La cookeíta es una especie mineral del grupo de los silicatos y del subgrupo de los filosilicatos, parte de la familia de las cloritas , con la fórmula LiAl 4 (Si 3 Al) O 10 (OH) 8 . [1] Este mineral blando, de baja densidad y color variable tiene una estructura cristalina formada por capas alternas de LiAl 2 (OH) 6 y Al 2 O 4 (OH) 2 Si 8 O 12 que presentan varios politipos . La cookeíta se encuentra a menudo como producto de la alteración hidrotermal de los silicatos en las pegmatitas . Se forma a temperaturas relativamente bajas (por debajo de los 200 °C) y presiones variables.
La cookeíta fue descrita en 1866 por el mineralogista George Jarvis Brush [2] y dedicada a Josiah Parsons Cooke (1827-1894), un mineralogista y químico estadounidense de la Universidad de Harvard , Cambridge , Massachusetts . [3]
El depósito de topotipo se encuentra en la cantera Mount Mica, París , condado de Oxford , Maine , EE. UU .
Las muestras tipo están depositadas en la Universidad de Yale , New Haven , Connecticut , EE. UU. (n.º 2.3728). [4]
La cookeíta es un mineral blanco con tonalidades verdes, marrones, doradas o rosadas de intensidad variable. Se presenta en forma de cristales pseudohexagonales, esférulas, agregados radiados o fibrosos. Tiene un brillo perlado o sedoso y es transparente a translúcida. Es flexible pero inelástica, con clivaje perfecto en el plano {001} y fractura micácea [5] (formación de láminas o lascas delgadas).
La cookeíta es un mineral blando, ya que su dureza solo varía de 2,5 a 3,5 en la escala de Mohs . Tampoco es muy densa, con una densidad medida que varía de 2,58 a 2,69. [6] La cookeíta tiene un pleocroísmo de verde pálido a rosa a lo largo de los ejes X e Y, y es incolora a amarillo pálido a lo largo del eje Z. Tiene una línea blanca y fluoresce de color amarillo cremoso con bastante regularidad. [5]
La cookeíta, cuya fórmula es LiAl 4 (Si 3 Al) O 10 (OH) 8 , tiene una masa molecular de 522,16 u, o 8,67 × 10 -25 kg. Por tanto, está compuesta por los siguientes elementos:
Las impurezas que suelen encontrarse en la cookeíta incluyen hierro , manganeso , magnesio , calcio , sodio y potasio . [6]
El silicio en las capas de silicato puede ser parcialmente sustituido por aluminio, boro o berilio , con una relación (Al,B,Be)/Si bastante constante. [1]
La cookeíta es un politipo de clorita.
Según la clasificación de Strunz , pertenece a la clase de los silicatos (IX), más precisamente a los filosilicatos micáceos (9.E) compuestos por redes tetraédricas y octaédricas (9.EC).
Según el Sistema de Clasificación de Dana , la cookeíta se encuentra en la clase de filosilicatos (clase 71), cuyas capas de silicato están formadas por anillos de seis miembros con capas alternas 2:1 (dos capas de tetraedros T alrededor de una capa de octaedros O) y capas 1:1 (capa aislada de octaedros) (71.04), y más precisamente en el grupo de las cloritas (71.04.01).
La cookeíta generalmente cristaliza en el sistema cristalino monoclínico . Su grupo espacial puede ser C2 , [7] Cc [8] (monoclínico) o C1 [9] (triclínico).
Su estructura consiste en una pila de capas que contienen elementos metálicos y capas de aluminosilicato. El poliedro de coordinación de los elementos metálicos es un octaedro , cuyos vértices son aniones O 2- o grupos hidroxilo (OH) - . Las capas de aluminosilicato contienen una capa de aluminio coordinada octaédricamente y dos capas de aluminosilicato formadas por anillos de seis miembros (Si,Al) 6 O 18 de tetraedros (Si,Al) O 4 . Las capas están conectadas por enlaces de hidrógeno . [10]
Existen dos tipos de capas octaédricas, denominadas O y O', que difieren en su grado de relleno. Las cookeítas pertenecen a las cloritas "di, trioctaédricas", es decir, poseen:
La capa O contiene los cationes metálicos Al 3+ y Li + . La distribución de estos cationes no está ordenada en la estructura: los sitios octaédricos pueden albergar Al 3+ o Li + , pero la ocupación de los sitios por estos cationes varía de célula a célula de forma no periódica. Por esta razón, los sitios octaédricos se denominan sitios de "ocupación mixta". La ocupación de un sitio por diferentes especies químicas se describe por sus porcentajes de ocupación, es decir, por la probabilidad de encontrar una determinada especie química allí. Por ejemplo, la capa O trioctaédrica de r-cookeíta que se muestra arriba tiene tres sitios diferentes, [nb 1] dos de los cuales están ocupados predominantemente por aluminio (octaedros naranjas) y el tercero por litio (octaedros verdes). De manera similar, los sitios tetraédricos de los anillos (Si,Al) 6 O 18 de seis miembros son de ocupación mixta de silicio y aluminio (amarillo en la figura).
La estructura de la cookeíta puede verse como una pila alternada de capas de tipo brucita y capas de tipo talco. [10] De hecho, la brucita Mg(OH) 2 consta de capas de Mg 3 OH 6 [11] , y el talco Mg 3 (Si 4 O 10 )(OH) 2 consta de capas de Mg 2 O 4 (OH) 2 Si 8 O 12. [12] En la cookeíta, los cationes Li + y Al 3+ toman el lugar de los cationes Mg 2+ en las capas de tipo brucita (capas O) y talco (capas O').
El apilamiento de capas no es idéntico en todas las cookeitas: hay varios politipos, que se distinguen por la longitud del período de apilamiento ( parámetro reticular c para las cookeitas monoclínicas).
La cookeíta "r" es una cookeíta rara rica en litio con la fórmula Al 2 (Al 2 Li)(Si 3,04 Al 0,96 )O 10 (OH) 8 . Cristaliza en el grupo espacial Cc , con Z=4 unidades de forma por celda convencional. [8] Sus parámetros de celda son ɑ = 5,158 Å , b = 8,940 Å , c = 28,498 Å y β = 96,6° (volumen de celda unitaria V = 1 305,41 Å 3 ) y su densidad de masa volumétrica es 2,66 g/cm 3 .
Su estructura consiste en una pila alternada de dos tipos de capas, denominadas O y TO'-T, paralelas al plano ( ɑ , b ).
Las capas de O, con una composición LiAl2 ( OH) 6+ , están formadas por octaedros (Al,Li)(OH) 6 conectados por sus aristas. Todos los octaedros están ocupados por aluminio y litio de forma mixta. Los cationes de la capa de O se distribuyen en tres sitios no equivalentes por simetría. Dos tercios de los sitios están ocupados preferentemente por Al3 + en un 91 % (octaedros naranjas en la figura opuesta), un tercio de los sitios contienen un 82 % de Li + (octaedros verdes). La longitud media del enlace (Al,Li)-OH es de 1,95 Å para los octaedros que contienen predominantemente aluminio y de 2,11 Å para los demás. [8]
Las capas TO'-T, con una composición Al 2 O 4 (OH) 2 Si 8 O 12 , están formadas por una capa O' de octaedros AlO 4 (OH) 2 que contienen exclusivamente aluminio, rodeada por dos capas T de tetraedros (Si,Al) 4 O 10 , estructurados en forma de anillos de seis miembros (Si,Al) 6 O 18 en los que las capas de tetraedros (Si,Al)O 4 tienen una ocupación mixta de silicio y aluminio. Los cationes Al 3+ en las capas O' están distribuidos simétricamente sobre dos sitios no equivalentes, con una longitud de enlace Al-O media de 1,92 Å. Las capas de cationes (Si 4+ ,Al 3+ ) están distribuidas sobre cuatro sitios no equivalentes, con una longitud de enlace (Si,Al)-O media de 1,66 Å. Hay dos capas TO'-T en la r-cookeíta: la primera está ubicada en el borde de la celda, alrededor del plano de coordenadas (x, y, z=0), y la segunda está ubicada en el centro de la celda, alrededor del plano de coordenadas (x, y, z=1/2) [nb 2] . Estas dos capas son idénticas y equivalentes a través del espejo traslacional c con coordenadas (x, y, z=1/4). [13] [nb 3] Dado que la capa O' tiene solo un sitio vacante en la celda, cuando las capas se apilan, los sitios vacantes de las dos capas se desplazan en ( a , b ).
Se ha descrito una cookeíta con la fórmula (Al 1,85 Fe 0,13 )(Li 0,65 Al 1,96 )(Si 3,4 Al 0,6 )O 10,35 (OH) 7,65 del depósito de bauxita de Djalair en Asia Central en el grupo espacial triclínico C1 (Z = 2 unidades de forma por celda), con parámetros de celda = 5,14 Å, = 8,90 Å, = 14,15 Å, α = 90,55°, β = 96,2° y γ = 90° (volumen de celda V = 643,49 Å 3 ). Tiene una densidad de masa volumétrica de 2,69 g/cm 3 . Su estructura se anota como IIa en la nomenclatura de politipos de clorita. [9]
El parámetro celular de la cookeíta IIa es la mitad del de la r-cookeíta: la diferencia entre estas dos estructuras se debe al apilamiento de las capas O y TO'-T. Dentro de las propias capas, no hay una diferencia estructural notable entre esta cookeíta y la r-cookeíta. Sin embargo, las capas O' dioctaédricas de la cookeíta IIa son todas idénticas y están ordenadas de manera que los sitios vacantes están uno encima del otro en la dirección de apilamiento de las capas, mientras que en la r-cookeíta, debido al espejo translacional c, los sitios vacantes de las capas O' no se superponen.
Nota: existen dos grupos espaciales en el sistema triclínico: P1 . La simetría de esta cookeíta es P1 ; su descripción en el grupo espacial no convencional C1 , induciendo una célula artificialmente duplicada en el plano ( ɑ , b ) con respecto a la célula convencional primitiva, facilita la comparación de su estructura con la de las cookeítas monoclínicas.
La cookeíta es a menudo un producto de la alteración hidrotermal de minerales que contienen litio, como la lepidolita o ciertas turmalinas , en pegmatitas , [5] [14] y también puede presentarse en vetas hidrotermales en estado primario.
A menudo se asocia con los siguientes minerales: albita , lepidolita , microclina , petalita , cuarzo , espodumena y turmalina.
La cookeíta es un producto de la alteración de silicatos. En zonas de metamorfismo de grado bajo, se asocia con pirofilita . En zonas de metamorfismo de grado alto, se forma principalmente por la alteración de cianita .
Un estudio de muestras recogidas en el campo estannífero de Ardlethan en Australia mostró que la cookeíta se forma en los intersticios porosos de brechas graníticas que contienen cuarzo, sulfuros (como pirita), casiterita , turmalina y fluorita. [23] Se produce a temperaturas relativamente bajas (entre 150 °C y 200 °C) en condiciones hidrotermales, después de que se hayan formado otros minerales en la brecha. El litio en la cookeíta es el resultado del transporte hidrotermal de fluidos magmáticos.
La presión parece tener la mayor influencia en el grado de cristalinidad y la composición de la cookeíta. A bajas presiones, el apilamiento de capas no es muy regular y la cookeíta puede contener muchas impurezas sustitucionales. A presiones más altas (por encima de 10 k bar ), la estructura está más ordenada, lo que da como resultado un mayor grado de cristalinidad y una cookeíta más pura. [24] Sin embargo, esta relación directa entre presión y estructura ha sido puesta en duda por el descubrimiento de varias muestras de diferente cristalinidad en la misma muestra de una zona de baja presión. [25] Las cookeítas de alta presión siempre exhiben un alto grado de cristalinidad, pero también se pueden encontrar cookeítas ordenadas a baja presión. Los cristales de baja cristalinidad que se supone que son característicos de bajas presiones simplemente aún no han alcanzado el equilibrio termodinámico de los cristales ordenados, debido a otros factores como la deformación del medio o el entorno químico.