La pirrotita ( en griego pyrrhos significa "color de llama" ) es un mineral de sulfuro de hierro con la fórmula Fe (1-x) S (x = 0 a 0,125). Es una variante no estequiométrica de FeS, el mineral conocido como troilita . La pirrotita también se llama pirita magnética , porque el color es similar a la pirita y es débilmente magnética. El magnetismo disminuye a medida que aumenta el contenido de hierro, y la troilita no es magnética. [5] La pirrotita es generalmente tabular y de color latón/bronce con un brillo metálico . El mineral se presenta con rocas ígneas máficas como las noritas , y puede formarse a partir de pirita durante procesos metamórficos . [6] La pirrotita está asociada y se extrae con otros minerales de sulfuro como pentlandita , pirita, calcopirita y magnetita , y se ha encontrado en todo el mundo.
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La pirrotita existe en varios politipos de simetría cristalina hexagonal o monoclínica ; a menudo se encuentran varios politipos dentro de la misma muestra. Su estructura se basa en la celda unitaria de NiAs . Como tal, el Fe ocupa un sitio octaédrico y los centros de sulfuro ocupan sitios prismáticos trigonales . [7] [ página necesaria ]
Los materiales con la estructura de NiAs a menudo no son estequiométricos porque carecen de hasta 1/8 de fracción de los iones metálicos, creando vacantes . Una de estas estructuras es la pirrotita-4C (Fe 7 S 8 ). Aquí "4" indica que las vacantes de hierro definen una superred que es 4 veces más grande que la celda unitaria en la dirección "C". La dirección C se elige convencionalmente paralela al eje de simetría principal del cristal; esta dirección generalmente corresponde al espaciado reticular más grande. Otros politipos incluyen: pirrotita-5C (Fe 9 S 10 ), 6C (Fe 11 S 12 ), 7C (Fe 9 S 10 ) y 11C (Fe 10 S 11 ). Cada politipo puede tener simetría monoclínica (M) o hexagonal (H), y por lo tanto algunas fuentes los etiquetan, por ejemplo, no como 6C, sino 6H o 6M dependiendo de la simetría. [2] [8] Las formas monoclínicas son estables a temperaturas inferiores a 254 °C, mientras que las formas hexagonales son estables por encima de esa temperatura. La excepción son aquellas con un alto contenido de hierro, cercanas a la composición de la troilita (47 a 50% de porcentaje atómico de hierro) que presentan simetría hexagonal. [9]
La red ideal de FeS, como la de la troilita, no es magnética. Las propiedades magnéticas varían con el contenido de Fe. Las pirrotitas hexagonales más ricas en Fe son antiferromagnéticas . Sin embargo, la Fe 7 S 8 monoclínica deficiente en Fe es ferromagnética . [10] El ferromagnetismo que se observa ampliamente en la pirrotita se atribuye, por lo tanto, a la presencia de concentraciones relativamente grandes de vacantes de hierro (hasta un 20 %) en la estructura cristalina. Las vacantes reducen la simetría del cristal. Por lo tanto, las formas monoclínicas de pirrotita son en general más ricas en defectos que las formas hexagonales más simétricas y, por lo tanto, son más magnéticas. [11] La pirrotita monoclínica experimenta una transición magnética conocida como transición de Besnus a 30 K que conduce a una pérdida de remanencia magnética. [12] La magnetización de saturación de la pirrotita es de 0,12 tesla . [13]
La pirrotita es de color cobrizo, bronce o marrón oscuro con un brillo metálico y una fractura desigual o subconcoidea. [14] La pirrotita puede confundirse con otros minerales de sulfuro cobrizos como la pirita , la calcopirita o la pentlandita . Ciertas características diagnósticas se pueden utilizar para la identificación en muestras manuales. A diferencia de otros minerales de sulfuro de color cobrizo comunes , la pirrotita es típicamente magnética (varía inversamente con el contenido de hierro). [14] En la escala de dureza de Mohs , la pirrotita varía de 3,5 a 4, [15] en comparación con 6 a 6,5 para la pirita. [16] La veta se puede utilizar cuando las propiedades entre la pirrotita y otros minerales de sulfuro son similares. La pirrotita muestra una veta de color gris oscuro a negro. [15] La pirita mostrará una veta de color negro verdoso a negro parduzco, [16] la calcopirita mostrará una veta de color negro verdoso, [17] y la pentlandita deja una veta de color marrón bronce pálido. [18] La pirrotita generalmente muestra un hábito cristalino masivo a granular , y puede mostrar cristales tabulares/prismáticos o hexagonales que a veces son iridiscentes . [14]
Las características diagnósticas en la muestra de mano incluyen: color cobrizo/bronce con una veta gris/negra, cristales tabulares o hexagonales que muestran iridiscencia, fractura subconcoidea , brillo metálico y magnético.
La pirrotita es un mineral opaco y, por lo tanto, no transmite luz. Como resultado, la pirrotita mostrará extinción cuando se la observe bajo luz polarizada plana y luz polarizada cruzada, lo que dificulta la identificación con microscopios de luz polarizada petrográfica . La pirrotita y otros minerales opacos se pueden identificar ópticamente utilizando un microscopio de luz reflejada para minerales. [19] Las siguientes propiedades ópticas [20] son representativas de secciones pulidas/puck utilizando microscopía de minerales:
La pirrotita generalmente aparece como agregados granulares anhédricos y es de color rosa crema a marrón. [20] Pleocroísmo de reflexión débil a fuerte que se puede ver a lo largo de los límites de grano. [20] La pirrotita tiene una dureza de pulido similar a la pentlandita (media), es más blanda que la pirita y más dura que la calcopirita. [20] La pirrotita no mostrará maclado ni reflexiones internas, y su fuerte anisotropía de amarillo a gris verdoso o azul grisáceo es característica. [20]
Las características diagnósticas en la sección pulida incluyen: agregados anédricos, de color rosa crema a marrón y fuerte anisotropía.
La pirrotita es un constituyente traza bastante común de las rocas ígneas máficas , especialmente las noritas . Se presenta como depósitos de segregación en intrusiones estratificadas asociadas con pentlandita, calcopirita y otros sulfuros. Es un constituyente importante de la intrusión de Sudbury ( cráter de impacto de meteorito de 1,85 Ga de antigüedad en Ontario , Canadá), donde se presenta en masas asociadas con mineralización de cobre y níquel. [9] También se presenta en pegmatitas y en zonas metamórficas de contacto . La pirrotita suele ir acompañada de pirita, marcasita y magnetita.
La pirrotita requiere tanto hierro como azufre para formarse. [6] El hierro es el cuarto elemento más abundante en la corteza continental de la Tierra (abundancia promedio de 5,63 % o 56.300 mg/kg en la corteza), [21] por lo que la mayoría de las rocas tienen suficiente abundancia de hierro para formar pirrotita. [6] Sin embargo, debido a que el azufre es menos abundante (abundancia promedio de 0,035 % o 350 mg/kg en la corteza), [21] la formación de pirrotita generalmente está controlada por la abundancia de azufre. [6] Además, el mineral pirita es el mineral de sulfuro más común y más abundante en la corteza terrestre. [6] Si las rocas que contienen pirita sufren metamorfismo , hay una liberación gradual de componentes volátiles como agua y azufre de la pirita. [6] La pérdida de azufre hace que la pirita se recristalice en pirrotita. [6]
La pirrotita también puede formarse cerca de las fumarolas negras . [6] Las fumarolas negras liberan altas concentraciones de azufre en el fondo del mar y, cuando las rocas circundantes se metamorfosean, la pirrotita puede cristalizar. [6] Los procesos tectónicos posteriores elevan las rocas metamórficas y exponen la pirrotita a la superficie de la Tierra. [6]
La pirrotita se encuentra en una variedad de lugares en los Estados Unidos . [6] [22] [23] [24] En el este de los Estados Unidos , la pirrotita se encuentra en rocas altamente metamorfoseadas que forman un cinturón a lo largo de los Montes Apalaches . [6] Las rocas que contienen pirrotita generalmente no se ven en el centro de los Estados Unidos , ya que el área no está metamorfoseada y está sustentada por rocas sedimentarias que no contienen pirrotita. [6] Los cinturones discontinuos que contienen pirrotita están presentes en el oeste de los Estados Unidos a lo largo de la cordillera de Sierra Nevada y la Cordillera de las Cascadas que se extienden hasta el noroeste de los Estados Unidos . [6] La pirrotita también se puede encontrar al oeste y al sur del Lago Superior . [6]
Los siguientes son algunos de los lugares en todo el mundo donde se ha informado de pirrotita durante la minería : [15]
Nombrada en 1847 por Ours-Pierre-Armand Petit-Dufrénoy . [35] "Pirrotita" se deriva de la palabra griega πνρρό, " pyrrhos" , que significa de color de llama. [2]
Si las rocas que contienen pirrotita se trituran y se utilizan como agregado dentro del hormigón, entonces la pirrotita crea un problema en la producción de hormigón . [36] La pirrotita se ha relacionado con el desmoronamiento de sótanos de hormigón en Quebec , Massachusetts y Connecticut cuando las canteras locales la incluyeron en sus mezclas de hormigón. [37] [38] [39] Muchas casas en Irlanda, particularmente en el condado de Donegal, también se han visto afectadas por la inclusión de rocas que contienen pirrotita en bloques de hormigón. [40] [41] El sulfuro de hierro que contiene puede reaccionar naturalmente con el oxígeno y el agua, y con el tiempo la pirrotita se descompone en ácido sulfúrico y minerales secundarios como etringita , taumasita y yeso . [36] [6] Estos productos secundarios ocupan un volumen mayor que la pirrotita, que se expande y agrieta el hormigón, lo que provoca la falla de los cimientos o bloques de la casa. [37] [38] [39] [36] [6]
Aparte de ser una fuente de azufre , la pirrotita no tiene aplicaciones específicas. [42] Generalmente no es un mineral valioso a menos que haya una cantidad significativa de níquel , cobre u otros metales. [42] [43] El hierro rara vez se extrae de la pirrotita debido a un proceso metalúrgico complicado. [42] Se extrae principalmente porque está asociado con la pentlandita , un mineral de sulfuro que puede contener cantidades significativas de níquel y cobalto . [2] Cuando se encuentra en rocas máficas y ultramáficas , la pirrotita puede ser un buen indicador de depósitos económicos de níquel . [42]