Feldspato

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Feldspato (às vezes escrito felspato) é um grupo de minerais tectosilicatos de alumínio formadores de rocha, também contendo outros cátions, como sódio, cálcio, potássio ou bário. Os membros mais comuns do grupo dos feldspatos são os feldspatos plagioclásio (sódio-cálcio) e os feldspatos álcalis (potássio-sódio). Os feldspatos constituem cerca de 60% da crosta terrestre e 41% da crosta continental da Terra em peso.

Os feldspatos cristalizam do magma como rochas ígneas intrusivas e extrusivas e também estão presentes em muitos tipos de rochas metamórficas. A rocha formada quase inteiramente por feldspato plagioclásio cálcico é conhecida como anortosito. Os feldspatos também são encontrados em muitos tipos de rochas sedimentares.

Composições

O grupo feldspar de minerais consiste em tectossilicatos, minerais silicatos em que os íons de silício estão ligados por íons de oxigênio compartilhados para formar uma rede tridimensional. As composições de elementos importantes em feldspar comuns podem ser expressas em termos de três membros finais:

feldspar de potássio (K-spar) membro final KAlSi₃O₈
albite endmember NaAlSi₃O₈
anorthite endmember CaAl₂Si₂O₈

As soluções sólidas entre K-feldspar e albite são chamadas de feldspar alcalino. As soluções sólidas entre o albite e o anorthite são chamadas de plagioclase, ou, mais adequadamente, feldspar plagioclase. Apenas uma solução sólida limitada ocorre entre K-feldspar e anorthite, e nas duas outras soluções sólidas, a imiscibilidade ocorre a temperaturas comuns na crosta da Terra. Albite é considerado tanto uma plagioclase quanto feldspar alcalino.

A proporção de feldspar alcalino para feldspar plagioclase, juntamente com a proporção de quartzo, é a base para a classificação QAPF de rocha ígnea. A plagioclase rica em cálcio é o primeiro feldspar a cristalizar do magma de resfriamento, mas a plagioclase torna-se cada vez mais rica em sódio à medida que a cristalização continua. Isso define a série de reação de Bowen contínua. K-feldspar é o feldspar final para cristalizar do magma.

Feldspatos alcalinos

Os feldspatos alcalinos são agrupados em dois tipos: aqueles que contêm potássio em combinação com sódio, alumínio ou silício; e aqueles onde o potássio é substituído por bário. O primeiro deles inclui:

ortoclase (monoclínica) KAlSi₃O₈
sanidina (monoclínica) (K,Na)₃O₈
microclina (triclínica) KAlSi₃O₈
anorthoclase (triclínica) (Na,K)₃O₈

Os feldspatos de potássio e de sódio não são perfeitamente miscíveis no fundido a baixas temperaturas, portanto composições intermediárias dos feldspatos alcalinos ocorrem apenas em ambientes de temperaturas mais altas. A sanidina é estável nas temperaturas mais altas e a microclina nas mais baixas. A pertita é uma textura típica do feldspato alcalino, devido à exsolução de composições contrastantes de feldspato alcalino durante o resfriamento de uma composição intermediária. As texturas pertíticas nos feldspatos alcalinos de muitos granitos podem ser vistas a olho nu. Texturas micropertíticas em cristais são visíveis em um microscópio óptico, enquanto texturas criptopertíticas podem ser vistas apenas em um microscópio eletrônico.

Feldspato de amônio

Buddingtonita é um feldspato de amônio com a fórmula química: NH₄AlSi₃O₈. É um mineral associado à alteração hidrotérmica dos minerais primários do feldspato.

Feldspatos de bário

Os feldspatos de bário formam-se como resultado da substituição do bário pelo potássio na estrutura mineral. Os feldspatos de bário são às vezes classificados como um grupo separado de feldspatos e às vezes são classificados como um subgrupo de feldspatos alcalinos.

Os feldspatos de bário são monoclínicos e incluem o seguinte:

Celsian Bam₂Si₂O₈
Hialoficina (K,Ba) (Al,Si)₄O₈

Feldspatos plagioclásio

Os feldspatos plagioclásio são triclínicos. A série plagioclásio segue (com porcentagem de anortita entre parênteses):

albite (0 a 10) NaAlSi₃O₈
oligoclase (10 a 30) (Na,Ca) (Al,Si)₂O₈
andesina (30 a 50) NaAlSi
₃O
₈– CaAl
₂Si
₂O
₈
labradorite (50 a 70) (Ca,Na)Al(Al,Si)Si₂O₈
(70 a 90) (NaSi,CaAl)AlSi₂O₈
anorite (90 a 100) Ca.₂Si₂O₈

Composições intermediárias de feldspar plagioclase também podem exsolver a dois feldspatos de composição contrastante durante o resfriamento, mas a difusão é muito mais lenta do que em feldspar alcalino, e os intergrowths de dois-feldspatos resultantes normalmente são muito granulados para serem visíveis com microscópios ópticos. As lacunas de imiscibilidade nas soluções sólidas plagioclase são complexas em comparação com a lacuna nos feldspars alcalinos. O jogo de cores visíveis em alguns feldspar de composição labradorite é devido a lamelas de exsolução muito finas conhecidas como intergrowth Bøggild. A gravidade específica na série plagioclase aumenta de albite (2,62) para anorite (2,72-2,75).

Estrutura

A estrutura de um cristal de feldspato é baseada em tetraedros de aluminossilicato. Cada tetraedro consiste em um íon de alumínio ou silício rodeado por quatro íons de oxigênio. Cada íon de oxigênio, por sua vez, é compartilhado por um tetraedro vizinho para formar uma rede tridimensional. A estrutura pode ser visualizada como longas cadeias de tetraedros de aluminossilicato, às vezes descritas como correntes de virabrequim porque seu formato é torcido. Cada corrente do virabrequim se liga às correntes do virabrequim vizinhas para formar uma rede tridimensional de anéis fundidos de quatro membros. A estrutura é aberta o suficiente para que cátions (normalmente sódio, potássio ou cálcio) se encaixem na estrutura e forneçam equilíbrio de carga.

Diagrama mostrando parte de uma cadeia crankshaft de feldspar
Estrutura de cristal Feldspar vista ao longo do eixo c
Estrutura de cristal Feldspar vista ao longo de um eixo
Estrutura de cristal Feldspar vista ao longo do eixo b

Etimologia

O nome feldspato deriva do alemão Feldspat, um composto das palavras Feld ("campo") e Spat ("floco"). Spat tem sido usada há muito tempo como a palavra para “uma rocha facilmente quebrada em flocos”; Feldspat foi introduzido no século XVIII como um termo mais específico, referindo-se talvez à sua ocorrência comum em rochas encontradas em campos (Urban Brückmann, 1783) ou à sua ocorrência como "campos" dentro do granito e outros minerais (René-Just Haüy, 1804). A mudança de Spat para -spar foi influenciada pela palavra inglesa spar, que significa um mineral não opaco com boa clivagem. Feldspático refere-se a materiais que contêm feldspato. A grafia alternativa, felspar, caiu em desuso. O termo 'félsico', que significa minerais de cor clara, como quartzo e feldspatos, é um acrônimo derivado de feldspar e silica, sem relação com o ortografia obsoleta 'felspato'.

Intemperismo

O clima químico de feldspatos acontece por hidrólise e produz minerais de argila, incluindo analfabetos, esmetrio e kaolinita. A hidrólise de feldspars começa com a dissolução de feldspar na água, o que acontece melhor em soluções ácidas ou básicas e menos bem em soluções neutras. A velocidade em que os feldspars são intemperados é controlada pela rapidez com que são dissolvidos. feldspar dissolvido reage com H⁺ ou OH^{- Sim.} íons e precipita argilas. A reação também produz novos íons em solução, com a variedade de íons controlados pelo tipo de feldspar reagindo.

A abundância de feldspatos na crosta terrestre significa que as argilas são produtos de intemperismo muito abundantes. Cerca de 40% dos minerais nas rochas sedimentares são argilas e as argilas são os minerais dominantes nas rochas sedimentares mais comuns, as rochas lamacentas. Eles também são um componente importante dos solos. O feldspato que foi substituído por argila parece calcário em comparação com grãos de feldspato mais cristalinos e vítreos, não intemperizados.

Os feldspatos, especialmente os feldspatos plagioclásio, não são muito estáveis na superfície da Terra devido à sua alta temperatura de formação. Esta falta de estabilidade é a razão pela qual os feldspatos são facilmente transformados em argilas. Devido a esta tendência de sofrer alterações facilmente, os feldspatos geralmente não são predominantes em rochas sedimentares. Rochas sedimentares que contêm grandes quantidades de feldspato indicam que o sedimento não sofreu muito intemperismo químico antes de ser soterrado. Isto significa que provavelmente foi transportado por uma curta distância em condições frias e/ou secas que não promoveram intemperismo e que foi rapidamente soterrado por outros sedimentos. Arenitos com grandes quantidades de feldspato são chamados de arcóseos.

Aplicativos

O feldspato é uma matéria-prima comum usada na fabricação de vidro, cerâmica e, até certo ponto, como enchimento e extensor em tintas, plásticos e borracha. Nos EUA, cerca de 66% do feldspato é consumido na fabricação de vidro, incluindo recipientes de vidro e fibra de vidro. Cerâmicas (incluindo isolantes elétricos, louças sanitárias, louças e azulejos) e outros usos, como enchimentos, representaram o restante.

Vidro: Feldspar fornece ambos K₂O e Na₂O para fluxing, e Al₂O₃ e CaO como estabilizadores. Como uma fonte importante de Al₂O₃ para a fabricação de vidro, feldspar é valorizado por seu baixo ferro e conteúdo mineral refratário, um baixo custo por unidade de Al₂O₃, sem volatiles e sem desperdício.

Cerâmica: Os feldspatos são usados na indústria cerâmica como fundente para formar uma fase vítrea nos corpos durante a queima e, assim, promover a vitrificação. Eles também são usados como fonte de álcalis e alumina em esmaltes. A composição do feldspato utilizado em diferentes formulações cerâmicas varia dependendo de vários fatores, incluindo as propriedades de cada classe, as outras matérias-primas e os requisitos dos produtos acabados. Contudo, as adições típicas incluem: talheres, 15% a 30% de feldspato; porcelanas elétricas de alta tensão, 25% a 35%; louças sanitárias, 25%; azulejo, 0% a 10%; e porcelana dentária até 80% de feldspato.

Ciências da terra: Nas ciências da terra e na arqueologia, os feldspatos são usados para datação por potássio-argônio, datação argônio-argônio e datação por luminescência.

Uso menor: alguns produtos de limpeza domésticos (como Bar Keepers Friend) usam feldspato para proporcionar uma ação abrasiva suave.

Produção

O USGS estimou a produção global de feldspato em 2020 em 26 milhões de toneladas, sendo os quatro principais países produtores: China 2 milhões de toneladas; Índia 5 milhões de toneladas; Itália 4 milhões; Turquia 7,6 milhões de toneladas.

Notas comerciais

As análises mineralógicas e químicas típicas de três tipos comerciais usados em cerâmica são:

Nome do produto	Norfloat K	Forshammar	FFF K6
Pais	Noruega	Suécia	Finlândia
Empresa produtora	Cabo	Sibelco[nl]	Sibelco

Albite, %	23	40	41
Microcline, %	71	23	37
Anorto, %	3	- Não.	4
Quartzo %	3	33	8

SiO₂, %	65.9	75,7	67.9
Al.₂O₃, %	18.6	14.1	18.3
Fe₂O₃, %	0,07	0,15	0,11
TiO₂, %	- Não.	0,02	0,01
CaO, %	0	0.30	0.70
MgO, %	- Não.	0,10	0,01
KK₂O, %	1,8	3.8	6.4
Nao₂O, %	2.9	5.	5.5
LOI, %	0,2	0,5	0,2

Extraterrestre

Em outubro de 2012, o rover Curiosity encontrou alto conteúdo de feldspato em uma rocha de Marte.

Imagens

Espécimes de feldspar de ameixa raro (rico de chumbo)
feldspar branco cristalizado, com um cristal aquamarine de 4 cm vertical sobre ele
Feldspar e moonstone, de Sonora, México
Um conjunto de cristais de feldspar euhedral com um cristal de schorl
Primeira visão de raio-X do solo marciano—feldspar, piroxenes, olivine revelou (Rover de curiosidade em "Rocknest", 17 de outubro de 2012).
Anorthosite ferroso Lunar #60025 (plagioclase feldspar). Coletado por Apollo 16 das Terras Altas Lunares perto de Descartes Crater. Esta amostra está atualmente em exposição no Museu Nacional de História Natural em Washington, D.C.

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