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2.6. Estabilidad e inestabilidad mineral

Estabilidad mineral

Un mineral es estable en unas determinadas condiciones fisicoquímicas. Cuando se sobrepasan estos límites, el mineral se transforma en otro mineral o se funde.

Las principales variables de las que depende la estabilidad de un mineral son:

  • La temperatura. Si es muy alta, puede llegar a fundir el mineral. La temperatura puede modificar la estructura mineral y facilitar las reacciones con otros compuestos.
  • La presión. Si la presión es alta, puede cambiar la estructura del mineral obteniéndose minerales más densos.
  • Ambiente químico. Los compuestos que rodean al mineral pueden reaccionar con él.

Un mineral se ha formado en unas condiciones ambientales fisicoquímicas muy concretar, por lo que si estas condiciones varían, los minerales se transforman en otros que sean estables en las nuevas condiciones. Según la energía que se requiera para que tenga lugar una reacción, de un mineral, se pueden distinguir:

  • Mineral estable.
  • Mineral metaestable.
  • Mineral inestable.

Cuanto mayor sea la energía necesaria para que se produzca una reacción, mayor será la estabilidad del mineral.

Diagramas de fases

Un diagrama de fase es la representación gráfica del comportamiento de los diferentes estados de la materia (sólidos, líquidos y gases), en función de algunas variables (presión, temperatura).

Un diagrama de fases indica qué mineral es estable en unas determinadas condiciones de presión y temperatura.

Por ejemplo, el diagrama de fases del agua representa los tres estados en que se puede encontrar el agua, y los intervalos de presión y temperatura en los que es estable cada uno de ellos.

Maaarta, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

  • Se denomina punto triple al punto en el que coexisten las tres fases del agua (sólido, líquido y gas), que estaría a 0,01ºC y 0,006 atmósferas. Es decir, este punto está casi a 0ºC y a una presión unas 167 veces más baja que la atmosférica (1 atmósfera).
  • La curva de congelación es la que señala las condiciones de presión y temperatura en la que coexisten el agua sólida (hielo) y gas (vapor de agua).
  • La curva de presión de vapor es la que señala las condiciones de presión y temperatura en la que coexisten el agua líquida y gas (vapor de agua).
  • Al final de la curva de presión entre líquido y gas, está el punto crítico (a unos 374ºC y 218 atmósferas de presión). Aquí se pasa a tener un fluido supercrítico, que no será ni líquido ni gas, sino la suma de ambos y tendrá unas propiedades físicas intermedias. Estas condiciones con una temperatura y presión tan alta se da en los volcanes submarinos terrestres y en los planetas gaseosos gigantes.

Ya se vieron ejemplos de diagramas de fases al tratar el polimorfismo:

Canarias, Junio de 2018, opción A, cuestión 3

3). Según lo que se observa en este diagrama, contesta las siguientes preguntas y razona las respuestas (1 punto):

a). ¿Qué fases minerales cabe esperar encontrar en el Manto terrestre a 1200º C de Temperatura y 18 GPa de Presión? y ¿a 1400ºC de Temperatura y 22 GPa de Presión? (0.5 puntos).

b). Teniendo en cuenta que el límite entre el Manto Superior y el Manto Inferior en la Tierra se sitúa en torno a los 660 kilómetros de profundidad, ¿qué cambio importante debe ocurrir a esta profundidad, teniendo en cuenta que la Temperatura que existe a la profundidad de 660 kilómetros es de unos 1800ºC? (0.5 puntos).

Canarias, Junio de 2019, opción A, cuestión 3

3) En el diagrama de esta pregunta se representan la curva de fusión del Fe-Ni con un pequeño porcentaje de S (línea azul discontinua) y la curva del gradiente geotérmico de La Tierra (línea roja continua) deducidas para el núcleo terrestre. A partir del mismo, responde las siguientes preguntas (1 punto):

a) Explica el estado físico del núcleo externo y del núcleo interno (0,5 puntos)

b) ¿A través de qué método se ha conocido el estado físico de los materiales que constituyen el interior de la Tierra? Razona tu respuesta (0,5 puntos)

La Rioja, Junio de 2017, opción B, cuestión 2a

2. a) (0,5 puntos) Explica qué es un diagrama de fases y su utilidad en la mineralogía.

Canarias, Junio de 2017, opción A, pregunta 3

3). Observa el siguiente diagrama de fases y responde a las preguntas que se plantean a continuación.

a). Sabiendo que la fosterita es rica en Mg y la fayalita en Fe ¿Cuál de los dos minerales se formará en condiciones de menor temperatura?.

b) Partiendo de un magma que tiene una composición de 40% de fosterita, determinar el rango de composición, en términos de componente de fosterita, de los cristales de olivino formados hasta la total desaparición del magma.

Canarias, Julio de 2021, pregunta A3

A3) El diagrama de fase adjunto representa los campos de estabilidad de jadeíta, albita, cuarzo, coesita y un líquido. A partir de su observación contesta las siguientes cuestiones, razonando las respuestas (1 punto):

a) Una roca metamórfica formada a 1100º C de temperatura y 4 GPa de Presión contiene dos de estos minerales ¿de cuáles se trata? ¿Por qué? (0,5 puntos)
b) ¿Cuál de todos estos minerales es estable en las condiciones de presión de la superficie de la Tierra? ¿Por qué? (0,5 puntos)

Canarias, Julio de 2021, pregunta B3

En la figura adjunta se representa el diagrama de fusión del KAlSi3O8 en función de la Presión y de la Temperatura. A partir de su observación contesta las siguientes cuestiones, razonando las respuestas (1 punto):

a) ¿Qué mineral de KAlSi3O8 coexistirá con un líquido a la presión inferior a 2 GPa? ¿Por qué? (0,5 puntos)
b) ¿Qué mineral se formará a 1400º C de temperatura y a 4 GPa de presión? ¿Por qué? (0,5 puntos)

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