La biotita es un grupo común de minerales filosilicatos dentro del grupo de la mica , con la fórmula química aproximada K(Mg,Fe) 3 AlSi 3 O 10 (F,OH) 2 . Es principalmente una serie de solución sólida entre el anito del extremo de hierro y la flogopita del extremo de magnesio ; Los miembros finales más aluminosos incluyen siderofilita y esteonita. La Biotita fue considerada una especie mineral por la Asociación Mineralógica Internacional hasta 1998, cuando su estatus cambió a grupo mineral . [5] [6] El término biotita todavía se utiliza para describir las micas oscuras no analizadas en el campo . La biotita fue nombrada por JFL Hausmann en 1847 en honor al físico francés Jean-Baptiste Biot , quien realizó las primeras investigaciones sobre las numerosas propiedades ópticas de la mica . [7]
Members of the biotite group are sheet silicates. Iron, magnesium, aluminium, silicon, oxygen, and hydrogen form sheets that are weakly bound together by potassium ions. The term "iron mica" is sometimes used for iron-rich biotite, but the term also refers to a flaky micaceous form of haematite, and the field term Lepidomelane for unanalysed iron-rich Biotite avoids this ambiguity. Biotite is also sometimes called "black mica" as opposed to "white mica" (muscovite) – both form in the same rocks, and in some instances side by side.
Like other mica minerals, biotite has a highly perfect basal cleavage, and consists of flexible sheets, or lamellae, which easily flake off. It has a monoclinic crystal system, with tabular to prismatic crystals with an obvious pinacoid termination. It has four prism faces and two pinacoid faces to form a pseudohexagonal crystal. Although not easily seen because of the cleavage and sheets, fracture is uneven. It appears greenish to brown or black, and even yellow when weathered. It can be transparent to opaque, has a vitreous to pearly luster, and a grey-white streak. When biotite crystals are found in large chunks, they are called "books" because they resemble books with pages of many sheets. The color of biotite is usually black and the mineral has a hardness of 2.5–3 on the Mohs scale of mineral hardness.
Biotite dissolves in both acid and alkaline aqueous solutions, with the highest dissolution rates at low pH.[8] However, biotite dissolution is highly anisotropic with crystal edge surfaces (h k0) reacting 45 to 132 times faster than basal surfaces (001).[9][10]
En sección delgada , la biotita exhibe un relieve moderado y un color marrón o marrón verdoso pálido a intenso, con pleocroísmo de moderado a fuerte . La biotita tiene una alta birrefringencia que puede quedar parcialmente enmascarada por su profundo color intrínseco. [11] Bajo luz de polarización cruzada , la biotita exhibe una extinción aproximadamente paralela a las líneas de escisión, y puede tener una extinción característica de arce a vista de pájaro , una apariencia moteada causada por la distorsión de las laminillas flexibles del mineral durante la molienda de la sección delgada. Las secciones basales de biotita en sección delgada suelen tener una forma aproximadamente hexagonal y suelen aparecer isotrópicas bajo luz de polarización cruzada. [12]
Al igual que otras micas, la biotita tiene una estructura cristalina descrita como TOT-c , lo que significa que está compuesta de capas TOT paralelas unidas débilmente entre sí mediante cationes ( c ). Las capas TOT a su vez constan de 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 escisión basal perfecta. [13]
Las láminas tetraédricas están formadas por tetraedros de sílice, que son iones de silicio rodeados por cuatro iones de oxígeno. En la biotita, uno de cada cuatro iones de silicio es sustituido 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 con la lámina octaédrica. [14]
La lámina octaédrica en la biotita es una lámina trioctaédrica que tiene la estructura de una lámina del mineral brucita , siendo los cationes habituales el magnesio o el hierro ferroso. Los oxígenos apicales reemplazan algunos de los iones hidroxilo que estarían presentes en una lámina de brucita, uniendo firmemente las láminas tetraédricas a la lámina octaédrica. [15]
Las láminas tetraédricas tienen una fuerte carga negativa, ya que su composición principal es AlSi 3 O 10 5- . La lámina trioctaédrica tiene una carga positiva, ya que su composición en masa es M 3 (OH) 2 4+ (M representa un ion divalente como hierro ferroso o magnesio) La capa TOT combinada tiene una carga negativa residual, ya que su composición en masa es M 3 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 − . La carga negativa restante de la capa TOT es neutralizada por los iones de potasio de la capa intermedia. [13]
Debido a que los hexágonos en las hojas T y O tienen tamaños ligeramente diferentes, las hojas se distorsionan ligeramente cuando se unen formando 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.
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 . [16] La biotita es un fenocristal esencial en algunas variedades de lamprofiro . 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 constituyente 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. [17]
Se conoce como glimmerita o biotitita a una roca ígnea compuesta casi en su totalidad por mica oscura (biotita o flogopita) . [18]
La biotita se puede encontrar asociada con su producto de alteración común clorito . [12]
Los monocristales de biotita más grandes documentados fueron láminas de aproximadamente 7 m 2 (75 pies cuadrados) encontradas en Iveland , Noruega. [19]
La biotita se utiliza ampliamente para limitar la edad de las rocas, ya sea mediante datación con potasio-argón o mediante 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 sólo edades mínimas para muchas rocas. La biotita también es útil para evaluar los historiales 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.
Rectificado de secciones delgadas de extinción a ojo de pájaro.
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