Feldespato

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Diagrama de fase de composición de los diferentes minerales que constituyen la solución sólida feldspar.

Los feldespatos son un grupo de minerales de tectosilicato de aluminio formadores de rocas, que también contienen otros cationes como sodio, calcio, potasio o bario. Los miembros más comunes del grupo de los feldespatos son los feldespatos plagioclasa (sodio-calcio) y los feldespatos alcalinos (potasio-sodio). Los feldespatos constituyen aproximadamente el 60 % de la corteza terrestre y el 41 % de la corteza continental en peso.

Los feldespatos se cristalizan a partir del magma como rocas ígneas intrusivas y extrusivas y también están presentes en muchos tipos de rocas metamórficas. La roca formada casi en su totalidad por feldespato plagioclasa cálcico se conoce como anortosita. Los feldespatos también se encuentran en muchos tipos de rocas sedimentarias.

Composiciones

El grupo de minerales de feldespato consta de tectosilicatos, minerales de silicato en los que los iones de silicio están unidos por iones de oxígeno compartidos para formar una red tridimensional. Las composiciones de los elementos principales en los feldespatos comunes se pueden expresar en términos de tres miembros finales:

potassium feldspar (K-spar) endmember KAlSi₃O₈
albite endmember NaAlSi₃O₈
anorthite endmember CaAl₂Si₂O₈

Las soluciones sólidas entre el feldespato K y la albita se denominan feldespato alcalino. Las soluciones sólidas entre albita y anortita se denominan plagioclasa o, más propiamente, plagioclasa feldespato. Solo se produce una solución sólida limitada entre el feldespato K y la anortita, y en las otras dos soluciones sólidas, la inmiscibilidad se produce a temperaturas comunes en la corteza terrestre. La albita se considera tanto una plagioclasa como un feldespato alcalino.

La proporción de feldespato alcalino a feldespato de plagioclasa, junto con la proporción de cuarzo, es la base para la clasificación QAPF de las rocas ígneas. La plagioclasa rica en calcio es el primer feldespato que cristaliza a partir de un magma que se está enfriando, pero la plagioclasa se vuelve cada vez más rica en sodio a medida que continúa la cristalización. Esto define la serie continua de reacciones de Bowen. El feldespato K es el feldespato final que cristaliza del magma.

Feldespatos alcalinos

Los feldespatos alcalinos se agrupan en dos tipos: los que contienen potasio en combinación con sodio, aluminio o silicio; y aquellos donde el potasio es reemplazado por bario. El primero de estos incluye:

ortoclasa (monoclinica) KAlSi₃O₈
sanidina (monoclinica) (K,Na)AlSi₃O₈
microcline (triclinic) KAlSi₃O₈
anorthoclase (triclinic) (Na,K)AlSi₃O₈

Los feldespatos de potasio y sodio no son perfectamente miscibles en la masa fundida a bajas temperaturas, por lo tanto, las composiciones intermedias de los feldespatos alcalinos ocurren solo en ambientes de temperaturas más altas. La sanidina es estable a las temperaturas más altas y la microclina a las más bajas. La pertita es una textura típica en el feldespato alcalino, debido a la disolución de composiciones contrastantes de feldespato alcalino durante el enfriamiento de una composición intermedia. Las texturas pertíticas en los feldespatos alcalinos de muchos granitos pueden verse a simple vista. Las texturas micropertíticas en los cristales son visibles con un microscopio óptico, mientras que las texturas criptopertíticas solo se pueden ver con un microscopio electrónico.

Feldespato amónico

La budingtonita es un feldespato de amonio con la fórmula química: NH₄AlSi₃O₈. Es un mineral asociado a la alteración hidrotermal de los minerales primarios de feldespato.

Feldespatos de bario

Los feldespatos de bario se forman como resultado de la sustitución de potasio por bario en la estructura mineral. Los feldespatos de bario a veces se clasifican como un grupo separado de feldespatos y, a veces, se clasifican como un subgrupo de feldespatos alcalinos.

Los feldespatos de bario son monoclínicos e incluyen lo siguiente:

celsiano BaAl₂Si₂O₈
hyalophane (K,Ba)(Al,Si)₄O₈

Feldespatos de plagioclasa

Los feldespatos plagioclasa son triclínicas. Sigue la serie de plagioclasa (con el porcentaje de anortita entre paréntesis):

albite (0 a 10) NaAlSi₃O₈
oligoclase (10 a 30) (Na,Ca)(Al,Si)AlSi₂O₈
andesina (30 a 50) NaAlSi
₃O
₈– CaAl
₂Si
₂O
₈
labradorita (50 a 70) (Ca,Na)Al(Al,Si)Si₂O₈
bytownite (70 a 90) (NaSi,CaAl)AlSi₂O₈
anorthita (90 a 100) CaAl₂Si₂O₈

Las composiciones intermedias de plagioclasa feldespato también pueden disolverse en dos feldespatos de composición contrastante durante el enfriamiento, pero la difusión es mucho más lenta que en el feldespato alcalino, y los intercrecimientos resultantes de dos feldespatos suelen ser de grano demasiado fino para ser visibles con microscopios ópticos. Las brechas de inmiscibilidad en las soluciones sólidas de plagioclasa son complejas en comparación con la brecha en los feldespatos alcalinos. El juego de colores visible en algunos feldespatos de composición labradorita se debe a laminillas de exsolución de grano muy fino conocidas como intercrecimiento de Bøggild. La gravedad específica en la serie de plagioclasas aumenta de albita (2,62) a anortita (2,72–2,75).

Estructura

La estructura de un cristal de feldespato se basa en tetraedros de aluminosilicato. Cada tetraedro consta de un ion de aluminio o silicio rodeado por cuatro iones de oxígeno. Cada ion de oxígeno, a su vez, es compartido por un tetraedro vecino para formar una red tridimensional. La estructura se puede visualizar como cadenas largas de tetraedros de aluminosilicato, a veces descritas como cadenas de cigüeñal porque su forma está torcida. Cada cadena del cigüeñal se une a las cadenas del cigüeñal vecinas para formar una red tridimensional de anillos fusionados de cuatro miembros. La estructura está lo suficientemente abierta para que los cationes (típicamente sodio, potasio o calcio) encajen en la estructura y proporcionen un equilibrio de carga.

Diagrama mostrando parte de una cadena crankshaft de feldspar
Estructura de cristal Feldspar vista a lo largo del eje c
Estructura de cristal Feldspar vista a lo largo del eje
Estructura de cristal Feldspar vista a lo largo del eje b

Etimología

El nombre feldespato deriva del alemán Feldspat, un compuesto de las palabras Feld ("field") y Escupida ("copos"). Spat se ha utilizado durante mucho tiempo como la palabra para "una roca que se divide fácilmente en escamas"; Feldspat se introdujo en el siglo XVIII como un término más específico, refiriéndose quizás a su aparición común en rocas encontradas en campos (Urban Brückmann, 1783) o a su aparición como "campos" dentro del granito y otros minerales (René-Just Haüy, 1804). El cambio de Spat a -spar estuvo influenciado por la palabra inglesa spar, que significa un mineral no opaco con buena escisión. Feldespático se refiere a los materiales que contienen feldespato. La ortografía alternativa, feldespato, ha caído en desuso. El término 'felsic', que significa minerales de color claro como el cuarzo y los feldespatos, es un acrónimo derivado de feldspar y silica, sin relación con el ortografía obsoleta 'feldespato'.

Meteorización

La meteorización química de los feldespatos se produce por hidrólisis y produce minerales arcillosos, como ilita, esmectita y caolinita. La hidrólisis de los feldespatos comienza cuando el feldespato se disuelve en agua, lo que ocurre mejor en soluciones ácidas o básicas y peor en soluciones neutras. La velocidad a la que se meteorizan los feldespatos está controlada por la rapidez con que se disuelven. El feldespato disuelto reacciona con los iones H⁺ o OH⁻ y precipita las arcillas. La reacción también produce nuevos iones en solución, con la variedad de iones controlados por el tipo de feldespato que reacciona.

La abundancia de feldespatos en la corteza terrestre significa que las arcillas son productos de meteorización muy abundantes. Alrededor del 40% de los minerales en las rocas sedimentarias son arcillas, y las arcillas son los minerales dominantes en las rocas sedimentarias más comunes, las rocas de barro. También son un componente importante de los suelos. El feldespato que ha sido reemplazado por arcilla se ve calcáreo en comparación con los granos de feldespato no meteorizados más cristalinos y vítreos.

Los feldespatos, especialmente los feldespatos de plagioclasa, no son muy estables en la superficie terrestre debido a su alta temperatura de formación. Esta falta de estabilidad es la razón por la cual los feldespatos se degradan fácilmente a arcillas. Debido a esta tendencia a meteorizarse fácilmente, los feldespatos no suelen ser frecuentes en las rocas sedimentarias. Las rocas sedimentarias que contienen grandes cantidades de feldespato indican que el sedimento no sufrió mucha meteorización química antes de ser enterrado. Esto significa que probablemente fue transportado una distancia corta en condiciones frías y/o secas que no promovieron la meteorización, y que fue enterrado rápidamente por otros sedimentos. Las areniscas con grandes cantidades de feldespato se denominan arcosas.

Producción y usos

En 2010 se produjeron alrededor de 20 millones de toneladas de feldespato, principalmente en tres países: Italia (4,7 Mt), Turquía (4,5 Mt) y China (2 Mt).

El feldespato es una materia prima común utilizada en la fabricación de vidrio, cerámica y, hasta cierto punto, como relleno y diluyente en pintura, plásticos y caucho. En la fabricación de vidrio, la alúmina de feldespato mejora la dureza, la durabilidad y la resistencia del producto a la corrosión química. En la cerámica, los álcalis del feldespato (óxido de calcio, óxido de potasio y óxido de sodio) actúan como fundentes, lo que reduce la temperatura de fusión de una mezcla. Los fundentes se derriten en una etapa temprana del proceso de cocción, formando una matriz vítrea que une los otros componentes del sistema. En los EE. UU., alrededor del 66 % del feldespato se consume en la fabricación de vidrio, incluidos los envases de vidrio y la fibra de vidrio. La cerámica (incluidos los aisladores eléctricos, los artículos sanitarios, la alfarería, la vajilla y los azulejos) y otros usos, como los rellenos, representaron el resto.

Bon Ami, que tenía una mina cerca de Little Switzerland, Carolina del Norte, usaba feldespato como abrasivo en sus limpiadores. La Little Switzerland Business Association dice que la mina McKinney fue la mina de feldespato más grande del mundo y Carolina del Norte fue el mayor productor. El feldespato se había descartado en el proceso de extracción de mica hasta que William Dibbell envió un producto de primera calidad a la empresa de Ohio Golding and Sons alrededor de 1910.

En las ciencias de la tierra y la arqueología, los feldespatos se utilizan para la datación con potasio y argón, la datación con argón y argón y la datación por luminiscencia.

En octubre de 2012, el rover Mars Curiosity analizó una roca que resultó tener un alto contenido de feldespato.

Imágenes

Specimen of rare plumbian (lead-rich) feldspar
Encaramado en cristalizado, feldspar blanco es un cristal acuático de 4 cm de alto
Feldspar y Moonstone, de Sonora, México
Cristal Schorl en un racimo de cristales de feldespar euhedral
Primera vista de rayos X del suelo marciano —feldspar, piroxenas, olivine revelado (Rover de curiosidades en "Rocknest", 17 de octubre de 2012).
Anorthosite lunar ferroso #60025 (plagioclase feldspar). Recopilado por Apolo 16 de las tierras altas lunares cerca de Descartes Crater. Esta muestra se muestra actualmente en el Museo Nacional de Historia Natural de Washington, D.C.

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