución (salvo deformaciones).
- A menor P  predomina la recristalización.

DEFECTOS EN EL CRECIMIENTO DE LOS CRISTALES

• Vacancias
Es la ausencia de átomos de la posición normal que ocuparían en la red.

Sustituciones
Si ciertos lugares son ocupados por átomos diferentes de tamaño similar.

Dislocaciones
Son defectos de la red cristalina de dimensión uno, es decir que afectan a una fila de puntos de la red de Bravais. Son como un corte parcial en un cristal después de una pequeña distorsión.
Las dislocaciones pueden ser de tipo helicoidal o de borde, así como combinaciones mixtas de ambas. En todo caso, la dislocación vendrá definida por el vector de Burgers , el cual permite pasar de un punto de la red al obtenido tras aplicar la dislocación al mismo.
La dislocación helicoidal es un mecanismo corriente en el crecimiento de cristales.
Las dislocaciones suceden con mayor probabilidad en las direcciones compactas de un cristal y son sumamente importantes para explicar el comportamiento elástico de los metales , así como su maleabilidad.


Ver detalle de las dislocaciones.

Maclas
Son defectos planos. Dos cristales de la misma sp se interpenetran, comportiendo gran parte de su estructura cristalina.


Ver maclas: fig. 1, fig. 2, fig. 3, y fig. 4.
 
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