Els minerals són un dels components de les roques, juntament amb, per exemple, els fòssils, la porositat o altres fragments de roques. En el cas de les roques metamòrfiques en són l’únic component.

Un mineral és un producte natural, sòlid, inorgànic i d’estructura cristal·lina i composició química definida. Tenint en compte aquesta definició: un diamant artificial, el petroli i l’òpal no són minerals.

Una roca per la seva part és un material d’origen natural, en estat sòlid, i formada per un o més minerals i opcionalment altres components formadors de roques no minerals (fòssils, porositat, vidre, fragments de roca, fluids, clasts, ciment i components orgànics) que presenta una homogeneïtat estadística (en detall no, ja que pot ser heterogènia).

Es coneixen gairebé 4000 minerals i cada any se n’identifiquen de nous. La majoria d’ells estan formats per vuit elements, que són els 8 elements que representen més del 98% en pes de l’escorça continental. Aquests elements són per ordre d’abundància: oxigen (46,6%), silici (27,7%), alumini (8,1%), ferro (5%), calci (3,6%), sodi (2,8%), potassi (2,6%) i magnesi (2,1%).

Classificació composicional dels minerals

Tal i com s’ha vist en l’apartat anterior, els dos elements més abundants en l’escorça són l’oxigen i el silici. Aquests dos elements tendeixen a combinar-se per a formar l’estructura del grup mineral més comú, els silicats, i que representa el 90% de l’escorça terrestre. És tant gran aquesta abundància respecte la resta de grups que la classificació dels minerals es pot dividir en silicats i en no silicats.

(degut a la manca de fotografies pròpies de tots aquests minerals, copio dos enllaços per a poder consultar les fotografies de tots els que es mencionen en aquesta entrada del blog: el primer és una galeria de minerals especialitzada en els minerals de Catalunya, i el segon és una col·lecció del 2008 on es poden consultar per nom)

• Minerals silicats: Aquests minerals es caracteritzen per tetraedres de (SiO₄)^4- on en el centre hi ha un àtom de Si (a vegades substituït per un d’alumini). Els tetraedres poden unir-se a cations o bé unir-se entre ells pels vèrtexs (els àtoms d’oxigen). El tipus d’agrupació determina la relació entre els ions de Si i els ions d’O, el tipus d’estructura cristal·lina i els diferents grups de silicats.
  • Nesosilicats: els tetraedres queden units entre sí per forces iòniques gràcies a l’entrada de cations. Els principals minerals d’aquests grup són:
    • Olivina: forsterita Mg₂SiO₄ i fayalita Fe₂SiO₄
    • Granats
    • Andalusita, sil·limanita i cianita Al₂SiO₅
  • Sorosilicats: els tetraedres es disposen en parelles gràcies a compartir un àtom d’oxigen. Les parelles s’uneixen entre elles per cations. Ex. Epidota
  • Ciclosilicats: els tetraedres s’agrupen de 3, 4 o de 6 en 6. Els anells que formen s’uneixen entre sí gràcies als cations
    • Beril Al₂Be₃Si₆O₁₈
    • Turmalina
  • Inosilicats: els tetraedres es disposen formant cadenes senzilles o dobles gràcies a que per cada tetraedre hi ha dos àtoms d’oxigen compartits. Les cadenes queden unides entre elles per cations
    • Cadena simple: grup dels piroxens (augita): (Mg, Fe)SiO₃
    • Cadena doble: grup dels amfíbols (hornblenda) Ca₂(Mg,Fe)₅Si₈O₂₂(OH)₂
  • Fil·losilicats: els tetraedres es disposen en làmines, compartint cadascun d’ells tres àtoms d’oxigen. Les làmines queden unides entre sí gràcies a la presència de cations o molècules d’aigua.
    • Biotita
    • Moscovita
    • Clorita
    • Talc
    • Caolinita
    • Montmoril·lonita
    • Vermiculita
  • Tectosilicats: els tetraedres estan units pels quatre vèrtexs entre ells i per tant comparteixen els quatre àtoms d’oxigen. La xarxa que en resulta és tridimensional i els cations ocupen els espais buit de la xarxa
    • Quars
    • Feldspats (ortosa, anortòclasi, albita, oligòclasi, andesita, labradorita, anortita). Són els silicats més abundants de l’escorça terrestre, ja que configuren un 90% de les roques ígnies i metamòrfiques i el 10% de les sedimentàries.
    • feldspatoids (leucita, nefelina)

Estructura dels grups de minerals silicatats. Extret de: enllaç

• Minerals no silicatats: aquí s’hi poden incloure tota la resta de minerals, que no estan formats per tetraedres de Si i O. La classificació d’aquests minerals es fa a partir de l’anió que tenen en comú. Curiosament, i tot i que només constitueixen el 8% de l’escorça terrestre, alguns d’ells són de gran interès econòmic.
  • Elements natius (elements simples): aquí hi ha metalls (Au, Pt, Ag, Cu i Fe), semimetalls (As, Sb, Bi) i no metalls (C diamant, C grafit, S). Per exemple, el cas de l’or, aquest s’associa a processos hidrotermals, on és insoluble i rebutjat per totes les estructures i s’acumula en esquerdes juntament amb el quars lletós
  • Carbonats: l’anió comú és el (CO₃)^2- i els minerals més importants del grup són:
    • Calcita CaCO₃ que cristal·litza en el sistema trigonal
    • Dolomita CaMg(CO₃)₂
    • Aragonita CaCO₃ que cristal·litza en el sistema ròmbic
    • Siderita, malaquita i atzurita
  • Halurs: on els anions són Cl-, F-, Br-, I- que s’uneixen amb metalls gràcies a enllaços iònics:
    • Halita NaCl
    • Fluorita CaF₂
    • Silvita KCl
  • Sulfurs: són compostos de sobre i metalls sense oxigen. Els enllaços poden ser metàl·lics, covalents o iònics, però tenen en comú que cap dels minerals d’aquest grup és transparent
    • Acantita Ag₂S
    • grup calcocita: calcocita Cu₂S i bornita Cu₂FeS₄
    • grup pentlandita (Fe,Ni)₉S₈
    • grup galena PbS
    • Esfalerita ZnS
    • Pirrotita
    • Calcopirita
    • Estibina Sb₂S₃
    • Pirita FeS₂
    • Marcassita FeS₂
    • Arsenopirita FeAsS
  • Òxids: són molt abundants i són la combinació de l’oxigen amb els metalls de transició. Són opacs o translúcids, densos, durs i amb brillantor adamantina o semimetàl·lica:
    • Cuprita Cu₂O
    • Períclasi MgO
    • Hematites Fe₂O₃
    • Magnetita Fe₃O₄
    • Corindó Al₂O₃
    • Cassiterita SnO₂
    • Rutil TiO₂
    • Ilmenita FeTiO₃
    • Cromita FeCr₂O₄
    • Espinel·la MgAl₂O₄
    • Pirolusita MnO₂
    • Uraninita UO₂
  • Hidròxids: formats per un catió coordinat amb O i OH- i de baixa densitat. Són típics de medis de baixa temperatura (zones alteració hidrotermal, o de meteorització). Formen estructures iòniques i riques en metalls fàcils d’alliberar:
    • Brucita Mg(OH)₂
    • Goethita FEOOH
    • Bauxita ALOOH
  • Sulfats: aquest grup es caracteritza per contenir anions (SO₄)^_2- en enllaç iònic amb cations, fet que els dona una alta solubilitat (fins i tot a baixa temperatura). Es classifiquen en anhidres (grup anhidrita CaSO₄, grup barita BaSO₄, celestina SrSO₄ i anglesita PbSO₄) o hidratats (guix CaSO₄*2H₂O, epsomita)
  • Nitrats: si contenen un anió (NO₃)^–. Són minerals solubles, ja que l’enllaç amb el catió és iònic. Ex. nitre KNO₃ (base per a la pòlvora)
  • Borats: on es formen enllaços iònics entre els cations Na, Ca, K, Sr, Fe, Mg i un anió BO₄ i BO₃
  • Altres: fosfats (apatita), arseniats, vanadats (vanadat d’urani), molibdats i wolframats

Classificació genètica

La gran varietat composicional i estructural dels minerals resulta en condicions concretes de cristal·lització. A continuació es classifiquen segons el seu ambient de formació:

• Roques plutòniques: els minerals constituents s’han format a partir de la cristal·lització d’un magma. La majoria dels minerals són silicats, però també hi ha carbonats: quars, feldspat potàssic, plagiòclasi, nefelina, moscovita, biotita, amfíbols, piroxens, turmalina, granats, olivina
• Roques metamòrfiques: són minerals metamòrfics aquells que nucleen i creixen gràcies a un increment de la pressió i la temperatura: amfíbols, piroxens, feldspat, quars, moscovita, biotita, clorita, andalusita, sil·limanita, cianita, estaurolita, talc, granats
• Roques sedimentàries: inclouen roques que la seva formació està associada a processos exògens, això inclou les roques detrítiques (acumulació de sediments i fragments de roques preexistents), carbonatades, evaporítiques, bioquímiques. Aquesta varietat genètica implica que les roques sedimentàries contenen tots els minerals formats també en altres condicions. A més les roques sedimentàries poden estar formades per un únic mineral, per exemple el guix, la calcita (calcària), halita, etc…
  • Roques detrítiques: qualsevol mineral, tot i que destaquen els silicats, com el quars i els minerals de les argiles
  • Roques carbonatades: calcita, dolomia i aragonita
  • Roques evaporítiques: halita, silvita, carnal·lita, guix, anhidrita
• Zones d’alteració hidrotermal on l’aigua calenta i la composició de les roques determinen els minerals que precipiten. Es formen silicats: clorita, serpentina, epidota i quars

Fluids hidrotermals, associats a aigües residuals magmàtiques. En aquests casos destaca la formació d’òxids (hematites) i sulfurs (cinabri, magnetita, esfalerita, galena, pirrotita, calcopirita, i pirita)

Usos dels minerals

En aquesta taula es poden observar alguns dels usos de minerals: