Geología

Grado y Doble Grado. Curso 2022/2023.

TÉCNICAS DE CARACTERIZACIÓN MINERAL - 800779

Curso Académico 2022-23

Datos Generales

SINOPSIS

COMPETENCIAS

Generales
CG1. Reconocer y utilizar teorías, paradigmas, conceptos y principios propios de la Geología.
CG2. Analizar, sintetizar y resumir información de manera crítica.
CG3. Recoger e integrar diversos tipos de datos y observaciones con el fin de comprobar hipótesis.
CG4. Aplicar conocimientos para abordar y resolver problemas geológicos usuales o desconocidos.
CG5. Valorar la necesidad de la integridad intelectual y de los códigos de conducta profesionales.
CG6. Identificar objetivos y responsabilidades individuales y colectivas, y actuar en consecuencia.
CG7. Reconocer los puntos de vista y opiniones de los otros técnicos e integrar información multidisciplinar para resolver problemas geológicos.
CG8. Desarrollar las destrezas necesarias para ser autónomo y para el aprendizaje continuo a lo largo de toda la vida: autodisciplina, autodirección, trabajo independiente, gestión del tiempo, y destrezas de organización.
CG9. Identificar objetivos para el desarrollo personal, académico y profesional y trabajar para conseguirlos.
CG10. Desarrollar un método de estudio y trabajo adaptable y flexible.
CG11. Reseñar la bibliografía utilizada en los trabajos de forma adecuada.
CG12. Preparar, procesar, interpretar y presentar datos geológicos usando las técnicas cualitativas y cuantitativas adecuadas, así como los programas informáticos apropiados.
CG13. Utilizar Internet de manera crítica como herramienta de comunicación y fuente de información.
CG14. Comprender y utilizar diversas fuentes de información (textuales, numéricas, verbales, gráficas).
CG15. Transmitir adecuadamente la información geológica de forma escrita, verbal y gráfica para diversos tipos de audiencias.
Transversales
CT1. Adquirir capacidad de análisis y síntesis
CT2. Demostrar razonamiento crítico y autocrítico
CT3. Adquirir capacidad de organización, planificación y ejecución
CT4. Adquirir la capacidad de comunicarse de forma oral y escrita en la lengua nativa
CT5. Adquirir la capacidad de comunicarse en una lengua extranjera
CT6. Adquirir capacidad de gestión de la información
CT7. Adquirir la capacidad para la resolución de problemas
CT8. Adquirir la capacidad para la toma de decisiones y de dirección de recursos humanos
CT9. Adquirir la capacidad de trabajo autónomo o en equipo
CT10. Adquirir la capacidad para desenvolverse en un contexto internacional y multicultural
CT11. Adquirir habilidades en las relaciones interpersonales
CT12. Adquirir capacidad para el aprendizaje autónomo
CT13. Adquirir la capacidad para adaptarse a nuevas situaciones
CT14. Demostrar creatividad e iniciativa y espíritu emprendedor
CT15. Demostrar motivación por la calidad en el desarrollo de sus actividades
CT16. Adquirir sensibilidad hacia temas medioambientales
CT17. Reconocer la diversidad y la multiculturalidad
Específicas
CE3. Capacidad para identificar y caracterizar las propiedades de los diferentes materiales y procesos geológicos usando métodos geológicos.
CE4. Capacidad para relacionar las propiedades de la materia con su estructura. Saber identificar y caracterizar los materiales geológicos mediante técnicas instrumentales, así como determinar los procesos que originan su formación y sus aplicaciones.
CE5. Capacidad para analizar la distribución y la estructura de diferentes tipos de materiales y procesos geológicos a diferentes escalas en el tiempo y en el espacio. Saber utilizar las técnicas de correlación y su interpretación.
CE7. Capacidad para conocer las técnicas para identificar fósiles y saber usarlos en la interpretación y datación de los medios sedimentarios antiguos.
CE14. Capacidad para valorar los problemas de selección de muestras, exactitud, precisión e incertidumbre durante la recogida, registro y análisis de datos de campo y de laboratorio.
CE15. Capacidad para obtener, recoger, almacenar, analizar y representar muestras, utilizando las técnicas adecuadas de campo, laboratorio y gabinete.
CE16. Capacidad para obtener, procesar, interpretar y presentar datos usando las técnicas cualitativas y cuantitativas adecuadas, así como los programas informáticos apropiados
CE18. Capacidad para realizar e interpretar mapas geológicos y geocientíficos y otros modos de representación (columnas, cortes geológicos, etc.).
CE19. Capacidad para realizar el trabajo de campo y laboratorio de manera responsable y segura, prestando la debida atención a la evaluación de los riesgos, los derechos de acceso, la legislación sobre salud y seguridad, y el impacto del mismo en el medioambiente.
Otras
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
- Conocer los fenómenos de interacción de las diferentes tipos de radiación electromagnética y partículas con la materia
- Conocer los métodos de preparación de muestras para su análisis
- Conocer el fundamento y las principales aplicaciones de las técnicas de identificación y caracterización de materiales más habituales en el área de geología como son: difracción de rayos X (XRD), microscopia electrónica de barrido (SEM/EDX), análisis térmico (TG/DTA/DSC), espectroscopía infrarroja (FTIR) y Raman y las principales técnicas de análisis químico (fluorescencia de rayos X (XRF), microsonda electrónica, ICP-OES, ICP-MS, etc.)
- Elección de las técnicas adecuadas para la resolución de diferentes problemas de caracterización de materiales geológicos, aunando las técnicas tradicionales como la microscopía óptica con las descritas en el apartado anterior
- Interpretar datos analíticos obtenidas a partir de las técnicas descritas

ACTIVIDADES DOCENTES

Clases teóricas
La docencia teórica se organiza en dos clases semanales de 55 minutos de duración, en las que se explican los contenidos teóricos mediante la impartición de lecciones magistrales y discusiones dirigidas por parte del profesor. Estas sesiones pueden ser impartidas, si es necesario mediante "TEAMS".
Clases prácticas
Realización de las actividades programadas para desarrollar los contenidos prácticos propuestos.
Realización de un informe en un caso real utilizando al menos tres técnicas de la estudiadas en grupo, para ello los estudiantes tendrán que utilizar la Unidad de Técnicas Geológicas.
Laboratorios
Visita a los laboratorios de preparación de muestras del Dpto. de Mineralogía y Petrología y a la Unidad de Técnicas Geológicas adscrita al CAI de Ciencias de la Tierra y Arqueometría
Presentaciones
Presentación del trabajo grupal al final del semestre con exposición de metodología y principales resultados.
Otras actividades
Resolución de cuestionarios en línea

Presenciales

4,5

Semestre

2

Breve descriptor:

Se estudiarán las principales técnicas de identificación y carácterización de materiales geológicos y la preparación de las muestras para ser analizadas. Las técnicas serán: difracción de rayos X, microscopía electrónica debarrido, espectrocopía IR, análisis térmico y una introducción a las técnicas de análisis químico.

Requisitos

Se recomienda conocimientos básicos de Cristalografía, Mineralogía y Química.

Objetivos

- Conocer y aplicar las técnicas de identificación y caracterización de materiales.
- Comprender e interpretar los datos obtenidos con las diferentes técnicas.
- Relacionar e integrar los resultados de las distintas técnicas e interpretar su significado en el contexto mineralógico y geológico.
- Resolver un caso práctico

Contenido

Contenidos TEÓRICOS:
I. INTRODUCCIÓN
Tema 1. Revisión de materia cristalina. Clasificación de las técnicas de identificación y caracterización mineral. Instrumentos analíticos. Criterios de selección de las técnicas de identificación mineral.
Tema 2. Radiación electromagnética (RE) y espectro electromagnético. Propiedades de la RE. Fenómenos de interacción de la RE con la materia cristalina. La radiación X (RX). Obtención de los RX: tubo de RX y espectro de radiaciones emitido por un tubo de RX. Fenómenos de interacción de los RX con la materia: Filtros β.

II. PREPARACIÓN DE MUESTRAS
Tema 3. Preparación de muestras: recogida, molienda y almacenamiento. Disolución de muestras. Métodos de separación mineral: Separación magnética y Separación mediante líquidos densos.

III. MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN MINERAL
Tema 4. Teoría de difracción. Dirección de la radiación difractada: Ecuaciones de Laue; La ley de Bragg; La red recíproca y la esfera de reflexión de Ewald. Intensidad de la radiación difractada: Factor de dispersión atómico; Factor de estructura; Corrección de los datos de intensidad. Simetría de los efectos de difracción. Extinciones sistemáticas. Determinación del grupo espacial.
Tema 5. Técnicas de difracción de rayos X (DRX). Técnicas de monocristal: Métodos estacionarios y Métodos móviles; Difractómetro de monocristal. El método del polvo policristalino: Difractómetro de polvo; Bases de datos estructurales; Aplicaciones generales y especiales del método del polvo policristalino. Otras técnicas difractométricas: Difracción de electrones (DE); Difracción de neutrones (DN).
Tema 6. Técnicas térmicas: Análisis termodiferencial (ATD); Termogravimetría (TG); Calorimetría diferencial de barrido (DSC). Otras técnicas térmicas: Difracción de RX en cámaras de alta y baja temperatura. Fundamentos. Aplicaciones.
Tema 7. Técnicas microscópicas: Microscopía electrónica de transmisión (MET) y de barrido (MEB). Otras técnicas microscópicas. Fundamentos. Aplicaciones.
Tema 8. Técnicas espectroscópicas: Espectroscopía Infrarroja (IR) y Raman. Fundamentos. Aplicaciones.
Tema 9. Técnicas de análisis químico: Fluorescencia de Rayos X (FRX), Microsonda Electrónica (EMPA) y otras técnicas de análisis químico elemental.

Contenidos PRÁCTICOS:

TÉCNICAS DIFRACTOMÉTRICAS
Práctica 1. Análisis cualitativo mediante DRX: Identificación de fases cristalinas mediante el Método de Hanawalt.
Práctica 2. Análisis cualitativo mediante DRX: Utilización de paquetes informáticos de identificación de fases cristalinas: DIFFRAC.EVA de Bruker.
Práctica 3. Análisis cuantitativo mediante difracción de rayos X a un mineral conocido: Cálculo de constantes reticulares. Determinación del tipo de red.
Práctica 4. Determinación de la composición de una solución sólida a partir de diagramas de DRX.
TÉCNICAS MICROSCÓPICAS
Práctica 5. Análisis de imágenes de microscopía electrónica de barrido y transmisión y espectros EDX.
TÉCNICAS TÉRMICAS Y ESPECTROSCÓPICAS
Práctica 6. Determinación cualitativa de los procesos minerales en función de la temperatura.
Práctica 7. Determinación cuantitativa de los procesos minerales en función de la temperatura: transiciones de fase, deshidrataciones, descomposiciones, etc.
Práctica 8. Identificación de grupos aniónicos en espectros de FTIR.

CASO PRÁCTICO que consistirá en la realización de un informe y presentación escrita y oral del mismo en grupo de una muestra elegida por los integrantes del grupo y que no formará parte de ningún TFG, trabajando en el laboratorio de preparación de muestras y la Unidad de Técnicas Geológicas (CAI de Ciencias de la Tierra y Arqueometría, UCM). 

Evaluación

La evaluación se basará en ejercicios y actividades realizados durante el curso en las distintas partes de la asignatura, en la entrega y exposición de un informe y en exámenes teóricos y prácticos.
La calificación final será la suma de los siguientes apartados:
• 5% por asistencia y participación activa a clases de Teoría y Prácticas. Control mediante firma.
• 5% por entrega de actividades y ejercicios durante el curso.
• 20% por la realización de un “caso de estudio” mediante la realización de un informe y su presentación oral en el CAI de Técnicas Geológicas.
• 70% por el Examen Teórico-Práctico en Junio (Igual peso teoría y prácticas). Durante el curso se realizarán tres pruebas objetivas que permitirán liberar esa parte de la materia si la nota obtenida es > 6.
Las tres primeras calificaciones se sumarán a la del examen siempre que la nota de este sea igual o superior a 4 puntos.

Bibliografía

• Albella J.M.; Cintas, A.M.; Miranda, T; Serratosa, J.M. (coord.) (1999) Introducción a la ciencia de los materiales: Técnicas de preparación y caracterización. Col. Textos Universitarios, vol. 20. Ed. CSIC. 954 pp.
• Artioli, G. (2010) Scientific Methods and Cultural Heritage. Ed. Oxford University Press. 536 pp.
• Bermúdez Polonio, J. (1981) Métodos de difracción de rayos X: principios y aplicaciones. Ed. Pirámide. 462 pp.
• Bish, D:L: & Post J.E. (Ed.) (1989) Modern powder diffraction. Reviews in Mineralogy, vol. 20. Ed. M.S.A. 369 pp.
• Buseck, P.R. (Ed.) (1992) Minerals and reactions at the atomic scale: transmisión electron microscopy. Reviews in Mineralogy, vol. 27. Ed. M.S.A. 508 pp.
• Faraldos, M. y Goberna, C. (Eds.) (2012) Técnicas de análisis y caracterización de materiales. Ed. C.S.I.C. 1024 pp.
• Farmer, V.C. (Ed.) (1974) The infrared spectra of minerals. Mineralogical Society Monograph, vol. 4. Ed. M.S.A. 539 pp.
• González, R.; Pareja, R. Y Ballesteros, C. (1991) Microscopía Electrónica. Ed. Eudema. 158 pp.
• Hawthorne, F.C. (Ed.) (1988) Spectroscopic methods in Mineralogy and Geology. Reviews in Mineralogy, vol. 18. Ed. M.S.A. 698 pp.
• Todor, D.N. (1976) Thermal Analysis of Minerals. Ed. Abacus Press. 256 pp.
• Zussman, J. (Ed.) (1977) Physical methods in determinative Mineralogy. 2ª Ed. Ed. Academic Press. 720 pp.

Otra información relevante

Si el desarrollo del curso 2021-22 se viese afectado por medidas conducentes a la no presencialidad, se procederá a la adaptación de la Ficha Docente para su tránsito a la docencia y evaluación en línea, adoptando medidas similares a las recogidas en las Adenda de la asignatura del curso 2019-20.

Estructura

MódulosMaterias
PROFESIONALTÉCNICAS GEOLÓGICAS

Grupos

Clases teórico y/o prácticas
GrupoPeriodosHorariosAulaProfesor
Grupo de Teoría A16/01/2023 - 17/04/2023LUNES 11:00 - 12:003202MARIA SOL LOPEZ DE ANDRES
MARTES 11:00 - 12:003202MARIA SOL LOPEZ DE ANDRES


Prácticas de Laboratorio
GrupoPeriodosHorariosAulaProfesor
Grupo de Prácticas A116/01/2023 - 17/04/2023MARTES 12:00 - 14:00Seminario 4MARIA SOL LOPEZ DE ANDRES