Plagioclásio

Plagioclásio é uma série de minerais tectosilicatos (silicatos estruturais) dentro do grupo do feldspato. Em vez de se referir a um mineral específico com uma composição química específica, o plagioclásio é uma série contínua de soluções sólidas, mais apropriadamente conhecida como série plagioclásio feldspato. Isso foi mostrado pela primeira vez pelo mineralogista alemão Johann Friedrich Christian Hessel (1796-1872) em 1826. A série varia de membros finais de albita a anortita (com respectivas composições NaAlSi₃O₈ para CaAl₂Si₂O₈), onde os átomos de sódio e cálcio podem substituir uns aos outros na estrutura cristalina do mineral. O plagioclásio em amostras manuais é frequentemente identificado por sua geminação de cristal polissintético ou "ranhura de registro" efeito.

Plagioclásio é um importante mineral constituinte da crosta terrestre e, consequentemente, uma importante ferramenta de diagnóstico em petrologia para identificar a composição, origem e evolução de rochas ígneas. O plagioclásio também é um importante constituinte das rochas nas terras altas da Lua. A análise dos espectros de emissão térmica da superfície de Marte sugere que o plagioclásio é o mineral mais abundante na crosta de Marte.

Seu nome vem do grego antigo πλάγιος ( plágios) 'oblíquo' e κλάσις (klásis) 'fratura', em referência às suas duas clivagens ângulos.

Propriedades

Plagioclásio é o grupo mineral mais comum e abundante na crosta terrestre. Parte da família de minerais do feldspato, é abundante em rochas ígneas e metamórficas, e também é comum como mineral detrítico em rochas sedimentares. Não é um único mineral, mas é uma solução sólida de dois membros finais, albita ou feldspato sódico (NaAlSi₃O ₈) e anortita ou feldspato de cálcio (CaAl ₂Si₂O₈). Estes podem estar presentes no plagioclásio em qualquer proporção, desde anortita pura até albita pura. A composição do plagioclásio pode, portanto, ser escrita como Na_1−xCa_xAl_1+xSi_3−xO₈ onde x varia de 0 para albita pura a 1 para anortita pura. Esta série de soluções sólidas é conhecida como série plagioclásio. A composição de uma amostra específica de plagioclásio é habitualmente expressa como a% molar de anortita na amostra. Por exemplo, o plagioclásio que é 40% em mol de anortita seria descrito como plagioclásio An40.

A capacidade da albita e da anortita de formar soluções sólidas em qualquer proporção a temperaturas elevadas reflete a facilidade com que o cálcio e o alumínio podem substituir o sódio e o silício na estrutura cristalina do plagioclásio. Embora um íon cálcio tenha uma carga de +2, versus +1 para um íon sódio, os dois íons têm quase o mesmo raio efetivo. A diferença de carga é acomodada pela substituição acoplada de alumínio (carga +3) por silício (carga +4), sendo que ambos podem ocupar locais tetraédricos (cercados por quatro íons de oxigênio). Isto contrasta com o potássio, que tem a mesma carga que o sódio, mas é um íon significativamente maior. Como resultado da diferença de tamanho e carga entre o potássio e o cálcio, existe uma lacuna de miscibilidade muito grande entre a anortita e o feldspato potássico, (KAlSi ₃O₈), o terceiro membro final comum do feldspato formador de rocha. O feldspato potássico forma uma série de soluções sólidas com a albita, devido às cargas idênticas dos íons sódio e potássio, que é conhecida como série do feldspato alcalino. Assim, quase todo o feldspato encontrado na Terra é plagioclásio ou feldspato alcalino, com as duas séries se sobrepondo para a albita pura. Quando uma composição de plagioclásio é descrita pela sua % molar de anortita (como An40 no exemplo anterior), presume-se que o restante é albita, com apenas um componente minoritário de feldspato potássico.

O plagioclásio de qualquer composição compartilha muitas características físicas básicas, enquanto outras características variam suavemente com a composição. A dureza Mohs de todas as espécies de plagioclásio é de 6 a 6,5, e a clivagem é perfeita em [001] e boa em [010], com os planos de clivagem encontrando-se em um ângulo de 93 a 94 graus. É deste ângulo de clivagem ligeiramente oblíquo que o plagioclásio recebe o seu nome, Grego Antigo plágios (πλάγιος 'oblíquo') + klásis (κλάσις 'fratura'). O nome foi introduzido por August Breithaupt em 1847. Há também um decote pobre em [110] raramente visto em amostras manuais.

O brilho é vítreo a perolado e a diafaneidade é transparente a translúcida. A tenacidade é frágil e a fratura é irregular ou concoidal, mas a fratura raramente é observada devido à forte tendência do mineral de clivar. Em baixa temperatura, a estrutura cristalina pertence ao sistema triclínico, grupo espacial P1 Cristais bem formados são raros e são mais comumente sódico em composição. Amostras bem formadas são tipicamente fragmentos de clivagem. Cristais bem formados são tipicamente laminados ou tabulares paralelos a [010].

O plagioclásio é geralmente de cor branca a branco-acinzentada, com uma ligeira tendência de as amostras mais ricas em cálcio serem mais escuras. As impurezas raramente podem tingir o mineral de esverdeado, amarelado ou vermelho-carne. O ferro férrico (Fe³⁺) dá uma cor amarelo pálido no feldspato plagioclásio de Lake County, Oregon. A gravidade específica aumenta suavemente com o teor de cálcio, de 2,62 para albita pura a 2,76 para anortita pura, e isso pode fornecer uma estimativa útil da composição se medida com precisão. O índice de refração também varia suavemente de 1,53 a 1,58 e, se medido cuidadosamente, também fornece uma estimativa útil da composição.

Plagioclásio mostra quase universalmente uma geminação polissintética característica que produz estrias de geminação em [010]. Essas estrias permitem distinguir o plagioclásio do feldspato alcalino. Plagioclásio muitas vezes também exibe geminação Carlsbad, Baveno e Manebach Law.

Membros da série Plagioclásio

A composição de um feldspato plagioclásio é normalmente denotada por sua fração total de anortita (%An) ou albita (%Ab). Existem vários feldspatos plagioclásio nomeados que ficam entre a albita e a anortita na série. A tabela a seguir mostra suas composições em termos de porcentagens constituintes de anortita e albita.

Minerais de Plagioclase e suas composições

Nome	%2Si2O8	% NaAlSi3O8	Imagem
Anorthite	90–100	10–0
Por cidade	70–90	30–10
O quê?	50–70	50–30
Andesine.	30–50	70–50
Oligoclas	10–30	90–70
Albite	0–10	100–90

A distinção entre estes minerais não pode ser feita facilmente no campo. A composição pode ser determinada aproximadamente pela gravidade específica, mas a medição precisa requer testes químicos ou ópticos. A composição em uma montagem de grãos triturados pode ser obtida pelo método Tsuboi, que produz uma medição precisa do índice de refração mínimo que, por sua vez, fornece uma composição precisa. Em seções delgadas, a composição pode ser determinada pelos métodos Michel Lévy ou Carlsbad-albita. O primeiro depende da medição precisa do índice mínimo de refração, enquanto o último depende da medição do ângulo de extinção sob um microscópio polarizador. O ângulo de extinção é uma característica óptica e varia com a fração de albita (%Ab).

Membros finais

• Anorthite foi nomeado por Gustav Rose em 1823 de grego Um... (não) + O quê? ('straight'), literalmente 'oblique', referindo-se à sua cristalização triclínica. Anorthite é um mineral comparativamente raro, mas ocorre nas rochas plutônicas básicas de algumas suites calc-alcalinas orogênicas.
• Albite é nomeado do latim Albus, em referência à sua cor branca excepcionalmente pura. O nome foi aplicado pela primeira vez por Johan Gottlieb Gahn e Jöns Jacob Berzelius em 1815. É um mineral relativamente comum e importante para fazer rochas associado aos tipos de rocha mais ricos em sílica, em veias hidrotérmicas, com fácies verde-esquecistas rochas metamórficas, e em diques pegmatitas, muitas vezes como a variedade Cleavelandite e associado com minerais mais raros como turmalina e berila.

Membros intermediários

Os membros intermediários do grupo plagioclásio são muito semelhantes entre si e normalmente não podem ser distinguidos exceto pelas suas propriedades ópticas. A gravidade específica em cada membro (albita 2,62) aumenta 0,02 por aumento de 10% na anortita (2,75).

• Bytownite, nomeado em homenagem ao antigo nome de Ottawa, Ontário, Canadá—Bytown— é um mineral raro ocasionalmente encontrado em rochas mais básicas.

• Labradorite é o feldspar característico dos tipos de rocha mais básicos, como gabbro ou basalto. Labradorite frequentemente mostra uma exibição iridescente de cores devido à luz refração dentro das lamelas do cristal. É nomeado após Labrador, onde é um constituinte do anorthosite igneous rock intrusivo que é composto quase inteiramente de plagioclase. Uma variedade de labradorite conhecida como espectrolite é encontrada na Finlândia.
• Andesine é um mineral característico de rochas como diorite que contêm uma quantidade moderada de sílica e vulcões relacionados, como andesite.
• Oligoclase é comum em granito e monzonite. O nome oligoclase é derivado do grego Olígos (pequeno, leve) + Klásis ('fratura'), em referência ao fato de que seu ângulo de clivagem difere significativamente de 90°. O termo foi usado pela primeira vez por Breithaupt em 1826. Sunstone é principalmente oligoclase (às vezes albite) com flocos de hematita.

Petrogénese

Plagioclásio é o principal mineral contendo alumínio em rochas máficas formadas a baixa pressão. Normalmente é o primeiro e mais abundante feldspato a cristalizar a partir de um magma primitivo em resfriamento. A anortita tem um ponto de fusão muito mais alto que a albita e, como resultado, o plagioclásio rico em cálcio é o primeiro a cristalizar. O plagioclásio torna-se mais enriquecido em sódio à medida que a temperatura cai, formando uma série contínua de reações de Bowen. No entanto, a composição com a qual o plagioclásio cristaliza também depende dos outros componentes do fundido, por isso não é por si só um termômetro confiável.

O liquidus do plagioclásio (a temperatura na qual o plagioclásio começa a cristalizar) é de cerca de 1.215 °C (2.219 °F) para o basalto olivina, com uma composição de 50,5% em peso de sílica; 1.255 °C (2.291 °F) em andesita com um teor de sílica de 60,7% em peso; e 1.275 °C (2.327 °F) em dacito com um teor de sílica de 69,9% em peso. Estes valores são para magma seco. O liquidus é bastante reduzido pela adição de água, e muito mais para o plagioclásio do que para os minerais máficos. O eutético (mistura de fusão mínima) para uma mistura de anortita e diopsídeo muda de 40% em peso de anortita para 78% em peso de anortita à medida que a pressão do vapor de água vai de 1 bar para 10 kbar. A presença de água também desloca a composição do plagioclásio cristalizado para a anortita. O eutético para esta mistura úmida cai para cerca de 1.010 °C (1.850 °F).

O plagioclásio cristalizado é sempre mais rico em anortita do que o fundido a partir do qual ele cristaliza. Este efeito plagioclásio faz com que o fundido residual seja enriquecido em sódio e silício e empobrecido em alumínio e cálcio. No entanto, a cristalização simultânea de minerais máficos que não contêm alumínio pode compensar parcialmente o esgotamento do alumínio. Na rocha vulcânica, o plagioclásio cristalizado incorpora a maior parte do potássio do fundido como oligoelemento.

Novos cristais de plagioclásio nucleam apenas com dificuldade e a difusão é muito lenta dentro dos cristais sólidos. Como resultado, à medida que o magma esfria, o plagioclásio cada vez mais rico em sódio é geralmente cristalizado nas bordas dos cristais de plagioclásio existentes, que retêm seus núcleos mais ricos em cálcio. Isso resulta no zoneamento composicional do plagioclásio em rochas ígneas. Em casos raros, o plagioclásio apresenta zoneamento reverso, com uma borda mais rica em cálcio em um núcleo mais rico em sódio. O plagioclásio às vezes também mostra zoneamento oscilatório, com as zonas flutuando entre composições ricas em sódio e ricas em cálcio, embora isso geralmente seja sobreposto a uma tendência geral de zoneamento normal.

Classificação das rochas ígneas

A plagioclase é muito importante para a classificação de rochas ígneas cristalinas. Geralmente, quanto mais sílica estiver presente na rocha, menos os minerais mafiosos e mais ricos em sódio a plagioclase. Alkali feldspar aparece como o conteúdo de sílica se torna alto. Sob a classificação QAPF, a plagioclase é um dos três minerais-chave, juntamente com feldspar de quartzo e alcalino, usado para fazer a classificação inicial do tipo de rocha. As rochas igneas de baixa sílica são divididas em rochas dioritas com plagioclase rica em sódio (An<50) e rochas gabbbbbbbbbéricas com plagioclase rica em cálcio (An>50). Anorthosite é uma rocha intrusiva composta de pelo menos 90% plagioclase.

A albita é um membro final das séries alcalina e plagioclásio. No entanto, está incluído na fração feldspato alcalina da rocha na classificação QAPF.

Em rochas metamórficas

Plagioclásio também é comum em rochas metamórficas. Plagioclásio tende a ser albita em rochas metamórficas de baixo grau, enquanto oligoclásio a andesina são mais comuns em rochas metamórficas de médio a alto grau. A rocha metacarbonática às vezes contém anortita bastante pura.

Em rochas sedimentares

O feldspato representa entre 10 e 20 por cento dos grãos estruturais dos arenitos típicos. O feldspato alcalino é geralmente mais abundante do que o plagioclásio no arenito porque os feldspatos alcalinos são mais resistentes ao intemperismo químico e mais estáveis, mas o arenito derivado de rocha vulcânica contém mais plagioclásio. O plagioclásio sofre desgaste relativamente rápido em minerais argilosos, como a esmectita.

Na descontinuidade de Mohorovičić

A descontinuidade de Mohorovičić, que define a fronteira entre a crosta terrestre e o manto superior, é considerada a profundidade onde o feldspato desaparece da rocha. Embora o plagioclásio seja o mineral contendo alumínio mais importante na crosta, ele se decompõe sob a alta pressão do manto superior, com o alumínio tendendo a ser incorporado ao clinopiroxênio como a molécula de Tschermak (CaAl₂SiO₆) ou em jadeíta NaAlSi₂O₆. A uma pressão ainda mais elevada, o alumínio é incorporado na granada.

Exsolução

Em temperaturas muito altas, o plagioclásio forma uma solução sólida com o feldspato potássico, mas esta se torna altamente instável no resfriamento. O plagioclásio se separa do feldspato potássico, um processo denominado exsolução. A rocha resultante, na qual finas faixas de plagioclásio (lamelas) estão presentes no feldspato potássico, é chamada pertita.

A solução sólida entre a anortita e a albita permanece estável a temperaturas mais baixas, mas acaba se tornando instável à medida que a rocha se aproxima da temperatura ambiente da superfície. A exsolução resultante resulta em intercrescimentos lamelares e outros muito finos, normalmente detectados apenas por meios sofisticados. No entanto, a exsolução na faixa de composição de andesita a labradorita às vezes produz lamelas com espessuras comparáveis ao comprimento de onda da luz visível. Isto funciona como uma rede de difração, fazendo com que a labradorita mostre o belo jogo de cores conhecido como chatoyance.

Usos

Além de sua importância para os geólogos na classificação de rochas ígneas, o plagioclásio tem uso prático como agregado de construção, como pedra ornamental e em pó como enchimento em tintas, plásticos e borracha. O plagioclásio rico em sódio é utilizado na fabricação de vidro e cerâmica.

O anortosito poderá algum dia ser importante como fonte de alumínio.