Biotita

La biotita es un grupo común de minerales filosilicatos dentro del grupo de la mica, con la fórmula química aproximada K(Mg,Fe)₃AlSi₃O₁₀(F,OH)₂. Se trata principalmente de una serie de soluciones sólidas entre la annita con extremo de hierro y la flogopita con extremo de magnesio; los miembros finales más aluminosos incluyen siderofilita y eastonita. La biotita fue considerada como una especie mineral por la Asociación Mineralógica Internacional hasta 1998, cuando se cambió su estado a un grupo de minerales. El término biotita todavía se usa para describir micas oscuras no analizadas en el campo. La biotita fue nombrada por J.F.L. Hausmann en 1847 en honor al físico francés Jean-Baptiste Biot, quien realizó las primeras investigaciones sobre las muchas propiedades ópticas de la mica.

Los miembros del grupo de las biotitas son silicatos laminares. El hierro, el magnesio, el aluminio, el silicio, el oxígeno y el hidrógeno forman láminas que están débilmente unidas por iones de potasio. El término "mica de hierro" se usa a veces para biotita rica en hierro, pero el término también se refiere a una forma micácea escamosa de hematites, y el término de campo Lepidomelane para biotita rica en hierro no analizada evita esta ambigüedad. La biotita también se denomina a veces "mica negra" a diferencia de "mica blanca" (moscovita): ambos se forman en las mismas rocas y, en algunos casos, uno al lado del otro.

Propiedades

Al igual que otros minerales de mica, la biotita tiene una división basal muy perfecta y consta de láminas flexibles, o láminas, que se desprenden con facilidad. Presenta un sistema cristalino monoclínico, con cristales tabulares a prismáticos con una evidente terminación en pinacoide. Tiene cuatro caras de prisma y dos caras de pinacoide para formar un cristal pseudohexagonal. Aunque no se ve fácilmente debido a la hendidura y las láminas, la fractura es desigual. Aparece de color verdoso a marrón o negro, e incluso amarillo cuando se desgasta. Puede ser transparente a opaco, tiene un brillo vítreo a nacarado y una veta gris-blanca. Cuando los cristales de biotita se encuentran en grandes trozos, se denominan "libros" porque se asemejan a libros con páginas de muchas hojas. El color de la biotita suele ser negro y el mineral tiene una dureza de 2,5 a 3 en la escala de dureza mineral de Mohs.

La biotita se disuelve tanto en soluciones acuosas ácidas como alcalinas, con las tasas de disolución más altas a pH bajo. Sin embargo, la disolución de biotita es altamente anisotrópica con superficies de borde de cristal (h k0) que reaccionan de 45 a 132 veces más rápido que las superficies basales (001).

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  Sábanas de biotita descarada.

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  Muestra de biotita grueso con muchas hojas.

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  Cristal biotite exhibiendo forma pseudohexagonal.

Propiedades ópticas

En sección delgada, la biotita exhibe un relieve moderado y un color marrón o marrón verdoso pálido a profundo, con pleocroísmo de moderado a fuerte. La biotita tiene una alta birrefringencia que puede quedar parcialmente enmascarada por su profundo color intrínseco. Bajo luz polarizada cruzada, la biotita exhibe una extinción aproximadamente paralela a las líneas de división, y puede tener una extinción característica del arce a vista de pájaro, una apariencia moteada causada por la distorsión de las láminas flexibles del mineral durante la molienda de la sección delgada.. Las secciones basales de biotita en secciones delgadas suelen tener una forma aproximadamente hexagonal y generalmente aparecen isotrópicas bajo luz polarizada cruzada.

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  Biotite (en marrón) y muscovite en una sección delgada de ortogneiss bajo luz polarizada plana.

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  Biotite en sección delgada bajo luz cruzada.

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  Sección basal de biotita, con inclusiones rutiles como aguja, en la sección delgada bajo luz polarizada plana.

Estructura

Al igual que otras micas, la biotita tiene una estructura cristalina descrita como TOT-c, lo que significa que está compuesta de capas paralelas de TOT unidas débilmente entre sí por cationes (c). Las capas TOT a su vez consisten en dos láminas tetraédricas (T) fuertemente unidas a las dos caras de una única lámina octaédrica (O). Es el enlace iónico relativamente débil entre las capas TOT lo que le da a la biotita su división basal perfecta.

Las láminas tetraédricas consisten en tetraedros de sílice, que son iones de silicio rodeados por cuatro iones de oxígeno. En la biotita, uno de cada cuatro iones de silicio se reemplaza por un ion de aluminio. Cada uno de los tetraedros comparte tres de sus cuatro iones de oxígeno con los tetraedros vecinos para producir una lámina hexagonal. El ion de oxígeno restante (el ion de oxígeno apical) está disponible para unirse a la lámina octaédrica.

La hoja octaédrica en biotita es una hoja trioctaédrica que tiene la estructura de una hoja del mineral brucita, siendo el magnesio o el hierro ferroso los cationes habituales. Los oxígenos apicales toman el lugar de algunos de los iones de hidroxilo que estarían presentes en una lámina de brucita, uniendo fuertemente las láminas tetraédricas a la lámina octaédrica.

Las láminas tetraédricas tienen una fuerte carga negativa, ya que su composición general es AlSi₃O₁₀^5-. La lámina trioctaédrica tiene una carga positiva, ya que su composición a granel es M₃(OH)₂⁴⁺ (M representa un ion divalente como hierro ferroso o magnesio) La capa TOT combinada tiene una carga negativa residual, ya que su composición a granel es M₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂⁻. La carga negativa restante de la capa TOT es neutralizada por los iones de potasio de la capa intermedia.

Debido a que los hexágonos en las hojas T y O tienen un tamaño ligeramente diferente, las hojas se distorsionan ligeramente cuando se unen en una capa TOT. Esto rompe la simetría hexagonal y la reduce a simetría monoclínica. Sin embargo, la simetría hexaédrica original es discernible en el carácter pseudohexagonal de los cristales de biotita.

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  Vista de la estructura de la hoja tetraedral de la biotita. Los iones de oxígeno apical son de color rosa.

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  Vista de la estructura trioctaedral de la hoja de biotita. Los sitios de unión para el oxígeno apical se muestran como esferas blancas. Las esferas rojas son iones hidroxidos.

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  Vista de la estructura de hoja trioctaedral de mica enfatizando magnesio o sitios de hierro

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  Vista de la estructura biotita mirando la superficie de una sola capa

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  Vista de la estructura biotita mirando a lo largo de las hojas

Ocurrencia

Los miembros del grupo de las biotitas se encuentran en una amplia variedad de rocas ígneas y metamórficas. Por ejemplo, la biotita se encuentra en la lava del Monte Vesubio y en el complejo intrusivo Monzoni de los Dolomitas occidentales. La biotita del granito tiende a ser más pobre en magnesio que la biotita que se encuentra en su equivalente volcánico, la riolita. La biotita es un fenocristal esencial en algunas variedades de lamprófiros. La biotita se encuentra ocasionalmente en grandes cristales escindibles, especialmente en vetas de pegmatita, como en Nueva Inglaterra, Virginia y Carolina del Norte, EE. UU. Otros sucesos notables incluyen Bancroft y Sudbury, Ontario, Canadá. Es un componente esencial de muchos esquistos metamórficos y se forma en composiciones adecuadas en un amplio rango de presión y temperatura. Se ha estimado que la biotita comprende hasta el 7% de la corteza continental expuesta.

Una roca ígnea compuesta casi en su totalidad por mica oscura (biotita o flogopita) se conoce como glimmerita o biotitita.

La biotita se puede encontrar asociada con su producto de alteración común, la clorita.

Los cristales individuales más grandes documentados de biotita fueron láminas de aproximadamente 7 m² (75 pies cuadrados) que se encontraron en Iveland, Noruega.

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  Biotite-bearing granite samples (pequeños minerales negros).

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  Biotite-bearing gneiss sample.

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  Muestra de Gneiss biotite y clorito (verde), un producto de alteración común de biotite.

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  Glimmerite de Namibia.

Usos

La biotita se usa ampliamente para restringir las edades de las rocas, ya sea mediante la datación con potasio-argón o la datación con argón-argón. Debido a que el argón escapa fácilmente de la estructura cristalina de la biotita a altas temperaturas, estos métodos pueden proporcionar solo edades mínimas para muchas rocas. La biotita también es útil para evaluar el historial de temperatura de las rocas metamórficas, porque la partición del hierro y el magnesio entre la biotita y el granate es sensible a la temperatura.