Introducción
Los minerales son los pilares fundamentales de la Geología, constituyendo la materia prima de todas las rocas que forman la corteza terrestre. Se definen como sólidos naturales, inorgánicos, con una composición química definida (dentro de ciertos límites) y una estructura atómica interna ordenada, lo que determina sus propiedades físicas y su forma cristalina.
El estudio de los minerales se bifurca en dos grandes vertientes esenciales:
- Minerales Petrogenéticos: Aquellos que, por su abundancia, definen la composición y clasificación de las rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias (ej. Cuarzo, Feldespatos).
- Minerales de Interés Económico: Aquellos que, por sus propiedades o concentración, son objeto de explotación industrial (ej. Cobre, Oro, Yeso, Carbón).
En el marco de la LOMLOE, este tema es crucial para el desarrollo de la Competencia STEM (CE.BG.6), al profundizar en la estructura de la materia y la relación entre composición y propiedades; y la Competencia Ecosocial (CE.BG.4), al abordar la génesis, distribución y gestión sostenible de los recursos geológicos.
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1. Los minerales petrogenéticos
Se denominan petrogenéticos a los minerales que, por su relativa abundancia, son formadores de rocas. Se clasifican en minerales esenciales (los que definen el tipo de roca, como el Cuarzo y los Feldespatos en el Granito) y minerales accesorios (presentes en pequeñas cantidades, pero útiles para la datación o clasificación, como el Zircón o la Turmalina).
La clasificación se realiza tradicionalmente por su composición aniónica dominante, siendo los Silicatos el grupo más importante de la corteza.
1.1. Clasificación de Minerales Petrogenéticos por Grupo Aniónico
| Grupo Mineralógico | Fórmula Aniónica | Ejemplos Clave (Petrogenéticos) | Rocas donde dominan |
| SILICATOS | Feldespatos (, Plagioclasas, Micas, Olivino | Ígneas y Metamórficas (90% corteza) | |
| ÓXIDOS e HIDRÓXIDOS | Cuarzo (Magnetita (), Hematites (), Goethita | Sedimentarias (hematites, goethita), Ígneas accesorias (magnetita) | |
| CARBONATOS | Calcita (), Dolomita ( | Sedimentarias (Calizas), Metamórficas (Mármol) | |
| SULFATOS | Yeso (CaSO₄·2H₂O) | Sedimentarias (Evaporitas) | |
| HALUROS | Halita (NaCl), Fluorita (CaF₂) | Sedimentarias (Evaporitas) |
1.2. Los Silicatos: Estructura y Petrogénesis
Los silicatos son los minerales más importantes, constituyendo casi el 90% de la corteza. Su unidad estructural es el tetraedro de sílice (), donde un ion Silicio se coordina con cuatro iones Oxígeno. La forma en que estos tetraedros se enlazan determina la estructura mineral y su resistencia:
- Nesosilicatos (Aislados): Ej. Olivino. Estructura más sencilla, se forman a alta temperatura (rocas ultrabásicas del Manto).
- Inosilicatos (Cadenas): Ej. Piroxenos (cadena simple) y Anfíboles (cadena doble). Típicos de rocas básicas e intermedias (Basalto, Gabro).
- Filosilicatos (Láminas): Ej. Micas (Biotita, Moscovita) y Minerales de la Arcilla. Estructura planar, causan la foliación en rocas metamórficas y son clave en rocas sedimentarias.
- Tectosilicatos (Estructura 3D): Ej. Cuarzo y Feldespatos (Ortoclasa y Plagioclasa). Máxima resistencia, se forman a menor temperatura. Constituyen la base de las rocas félsicas (Granito, Riolita).
2. Minerales y rocas de interés económico
Los recursos geológicos se refieren a cualquier material natural presente en la corteza que pueda ser extraído y utilizado por el ser humano.
2.1. Clasificación por Origen y Uso
Los minerales y rocas de interés económico se agrupan en tres categorías principales:
- Minerales Metálicos (Menas): Son minerales que contienen metales valiosos que se pueden extraer con beneficio económico.
- Menas: El mineral que contiene el metal de interés.
- Ganga: Minerales sin valor económico que acompañan a la mena.
- Ejemplos:
- Hierro: Hematites, Magnetita.
- Aluminio: Bauxita.
- Cobre: Calcopirita, Bornita.
- Plomo: Galena.
- Oro y Plata: Normalmente en estado nativo o asociados a sulfuros.
- Minerales Industriales (No Metálicos): Se utilizan por sus propiedades físicas o químicas intrínsecas, y no para extraer un metal.
- Usos:
- Construcción y Químico: Calcita (cemento y cal), Yeso (escayola), Halita (sal común), Fosfatos (fertilizantes).
- Refractarios y Aislantes: Amianto (uso restringido), Mica.
- Tecnológicos: Cuarzo (electrónica), Grafito (lubricantes, baterías).
- Usos:
- Rocas Industriales y Ornamentales: Se extraen directamente para su uso sin un procesamiento químico intensivo.
- Rocas Ornamentales: Mármol (Metamórfica de Caliza), Granito (Ígnea Plutónica), Pizarra (Metamórfica foliada), Arenisca (Sedimentaria).
- Rocas Industriales: Arcillas (cerámica, ladrillos), Gravas y Arenas (áridos para construcción).
2.2. Yacimientos Minerales: Génesis
La concentración anómala de minerales valiosos se produce por procesos geológicos específicos:
| Proceso Geológico | Tipo de Yacimiento | Minerales Típicos |
| Magmático | Cristalización fraccionada y segregación | Cromita, Platinoides, Diamante |
| Hidrotermal | Precipitación de fluidos calientes en vetas y fracturas | Oro, Plata, Cobre, Plomo, Zinc (Sulfuros) |
| Sedimentario | Concentración por gravedad o precipitación química | Yeso, Halita (Evaporitas), Hierro Banded (BIF), Fosfatos, Carbón |
| Metamórfico | Removilización y concentración por T y P | Grafito, Amianto |
| Residual/Placer | Acumulación por meteorización o transporte fluvial | Bauxita (Residual), Oro (Placeres) |
3. Recursos energéticos geológicos
Aunque los combustibles fósiles (Carbón, Petróleo, Gas) son rocas organógenas (Tema 6), su estudio se complementa con los minerales energéticos:
- Uranio (U): Minerales como la Uraninita. Se explota como fuente de energía nuclear. Se encuentra en vetas hidrotermales o depósitos sedimentarios.
- Geotermia: La energía calorífica de la Tierra, directamente relacionada con la composición mineral y el flujo de calor en la corteza (gradiente geotérmico).
Aplicación didáctica
El enfoque pedagógico debe centrarse en la sostenibilidad y la toma de decisiones informada sobre la explotación de recursos.
Competencias Específicas Clave:
- ESO (RD 217/2022): CE.BG.6 (Identificar recursos y materiales).
- Bachillerato (RD 243/2022): CE.BG.4 (Análisis integrado de riesgos y recursos y su gestión sostenible).
Ejemplo de Aplicación 1: 3º ESO – “Minerales en el Móvil”
- Metodología: Investigación y Conexión.
- Situación de Aprendizaje (SA): “¿De qué minerales y rocas está hecho nuestro smartphone? ¿Dónde se extraen y qué impacto genera su obtención?”
- Desarrollo:
- Investigación (Competencia CD): El alumnado investiga la composición de un smartphone: Tantalio (condensadores), Indio (pantalla táctil), Litio (batería), Silicio (microchip – del Cuarzo).
- Clasificación: Clasifican estos elementos y minerales: Tantalio y Litio (Metálicos, Mena), Silicio/Cuarzo (No Metálico, Industrial).
- Análisis Ecosocial: Se discute el concepto de “Minerales de Conflicto” (ej. Coltán), la dependencia tecnológica y la necesidad de reciclaje (economía circular) para reducir la presión extractiva.
- Recursos: Esquemas de composición de dispositivos electrónicos, tablas periódicas, recursos online sobre minerales críticos.
- Evaluación: Presentación de un póster digital que trace el origen mineral de al menos tres componentes tecnológicos y proponga una medida para mitigar el impacto ambiental (Ecosocial 4).
Ejemplo de Aplicación 2: 1º Bachillerato – “El Dilema de la Minería Sostenible”
- Metodología: Debate y Evaluación de Impacto (ABP).
- Situación de Aprendizaje: “Una empresa propone abrir una mina de Uranio a cielo abierto en una zona de alto valor ambiental en España (ej. Salamanca). Los alumnos, divididos en grupos (Empresa, Gobierno, Ecologistas, Población Local), deben preparar su postura y negociar una solución.”
- Desarrollo:
- Investigación Profunda (CE.BG.4): Los grupos investigan las características del Uranio (mineral energético), el proceso de extracción (lixiviación, impacto en el agua), la normativa ambiental (evaluación de impacto) y los riesgos geológicos asociados (residuos radiactivos).
- Argumentación Científica: El grupo “Empresa” debe justificar la viabilidad económica y la necesidad energética, mientras que el grupo “Ecologistas” debe presentar argumentos científicos sobre el riesgo de contaminación de acuíferos y la alteración paisajística/geológica.
- Producto Final: Simulación de un panel de debate o audiencia pública.
- Recursos: Estudios de caso reales de minería en España, legislación ambiental (Ley de Minas, Ley de Residuos), mapas geológicos (tipos de rocas presentes).
- Evaluación: Capacidad de aplicar conocimientos geológicos y ambientales para analizar un problema socioeconómico complejo y proponer soluciones equilibradas (Competencia Ciudadana y Ecosocial 4).
Conexión interdisciplinar y orientación vocacional
ÓN VOCACIONAL
- Química: La composición mineral, las reacciones de oxidación/reducción en la génesis de menas y la lixiviación de metales son conceptos fundamentales.
- Física: Las propiedades ópticas (refracción, birrefringencia) y mecánicas (dureza, exfoliación) de los minerales.
- Economía y Geografía: La distribución geográfica de los yacimientos, los precios de las materias primas y la gestión de la cadena de suministro global.
Orientación Vocacional:
- Ingeniería de Minas y Energía: Exploración, diseño de minas y gestión de recursos geológicos.
- Geología Económica: Especialización en la génesis y prospección de yacimientos minerales.
- Mineralogía y Cristalografía: Investigación en las propiedades y síntesis de nuevos materiales.
- Ingeniería Civil y Arquitectura: Uso de rocas y áridos para la construcción.
Conclusión
Los minerales petrogenéticos son la materia prima inerte sobre la que se asienta la geodinámica. Los minerales y rocas de interés económico son el motor de la civilización tecnológica, desde la sílice de los microchips hasta la caliza del cemento.
Este tema dota al alumnado de las herramientas necesarias para comprender la composición fundamental de la Tierra y, lo que es más importante, para desarrollar una visión crítica sobre la necesidad de equilibrar el desarrollo tecnológico y la creciente demanda de recursos con los principios de la sostenibilidad, la economía circular y la responsabilidad ecosocial.
Normativa y Bibliografía
- Ley Orgánica 3/2020, de 29 de diciembre (LOMLOE).
- Real Decreto 217/2022, de 29 de marzo (Enseñanzas mínimas ESO).
- Real Decreto 243/2022, de 5 de abril (Enseñanzas mínimas Bachillerato).
- Klein, C., & Dutrow, B. (2018). Manual de Mineralogía de Klein (basado en la obra de J. D. Dana). Editorial Reverté.
- Tarbuck, E. J., Lutgens, F. K., & Tasa, D. G. (Última edición). Ciencias de la Tierra: una introducción a la geología física. Pearson Educación.
- Anguita, F., y Anguita, F. J. (Última edición). Geología. Editorial Rueda.
- Instituto Geológico y Minero de España (IGME-CSIC). Recursos Minerales en España.