EuraStudy
Apuntes/Geología y Ciencias Ambientales/Minerales, los componentes de las rocas
Apuntes · Geología y Ciencias AmbientalesES · Selectividad

Minerales, los componentes de las rocas

Los minerales son los ladrillos de los que están hechas las rocas y, por tanto, la geosfera: sustancias naturales, sólidas, inorgánicas, de composición química definida y estructura cristalina ordenada. Este tema, del Bloque D del currículo de Geología y Ciencias Ambientales (RD 243/2022), recorre el concepto de mineral y de cristal, su clasificación químico-estructural (con especial atención a los silicatos), la identificación práctica por las propiedades físicas (escala de Mohs, exfoliación, brillo, raya, densidad) y la lectura de los diagramas de fases como herramienta para entender en qué condiciones de presión y temperatura se forma y se transforma cada mineral. En la PAU es contenido evaluable que conecta con el reconocimiento de rocas y con la interpretación de diagramas (Parte 1 del examen).

4 secciones·~23 min de lectura·2 competencias·Nivel Básico 1 · Estándar 2 · Profundización 1·Revisado · 07/2026

T·0666 / 11
Perfil de examen
CE1 · Interpretar y transmitir con precisión información y datos para analizar el concepto de mineral, su clasificación químico-estructural y la lectura de tablas, claves y diagramas de fases.CE4 · Plantear y resolver problemas relacionados con los minerales (cálculo de densidades, lectura cuantitativa de un diagrama de fases P-T) eligiendo las estrategias adecuadas y analizando críticamente las soluciones.
Operadores:analizaexplicaclasificaidentificacalculainterpretarelacionajustificarazona

nivel básico

Lo exigible es dominar el concepto de mineral y de cristal, reconocer las grandes clases químico-estructurales (con los silicatos como grupo dominante de las rocas), identificar minerales por sus propiedades físicas con una clave sencilla y leer un diagrama de fases distinguiendo sus campos de estabilidad.

nivel avanzado

La profundización de modalidad añade el cálculo de la densidad como propiedad diagnóstica, la lectura cuantitativa de un diagrama de fases P-T (punto triple, pendiente de las curvas, interpretación de una trayectoria de presión-temperatura) y la relación entre el grado de polimerización del tetraedro de silicio y las propiedades físicas resultantes.

Profundidad

Profundidad de lectura: En profundidad

Texto

Tamaño de texto: Estándar

Contenido · 4 secciones▾
  1. Minerales, los componentes de las rocas
    • 01Concepto de mineral y de cristal: la estructura cristalina○
    • 02Clasificación químico-estructural de los minerales y su relación con las propiedades◐
    • 03Propiedades físicas y claves de identificación de minerales◐
    • 04Diagramas de fases: condiciones de formación y transformación de minerales●
§ 01

Concepto de mineral y de cristal: la estructura cristalina#

●○○BásicoLPBOE-A-2022-5521 · geologia-y-ciencias-ambientales · Bloque D — Concepto de mineral

Red cristalina y celdilla unidad: el orden interno de un mineral

Red cristalina y celdilla unidad (tipo halita)Figura geométrica, catión (Na⁺), anión (Cl⁻), celdilla unidadcatión (Na⁺)anión (Cl⁻)x1x2celdillaunidad

Puntos clave

Un mineral es una sustancia natural, sólida, inorgánica, de composición química definida (aunque pueda variar dentro de unos límites) y con una estructura interna cristalina, es decir, con sus átomos, iones o moléculas ordenados de forma periódica y repetida en las tres direcciones del espacio. Esta definición, que parece una mera enumeración, es en realidad una serie de criterios que excluyen otras sustancias: el hielo de un glaciar es mineral, pero el agua líquida no (no es sólida); el petróleo o el carbón no son minerales (son de origen orgánico); el vidrio volcánico (obsidiana) no es un mineral porque, pese a ser sólido y natural, carece de estructura ordenada (es amorfo). Los minerales son los componentes de las rocas: una roca es un agregado natural de uno o varios minerales, de modo que conocer los minerales es el paso previo para reconocer y clasificar las rocas.
La clave de la definición es el orden interno. En un sólido cristalino las partículas ocupan posiciones fijas que se repiten formando una red cristalina o retículo: el motivo mínimo que, repetido por traslación, reconstruye todo el cristal se llama celdilla unidad. Ese orden a escala atómica es invisible a simple vista, pero se manifiesta en propiedades macroscópicas como las caras planas, los ángulos constantes entre caras (ley de la constancia de los ángulos diedros, Steno) o la exfoliación según planos definidos. Frente a los sólidos cristalinos se sitúan los sólidos amorfos (como el vidrio), en los que las partículas no guardan ese orden de largo alcance: no son verdaderos minerales, sino mineraloides (Fig. 2).

Sólido cristalino frente a sólido amorfo (mineraloide)

Sólido cristalino frente a sólido amorfofigura de varios paneles, 2 paneles, Datos: a) Cristalino (ordenado) — Figura geométrica, 12 P; b) Amorfo (desordenado) — Figura geométrica, 12 PSólido cristalino frente a sólido amorfox1x2a) Cristalino (ordenado)x1x2b) Amorfo (desordenado)
Conviene distinguir mineral de cristal. El cristal es la forma geométrica poliédrica, limitada por caras planas, que adopta un mineral cuando crece con libertad de espacio (por ejemplo, un cuarzo bien formado con sus prismas y pirámides). Pero la mayoría de los minerales de las rocas crecieron apretados unos contra otros y no muestran caras propias: son cristalinos por dentro (tienen estructura ordenada) aunque no tengan forma de cristal por fuera. Por eso todo mineral es cristalino, pero no todo mineral aparece como un cristal idiomorfo. Según la simetría de su red, los cristales se agrupan en siete sistemas cristalinos (cúbico, tetragonal, hexagonal, trigonal, rómbico, monoclínico y triclínico).
Un mismo compuesto químico puede cristalizar en estructuras distintas según las condiciones de presión y temperatura en que se forme: es el polimorfismo. El ejemplo clásico es el carbono, que cristaliza como grafito (blando, estructura en láminas, estable a baja presión) o como diamante (durísimo, estructura tridimensional compacta, estable a muy alta presión); también el carbonato de calcio (calcita y aragonito) o la sílice (cuarzo, tridimita, cristobalita) son polimorfos. El fenómeno inverso, el isomorfismo, ocurre cuando distintos elementos de tamaño y carga parecidos se sustituyen en una misma estructura sin cambiarla (las series de las plagioclasas o de los olivinos): da lugar a soluciones sólidas de composición variable entre dos extremos. Polimorfismo e isomorfismo son la base para entender, más adelante, los diagramas de fases.
Ejemplo resuelto

Decidir si una sustancia es un mineral

Razona, aplicando uno a uno los criterios de la definición de mineral, si las siguientes sustancias son minerales: a) el cuarzo de una roca granítica; b) la obsidiana (vidrio volcánico); c) el agua de un río; d) el hielo de un glaciar.

  1. 01Recordar los criterios

    Un mineral debe ser: natural, sólido, inorgánico, de composición química definida y con estructura cristalina (orden interno periódico).

  2. 02a) Cuarzo

    Es natural, sólido, inorgánico, de composición definida (SiO2) y cristalino: cumple los cinco criterios. ES un mineral.

  3. 03b) Obsidiana

    Es natural, sólida e inorgánica, pero al enfriarse muy deprisa el magma quedó como vidrio: NO tiene estructura cristalina ordenada. NO es un mineral (es un mineraloide).

  4. 04c) Agua de río

    Es natural e inorgánica, pero está en estado líquido: incumple el criterio de ser sólida. NO es un mineral.

  5. 05d) Hielo de glaciar

    Es natural, sólido, inorgánico, de composición definida (H2O) y cristalino (red hexagonal): cumple todos los criterios. SÍ es un mineral.

Resultado: Son minerales el cuarzo y el hielo del glaciar; no lo son la obsidiana (amorfa) ni el agua líquida (no sólida).

Objetivo Selectividad

  • Objetivo Selectividad: definir mineral con sus cinco criterios (natural, sólido, inorgánico, composición definida, estructura cristalina) y aplicarlos para decidir si una sustancia dada (hielo, vidrio, carbón, agua) es o no un mineral.
  • Objetivo Selectividad: distinguir con precisión mineral de cristal y sólido cristalino de sólido amorfo (mineraloide), y relacionar el orden interno con las propiedades macroscópicas observables.
  • Objetivo Selectividad: explicar el polimorfismo (grafito-diamante, calcita-aragonito) y el isomorfismo (soluciones sólidas) como consecuencia de las condiciones de formación.

Errores frecuentes

  • Confundir mineral con cristal: todo mineral es cristalino por dentro, pero solo se llama cristal a la forma poliédrica externa que adopta cuando crece con espacio libre; la mayoría de los minerales de las rocas no muestran caras propias.
  • Considerar mineral al vidrio volcánico (obsidiana) o al ópalo: son mineraloides (sólidos amorfos, sin estructura cristalina ordenada).
  • Llamar minerales al carbón o al petróleo: tienen origen orgánico y no cumplen el criterio de ser inorgánicos.
  • Decir que el hielo no es un mineral: el hielo natural sí lo es (sólido, natural, inorgánico, cristalino); lo que no es mineral es el agua líquida (no es sólida).

Repaso activo

Clasifica las siguientes sustancias como mineral o no-mineral y justifica cada decisión aplicando los criterios de la definición: a) cuarzo; b) obsidiana; c) agua líquida; d) hielo de un glaciar; e) carbón; f) sal de roca (halita). Después indica qué dos de ellas son polimorfos o no, y explica brevemente la diferencia entre mineral y cristal con un ejemplo.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))

§ 02

Clasificación químico-estructural de los minerales y su relación con las propiedades#

●●○EstándarLPBOE-A-2022-5521 · geologia-y-ciencias-ambientales · Bloque D — Clasificación químico-estructural de los minerales: relación con sus propiedades

Puntos clave

Los minerales se clasifican según un doble criterio químico-estructural: su composición química (el anión o grupo aniónico dominante) y su estructura cristalina (cómo se ordenan los átomos). Este criterio, recogido en clasificaciones de referencia como las de Dana y Strunz, agrupa los minerales en grandes clases: elementos nativos (oro, azufre, grafito, diamante), sulfuros (galena PbS, pirita FeS2), óxidos e hidróxidos (hematites, magnetita, corindón), haluros (halita NaCl, fluorita), carbonatos (calcita y aragonito CaCO3, dolomita), sulfatos (yeso, anhidrita), fosfatos (apatito) y, por encima de todas en abundancia, los silicatos. La utilidad de clasificar por composición y estructura es que minerales del mismo grupo comparten muchas propiedades (Fig. 3).

Clasificación químico-estructural de los minerales por grupos

Clases químico-estructurales de mineralesDiagrama de árbol, 7 caminos, Datos: Elementos nativos → oro; Sulfuros → pirita; Óxidos → hematites; Haluros → halita; Carbonatos → calcita; Sulfatos → yeso; Silicatos (dominantes) → cuarzoElementos nativosSulfurosÓxidosHalurosCarbonatosSulfatosSilicatos (dominantes)Mineralesoropiritahematiteshalitacalcitayesocuarzo
Los silicatos son la clase más importante: constituyen más del 90 % de la corteza terrestre y son los componentes esenciales de la inmensa mayoría de las rocas. Su unidad estructural básica es el tetraedro de silicio-oxígeno [SiO4]: un átomo de silicio rodeado de cuatro de oxígeno en los vértices, con carga neta -4. Estos tetraedros pueden unirse entre sí compartiendo oxígenos (polimerización) en grados crecientes, y precisamente el grado de polimerización es lo que define los subgrupos de silicatos y, con ellos, sus propiedades. A medida que aumenta la polimerización, los silicatos se hacen, en general, más resistentes a la meteorización y menos densos.
Según cómo se enlacen los tetraedros se distinguen, de menor a mayor polimerización (Fig. 4): nesosilicatos, con tetraedros aislados que no comparten oxígenos (olivino); sorosilicatos, con tetraedros agrupados de dos en dos; ciclosilicatos, en anillos (berilo, turmalina); inosilicatos, en cadenas simples (piroxenos, como la augita) o dobles (anfíboles, como la hornblenda); filosilicatos, en láminas, lo que explica su exfoliación perfecta en hojas (micas como moscovita y biotita, arcillas, talco); y tectosilicatos, con un armazón tridimensional en el que todos los oxígenos se comparten (cuarzo y los feldespatos, los minerales más abundantes de la corteza). La fórmula del cuarzo, SiO2, refleja precisamente que cada oxígeno es compartido por dos silicios.

Subgrupos de silicatos según la polimerización del tetraedro [SiO4]

Silicatos según la polimerización del [SiO₄]Diagrama de árbol, 4 caminos, Datos: Nesosilicatos · tetraedros aislados → olivino; Inosilicatos · cadenas → piroxenos, anfíboles; Filosilicatos · láminas → micas; Tectosilicatos · armazón 3D → cuarzo, feldespatosNesosilicatos · tetraedros aisladosInosilicatos · cadenasFilosilicatos · láminasTectosilicatos · armazón 3DSilicatos (+ polimerización →)olivinopiroxenos, anfíbolesmicascuarzo, feldespatos
La relación entre estructura y propiedades es directa y muy preguntable. La exfoliación depende de la presencia de planos de debilidad en la estructura: por eso las micas (filosilicatos, en láminas) se exfolian en hojas finísimas, mientras que el cuarzo (tectosilicato, armazón 3D sin planos débiles) no se exfolia y rompe por fractura concoidea. La dureza, la densidad y el hábito cristalino también dependen del empaquetamiento atómico y del tipo de enlace. En los demás grupos ocurre lo mismo: los carbonatos reaccionan con efervescencia ante un ácido (la calcita «efervece» con HCl diluido, prueba diagnóstica clásica), los sulfuros tienen brillo metálico y alta densidad, y los haluros suelen ser solubles en agua. Clasificar bien un mineral permite, por tanto, predecir cómo se comportará.
Ejemplo resuelto

Ordenar silicatos por polimerización y predecir propiedades

Dados el olivino, la augita (piroxeno), la moscovita (mica) y el cuarzo, ordénalos de menor a mayor grado de polimerización del tetraedro [SiO4], indica el subgrupo de cada uno y predice qué tipo de rotura (exfoliación o fractura) mostrará el cuarzo y cuál la moscovita.

  1. 01Asignar el subgrupo de cada mineral

    El olivino tiene tetraedros aislados (nesosilicato); la augita, cadenas simples (inosilicato); la moscovita, láminas (filosilicato); el cuarzo, armazón tridimensional (tectosilicato).

  2. 02Ordenar por polimerización

    De menos a más oxígenos compartidos: nesosilicato (olivino) < inosilicato (augita) < filosilicato (moscovita) < tectosilicato (cuarzo).

  3. 03Predecir la rotura de la moscovita

    Al estar formada por láminas con planos de debilidad entre ellas, la moscovita presenta exfoliación perfecta en hojas finas.

  4. 04Predecir la rotura del cuarzo

    El armazón tridimensional del cuarzo no tiene planos de debilidad, así que no se exfolia: rompe por fractura concoidea (superficies curvas tipo concha).

Resultado: Orden de menor a mayor polimerización: olivino (neso) < augita (ino) < moscovita (filo) < cuarzo (tecto). La moscovita se exfolia en láminas; el cuarzo rompe por fractura concoidea.

Objetivo Selectividad

  • Objetivo Selectividad: enumerar las grandes clases químico-estructurales de minerales (elementos nativos, sulfuros, óxidos, haluros, carbonatos, sulfatos, silicatos) con un ejemplo de cada una.
  • Objetivo Selectividad: explicar el tetraedro [SiO4] y ordenar los subgrupos de silicatos según el grado de polimerización (de neso- a tectosilicatos), asociando cada uno con minerales representativos.
  • Objetivo Selectividad: relacionar la estructura con las propiedades (la exfoliación laminar de las micas, la fractura concoidea del cuarzo, la efervescencia de los carbonatos con ácido).

Errores frecuentes

  • Confundir la clasificación de los minerales (químico-estructural) con la de las rocas (por origen): son cosas distintas; aquí se clasifican minerales por su anión y su estructura.
  • Creer que todos los silicatos son iguales: el grado de polimerización del tetraedro [SiO4] cambia radicalmente sus propiedades (de los nesosilicatos a los tectosilicatos).
  • Atribuir al cuarzo exfoliación: el cuarzo es un tectosilicato sin planos de debilidad, por eso presenta fractura concoidea, no exfoliación.
  • Olvidar que la efervescencia con ácido clorhídrico es propia de los carbonatos (calcita), no de los silicatos ni de los sulfatos.

Repaso activo

Te entregan cuatro minerales: olivino, augita (piroxeno), moscovita (mica) y cuarzo. a) Indica a qué subgrupo de silicatos pertenece cada uno según el grado de polimerización del tetraedro [SiO4]. b) Ordénalos de menor a mayor polimerización. c) Predice cuál se exfoliará en láminas y cuál romperá por fractura concoidea, justificándolo con la estructura.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE)) · Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos (Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob)

§ 03

Propiedades físicas y claves de identificación de minerales#

●●○EstándarLPBOE-A-2022-5521 · geologia-y-ciencias-ambientales · Bloque D — Identificación de los minerales por sus propiedades físicas: herramientas de identificación (guías, claves, instrumentos, recursos tecnológicos)

Puntos clave

Identificar un mineral consiste en determinar sus propiedades físicas y comparar el conjunto con guías y claves de identificación. Ninguna propiedad aislada basta: lo que identifica es la combinación. Las propiedades físicas más útiles, porque se observan con instrumentos sencillos de campo (lupa, escala de Mohs, navaja, imán, placa de porcelana), son la dureza, la exfoliación y la fractura, el brillo, el color, la raya, la densidad y propiedades especiales como el magnetismo o la efervescencia con ácido. Las herramientas modernas (microscopio petrográfico, difracción de rayos X, aplicaciones de identificación) afinan el diagnóstico, pero el reconocimiento de campo se basa en estas propiedades macroscópicas (Fig. 5).

Clave dicotómica de identificación de minerales por sus propiedades físicas

Clave dicotómica de mineralesDiagrama de árbol, 5 caminos, Datos: sí → sí; sí → no; no → sí → en láminas; no → sí → por fractura; no → nosínoen láminaspor fracturasínosíno¿denso y magnético?¿se exfolia?¿raya el vidrio (D>5,5)?¿brillo metálico?magnetitagalena, piritamicacuarzoefervece con HCl → calcita
La dureza es la resistencia de un mineral a ser rayado, y se mide con la escala de Mohs, una escala relativa de 1 a 10 definida por diez minerales patrón: talco (1), yeso (2), calcita (3), fluorita (4), apatito (5), ortosa/feldespato (6), cuarzo (7), topacio (8), corindón (9) y diamante (10). Cada mineral raya a los de número inferior y es rayado por los de número superior. En el campo se usan referencias caseras: la uña raya hasta dureza 2,5 aproximadamente, una moneda de cobre hasta 3, una navaja de acero hasta 5,5 y un trozo de vidrio hasta 5,5. Es crucial entender que la escala de Mohs es ordinal, no lineal: la diferencia real de dureza entre el corindón (9) y el diamante (10) es enorme, mucho mayor que entre los primeros peldaños (Fig. 6).

Escala de dureza de Mohs (minerales patrón)

Las demás propiedades aportan criterios diagnósticos complementarios. La exfoliación es la tendencia a romperse por planos lisos (según la estructura: las micas en láminas, la galena en cubos, la calcita en romboedros); su ausencia da fractura (concoidea en el cuarzo, terrosa, fibrosa...). El brillo puede ser metálico (sulfuros, oro) o no metálico (vítreo en el cuarzo, nacarado en las micas, sedoso, mate). El color es poco fiable porque las impurezas lo alteran (el cuarzo puede ser incoloro, rosa o violeta), por lo que se prefiere la raya: el color del polvo del mineral al frotarlo sobre una placa de porcelana sin esmaltar, mucho más constante (la hematites, aunque parezca gris metálica, deja raya roja parda). La densidad distingue minerales de aspecto parecido (la galena, muy densa, frente al cuarzo) y propiedades especiales como el magnetismo (magnetita) o la efervescencia con HCl (calcita) son casi definitorias.
El procedimiento práctico de identificación se organiza en una clave dicotómica: una sucesión de preguntas de doble salida (¿brillo metálico o no metálico? ¿raya el vidrio o no? ¿se exfolia o no? ¿efervece con ácido?) que, paso a paso, van descartando opciones hasta llegar al mineral. El orden eficaz suele empezar por la dureza (raya el vidrio = dureza > 5,5) y el brillo, porque son rápidos de comprobar y dividen el conjunto en grandes bloques. Saber manejar una clave y combinar varias propiedades —no fiarse de una sola— es exactamente la competencia que la PAU evalúa cuando pide identificar un mineral a partir de una tabla de datos.
d=mVd = \dfrac{m}{V}d=Vm​

Densidad

La densidad d es la masa m por unidad de volumen V; en minerales suele expresarse en g/cm^3. Es una propiedad diagnóstica que distingue minerales de aspecto parecido (la galena, ~7.5 g/cm^3, frente al cuarzo, ~2.65 g/cm^3).

Ejemplo resuelto

Ordenar minerales por dureza con la escala de Mohs

Dispones de calcita (Mohs 3), cuarzo (Mohs 7) y ortosa (Mohs 6). a) Ordénalos de menor a mayor dureza. b) Indica cuáles rayan al vidrio (dureza del vidrio ≈ 5,5). c) Si frotas la ortosa con el cuarzo, ¿cuál raya a cuál? Justifícalo.

  1. 01Ordenar por número de Mohs

    El número de Mohs ordena directamente la dureza relativa: calcita (3) < ortosa (6) < cuarzo (7).

  2. 02Comparar con el vidrio

    Rayan al vidrio los minerales con dureza mayor que 5,5: la ortosa (6) y el cuarzo (7) lo rayan; la calcita (3) no lo raya (es el vidrio el que raya a la calcita).

  3. 03Comparar ortosa y cuarzo

    En la escala de Mohs, el mineral de mayor número raya al de menor: el cuarzo (7) raya a la ortosa (6), y no al revés.

  4. 04Matizar la escala

    Recordar que la escala es ordinal: el cuarzo es claramente más duro que la ortosa, pero la diferencia numérica de un peldaño no equivale a una diferencia fija de dureza real.

Resultado: a) Calcita < ortosa < cuarzo. b) Rayan el vidrio la ortosa y el cuarzo, no la calcita. c) El cuarzo (7) raya a la ortosa (6).

Objetivo Selectividad

  • Objetivo Selectividad: definir y aplicar la escala de Mohs, ordenar minerales por dureza y deducir cuál raya a cuál; entender que es una escala ordinal (relativa), no lineal.
  • Objetivo Selectividad: identificar un mineral combinando varias propiedades físicas (dureza, exfoliación/fractura, brillo, raya, densidad, magnetismo, efervescencia) a partir de una tabla de datos o una clave.
  • Objetivo Selectividad: distinguir color (poco fiable) de raya (color del polvo, constante) y exfoliación de fractura, justificando cada una con la estructura del mineral.

Errores frecuentes

  • Tratar la escala de Mohs como lineal: es una escala ordinal de resistencia al rayado; el salto del 9 al 10 (corindón a diamante) es muchísimo mayor que el del 1 al 2.
  • Identificar un mineral solo por el color: el color es poco fiable porque las impurezas lo cambian; conviene usar la raya y el conjunto de propiedades.
  • Confundir exfoliación (rotura por planos lisos según la estructura) con fractura (rotura irregular, sin planos definidos, como la concoidea del cuarzo).
  • Olvidar que la dureza se mide por rayado, no por si el mineral se rompe: un mineral puede ser muy duro (cuarzo) y a la vez frágil (se rompe con un golpe).

Repaso activo

Tienes un mineral desconocido. Observas: brillo metálico, raya negra parda, alta densidad, dureza 6 (raya el vidrio), es atraído por un imán. Diseña una clave dicotómica corta que lleve hasta su identificación, propón qué mineral es y razona qué prueba ha sido decisiva.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))

§ 04

Diagramas de fases: condiciones de formación y transformación de minerales#

●●●ProfundizaciónLPBOE-A-2022-5521 · geologia-y-ciencias-ambientales · Bloque D — Diagramas de fases: condiciones de formación y transformación de minerales

Puntos clave

Un diagrama de fases es una gráfica que representa, normalmente en ejes de presión (P) y temperatura (T), en qué condiciones es estable cada fase (cada forma mineral) de un sistema. Es una herramienta clave porque permite predecir qué mineral se formará, y en qué se transformará, según las condiciones que reinen en un punto del interior terrestre. Las distintas regiones del diagrama son los campos de estabilidad: dentro de un campo, una fase concreta es la termodinámicamente estable; las líneas que separan los campos son las curvas de equilibrio o de transición, donde coexisten dos fases en equilibrio (Fig. 7).

Diagrama de fases P-T del Al2SiO5: andalucita, silimanita y distena

Diagrama P-T del Al₂SiO₅Esquema con 10 elementos, presión P, temperatura T, calentamiento (P cte.), punto triple, andalucita (baja P-T), silimanita (alta T), distena (alta P)presión Ptemperatura Tcalentamiento (Pcte.)punto tripleandalucita (bajaP-T)silimanita (altaT)distena (alta P)
El punto donde se cruzan tres curvas de equilibrio, y en el que coexisten en equilibrio tres fases, se llama punto triple. El ejemplo más didáctico de diagrama P-T con polimorfos es el del silicato de aluminio Al2SiO5, que tiene tres polimorfos: la andalucita (estable a baja presión y temperatura moderada), la silimanita (estable a alta temperatura) y la distena o cianita (estable a alta presión). Sus tres campos de estabilidad se reparten el plano P-T y confluyen en un punto triple; este diagrama es muy útil en metamorfismo, porque saber qué polimorfo aparece en una roca informa de la presión y la temperatura a las que se formó (son minerales-índice).
Leer un diagrama de fases consiste en situar un punto (unas condiciones P-T) y ver en qué campo cae: ese es el mineral estable. Si las condiciones cambian (porque la roca asciende, se entierra, se calienta o se enfría), el punto se desplaza siguiendo una trayectoria; cuando esa trayectoria cruza una curva de equilibrio, el mineral se transforma en el polimorfo del nuevo campo. Por ejemplo, una distena enterrada a gran profundidad que asciende y se calienta puede transformarse en silimanita al cruzar la curva que separa ambos campos. La pendiente de cada curva indica cómo varía la temperatura de transición con la presión (relación recogida cuantitativamente por la ecuación de Clausius-Clapeyron), y por eso un diagrama de fases sintetiza la «historia posible» de un mineral.
Estos diagramas conectan directamente con el resto del temario: explican el polimorfismo (un mismo compuesto da minerales distintos según P y T), fundamentan el metamorfismo (la transformación de unos minerales en otros en estado sólido al cambiar las condiciones) y permiten estimar la presión y la temperatura de formación de una roca a partir de los minerales que contiene (geotermobarometría, en su versión elemental). En la PAU, la destreza evaluable es interpretar un diagrama de fases dado: identificar campos de estabilidad y el punto triple, situar unas condiciones P-T concretas y predecir qué mineral es estable o en cuál se transformaría al modificar P y T. No se pide memorizar diagramas, sino leerlos.
dPdT=ΔSΔV\dfrac{dP}{dT} = \dfrac{\Delta S}{\Delta V}dTdP​=ΔVΔS​

Ecuación de Clausius-Clapeyron (pendiente de la curva de equilibrio)

Relaciona la pendiente de una curva de equilibrio entre dos fases en el diagrama P-T con la variación de entropía (\Delta S) y de volumen (\Delta V) de la transición. Justifica por qué unas curvas de transición mineral son más inclinadas que otras; su lectura cualitativa basta para el nivel de Bachillerato.

Ejemplo resuelto

Leer un diagrama de fases P-T y predecir la transformación

En el diagrama de fases del Al2SiO5, una roca metamórfica formada a alta presión y temperatura moderada contiene distena. Después, esa roca asciende y se calienta hasta condiciones de alta temperatura y presión baja-media. a) ¿Qué polimorfo era estable al principio? b) ¿En qué polimorfo se transformará? c) ¿Qué se ha cruzado en el diagrama para que ocurra la transformación?

  1. 01Situar las condiciones iniciales

    Alta presión con temperatura moderada cae en el campo de estabilidad de la distena (cianita): por eso la roca contiene distena.

  2. 02Situar las condiciones finales

    Alta temperatura con presión baja-media cae en el campo de estabilidad de la silimanita (el polimorfo de alta temperatura).

  3. 03Trazar la trayectoria

    Al ascender y calentarse, el punto representativo se desplaza hacia la derecha (más T) y hacia abajo (menos P), pasando del campo de la distena al de la silimanita.

  4. 04Identificar la curva cruzada

    La transformación ocurre cuando la trayectoria cruza la curva de equilibrio distena-silimanita; al cruzarla, en estado sólido, la distena se reorganiza en silimanita.

Resultado: a) Al principio era estable la distena (alta P); b) se transformará en silimanita (alta T); c) la transformación ocurre al cruzar la curva de equilibrio distena-silimanita, en estado sólido (metamorfismo).

Objetivo Selectividad

  • Objetivo Selectividad: interpretar un diagrama de fases P-T identificando los campos de estabilidad, las curvas de equilibrio y el punto triple.
  • Objetivo Selectividad: dado un punto P-T, determinar qué fase (mineral) es estable y, ante un cambio de presión o temperatura, predecir en qué polimorfo se transforma al cruzar una curva.
  • Objetivo Selectividad: relacionar los diagramas de fases con el polimorfismo y con el metamorfismo, usando los polimorfos del Al2SiO5 (andalucita, silimanita, distena) como minerales-índice de las condiciones de formación.

Errores frecuentes

  • Confundir campo de estabilidad (región donde una fase es estable) con curva de equilibrio (línea donde coexisten dos fases): el punto cae en un campo, salvo que esté justo sobre una línea.
  • Pensar que el punto triple es donde coexisten dos fases: en el punto triple coexisten en equilibrio tres fases (se cruzan tres curvas).
  • Confundir los ejes: en estos diagramas geológicos se usan presión y temperatura (P-T), no concentración; subir en el eje suele significar más presión (más profundidad).
  • Creer que la transformación entre polimorfos implica fundir la roca: en el metamorfismo el cambio mineral ocurre en estado sólido, sin pasar por fusión, al cruzar una curva de equilibrio.

Repaso activo

Se te facilita el diagrama de fases P-T del Al2SiO5 con sus tres polimorfos (andalucita, silimanita y distena) y su punto triple. a) Sitúa un punto de baja presión y temperatura moderada e indica qué polimorfo es estable. b) Una roca con distena se calienta a presión casi constante: describe la trayectoria en el diagrama e indica en qué polimorfo se transformaría. c) Explica qué representa el punto triple.

Recuerdo activo

Recuerda los puntos clave — luego revela.

Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE)) · Real Decreto 534/2024 — Prueba de Acceso a la Universidad (PAU) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))

Contenido

Sección -- / 04

    • 01Concepto de mineral y de cristal: la estructura cristalina○
    • 02Clasificación químico-estructural de los minerales y su relación con las propiedades◐
    • 03Propiedades físicas y claves de identificación de minerales◐
    • 04Diagramas de fases: condiciones de formación y transformación de minerales●

0/4 Leídos

De los apuntes a la práctica

Minerales, los componentes de las rocas

Refuerza este tema con preguntas de la base de preguntas.

~23
min
2
Competencias
Practicar

Referencias y fuentes

Fuentes

Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE)

  • Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II)
  • Real Decreto 534/2024 — Prueba de Acceso a la Universidad (PAU)

Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob

  • Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos

Tema anterior

Procesos geológicos externos y modelado del relieve

Tema siguiente

Rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas

EuraStudy·Apuntes T·06·MMXXVI

Continúa con el tema siguiente: el itinerario se conserva.