Biotita

Biotita é um grupo comum de minerais filossilicatos dentro do grupo da mica, com a fórmula química aproximada K(Mg,Fe)₃AlSi₃O₁₀(F,OH)₂. É principalmente uma série de soluções sólidas entre o anito de extremidade de ferro e a flogopita de extremidade de magnésio; membros finais mais aluminosos incluem siderofilita e eastonita. A biotita foi considerada uma espécie mineral pela International Mineralogical Association até 1998, quando seu status foi alterado para um mineral grupo. O termo biotita ainda é usado para descrever micas escuras não analisadas no campo. Biotita foi nomeada por J.F.L. Hausmann em 1847 em homenagem ao físico francês Jean-Baptiste Biot, que realizou pesquisas iniciais sobre as muitas propriedades ópticas da mica.

Os membros do grupo biotita são silicatos laminares. Ferro, magnésio, alumínio, silício, oxigênio e hidrogênio formam folhas que são fracamente unidas por íons de potássio. O termo "ferro mica" às vezes é usado para biotita rica em ferro, mas o termo também se refere a uma forma micácea escamosa de hematita, e o termo de campo Lepidomelane para Biotita rica em ferro não analisada evita essa ambigüidade. A biotita também é às vezes chamada de "mica negra" em oposição a "mica branca" (moscovita) – ambos se formam nas mesmas rochas e, em alguns casos, lado a lado.

Propriedades

Como outros minerais de mica, a biotita tem uma clivagem basal altamente perfeita e consiste em folhas flexíveis, ou lamelas, que se desprendem facilmente. Possui um sistema cristalino monoclínico, com cristais tabulares a prismáticos com uma óbvia terminação pinacóide. Possui quatro faces prismáticas e duas faces pinacóides para formar um cristal pseudohexagonal. Embora não seja facilmente visto por causa da clivagem e folhas, a fratura é irregular. Parece esverdeado a marrom ou preto, e até amarelo quando desgastado. Pode ser transparente a opaco, tem um brilho vítreo a perolado e uma faixa branco-acinzentada. Quando os cristais de biotita são encontrados em grandes pedaços, eles são chamados de "livros" porque se assemelham a livros com páginas de muitas folhas. A cor da biotita é geralmente preta e o mineral tem uma dureza de 2,5–3 na escala Mohs de dureza mineral.

A biotita se dissolve tanto em soluções aquosas ácidas quanto alcalinas, com as maiores taxas de dissolução em pH baixo. No entanto, a dissolução da biotita é altamente anisotrópica com superfícies de borda de cristal (h k0) reagindo 45 a 132 vezes mais rápido que as superfícies basais (001).

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  Folhas de biotite.

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  Amostra de biotite grossa com muitas folhas.

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  Cristal biotita exibindo forma pseudohexagonal.

Propriedades ópticas

Em seção delgada, a biotita apresenta relevo moderado e coloração marrom ou marrom esverdeada pálida a profunda, com pleocroísmo moderado a forte. A biotita tem uma alta birrefringência que pode ser parcialmente mascarada por sua profunda cor intrínseca. Sob luz de polarização cruzada, a biotita exibe extinção aproximadamente paralela às linhas de clivagem e pode ter a característica extinção do bordo de olho de pássaro, uma aparência manchada causada pela distorção das lamelas flexíveis do mineral durante a moagem da seção fina. Seções basais de biotita em seção fina são tipicamente de forma aproximadamente hexagonal e geralmente aparecem isotrópicas sob luz de polarização cruzada.

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  Biotite (em marrom) e muscovite em uma seção fina ortogneiss sob luz polarizada plana.

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  Biotite em seção fina sob luz poliarizada cruzada.

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  Seção basal de biotite, com inclusões rutilas semelhantes a agulhas, em seção fina sob luz polarizada plana.

Estrutura

Como outras micas, a biotita tem uma estrutura cristalina descrita como TOT-c, o que significa que é composta por camadas TOT paralelas fracamente ligadas entre si por cátions (< i>c). As camadas TOT, por sua vez, consistem em duas folhas tetraédricas (T) fortemente ligadas às duas faces de uma única folha octaédrica (O). É a ligação iônica relativamente fraca entre as camadas TOT que dá à biotita sua clivagem basal perfeita.

As folhas tetraédricas consistem em tetraedros de sílica, que são íons de silício rodeados por quatro íons de oxigênio. Na biotita, um em cada quatro íons de silício é substituído por um íon de alumínio. Cada tetraedro compartilha três de seus quatro íons de oxigênio com os tetraedros vizinhos para produzir uma folha hexagonal. O íon de oxigênio restante (o íon de oxigênio apical) está disponível para se ligar à folha octaédrica.

A folha octaédrica na biotita é uma folha trioctaédrica com a estrutura de uma folha do mineral brucita, com magnésio ou ferro ferroso sendo os cátions usuais. Os oxigênios apicais substituem alguns dos íons hidroxila que estariam presentes em uma folha de brucita, ligando as folhas tetraédricas firmemente à folha octaédrica.

Folhas tetraédricas têm uma forte carga negativa, uma vez que sua composição a granel é AlSi₃O₁₀^5-. A folha trioctaédrica tem carga positiva, pois sua composição em massa é M₃(OH)₂⁴⁺ (M representa um íon divalente como ferro ferroso ou magnésio) A camada TOT combinada tem uma carga residual negativa, pois sua composição a granel é M₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂^-. A carga negativa restante da camada TOT é neutralizada pelos íons de potássio intermediários.

Como os hexágonos nas folhas T e O são ligeiramente diferentes em tamanho, as folhas ficam ligeiramente distorcidas quando se unem em uma camada TOT. Isso quebra a simetria hexagonal e a reduz à simetria monoclínica. No entanto, a simetria hexaédrica original é perceptível no caráter pseudohexagonal dos cristais de biotita.

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  Vista da estrutura da folha tetraedral do biotite. Os íons de oxigênio apical são coloridos rosa.

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  Vista da estrutura trioctahedral da folha do biotite. Os locais de ligação para o oxigênio apical são mostrados como esferas brancas. As esferas vermelhas são íons de hidróxido.

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  Vista da estrutura trioctahedral da folha de mica enfatizando locais de magnésio ou ferro

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  Vista da estrutura biotita olhando para a superfície de uma única camada

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  Vista da estrutura biotita olhando ao longo de folhas

Ocorrência

Os membros do grupo biotita são encontrados em uma ampla variedade de rochas ígneas e metamórficas. Por exemplo, a biotita ocorre na lava do Monte Vesúvio e no complexo intrusivo Monzoni das Dolomitas ocidentais. A biotita no granito tende a ser mais pobre em magnésio do que a biotita encontrada em seu equivalente vulcânico, o riolito. A biotita é um fenocristal essencial em algumas variedades de lamprófiro. A biotita é ocasionalmente encontrada em grandes cristais cliváveis, especialmente em veios pegmatíticos, como na Nova Inglaterra, Virgínia e Carolina do Norte, EUA. Outras ocorrências notáveis incluem Bancroft e Sudbury, Ontário, Canadá. É um constituinte essencial de muitos xistos metamórficos e se forma em composições adequadas em uma ampla faixa de pressão e temperatura. Estima-se que a biotita compreende até 7% da crosta continental exposta.

Uma rocha ígnea composta quase inteiramente por mica escura (biotita ou flogopita) é conhecida como glimmerita ou biotitita.

A biotita pode ser encontrada em associação com seu produto de alteração comum, a clorita.

Os maiores cristais únicos documentados de biotita foram folhas de aproximadamente 7 m² (75 sq ft) encontradas em Iveland, Noruega.

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  Amostras de granito com base em biotite (pequenos minerais negros).

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  Amostra de gengibre de vinco.

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  Gneiss amostra com biotite e clorito (verde), um produto de alteração comum de biotite.

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  Glimmerite da Namíbia.

Usos

A biotita é usada extensivamente para determinar a idade das rochas, seja por datação por potássio-argônio ou por datação por argônio-argônio. Como o argônio escapa facilmente da estrutura cristalina da biotita em altas temperaturas, esses métodos podem fornecer apenas idades mínimas para muitas rochas. A biotita também é útil na avaliação de histórias de temperatura de rochas metamórficas, porque a partição de ferro e magnésio entre biotita e granada é sensível à temperatura.