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Esfalerita

La esfalerita es un mineral de sulfuro con la fórmula química ( Zn , Fe ) S. [5] Es el mineral de zinc más importante . La esfalerita se encuentra en una variedad de tipos de depósitos, pero se encuentra principalmente en depósitos de sulfuros masivos volcánicos y exhalantes sedimentarios , del tipo del valle del Mississippi y vulcanógenos . Se encuentra asociado con galena , calcopirita , pirita (y otros sulfuros ), calcita , dolomita , cuarzo , rodocrosita y fluorita . [6]

El geólogo alemán Ernst Friedrich Glocker descubrió la esfalerita en 1847, nombrándola basándose en la palabra griega sphaleros , que significa "engañador", debido a la dificultad de identificar el mineral. [7]

Además del zinc, la esfalerita es un mineral de cadmio , galio , germanio e indio . Se sabe que los mineros se refieren a la esfalerita como blenda de zinc , black-jack y blenda de rubí . [8] La marmatita es una variedad de color negro opaco con un alto contenido de hierro. [9]

Hábito y estructura cristalina.

La estructura cristalina de la esfalerita.

La esfalerita cristaliza en la estructura cristalina cúbica de zincblenda centrada en las caras, [10] que lleva el nombre del mineral. Esta estructura es miembro de la clase cristalina hextetraédrica ( grupo espacial F 4 3m). En la estructura cristalina, tanto los iones de azufre como los de zinc o hierro ocupan los puntos de una red cúbica centrada en las caras, con las dos redes desplazadas entre sí de manera que el zinc y el hierro están coordinados tetraédricamente con los iones de azufre, y viceversa. . [11] Los minerales similares a la esfalerita incluyen aquellos en el grupo de la esfalerita, que consiste en esfalerita, colaradoita , hawleyita , metacinabrio , stilleita y tiemannita . [12] La estructura está estrechamente relacionada con la estructura del diamante . [10] El polimorfo hexagonal de la esfalerita es wurtzita y el polimorfo trigonal es matraita. [12] La wurtzita es el polimorfo de mayor temperatura, estable a temperaturas superiores a 1.020 °C (1.870 °F). [13] La constante de red para el sulfuro de zinc en la estructura cristalina de blenda de zinc es 0,541 nm . [14] La esfalerita ha sido encontrada como pseudomorfa , tomando la estructura cristalina de galena , tetraedrita , barita y calcita . [13] [15] La esfalerita puede tener gemelos según la Ley de la Espinela, donde el eje gemelo es [111].

La fórmula química de la esfalerita es (Zn,Fe)S ; El contenido de hierro generalmente aumenta al aumentar la temperatura de la formación y puede alcanzar hasta el 40%. [6] El material puede considerarse un compuesto ternario entre los extremos binarios ZnS y FeS con composición Zn x Fe (x-1) S, donde x puede variar desde 1 (ZnS puro) hasta 0,6. [ cita necesaria ]

Toda esfalerita natural contiene concentraciones de diversas impurezas, que generalmente sustituyen al zinc en la posición del catión en la red; Las impurezas catiónicas más comunes son el cadmio , el mercurio y el manganeso , pero el galio , el germanio y el indio también pueden estar presentes en concentraciones relativamente altas (de cientos a miles de ppm). [16] [17] El cadmio puede reemplazar hasta el 1% del zinc y el manganeso se encuentra generalmente en la esfalerita con alta abundancia de hierro. [12] El azufre en la posición aniónica puede sustituirse por selenio y telurio . [12] La abundancia de estas impurezas está controlada por las condiciones bajo las cuales se formó la esfalerita; La temperatura de formación, la presión, la disponibilidad de elementos y la composición del fluido son controles importantes. [17]

Propiedades

Propiedades físicas

La esfalerita posee una escisión dodecaédrica perfecta , teniendo seis planos de escisión. [10] [18] En forma pura, es un semiconductor, pero pasa a ser un conductor a medida que aumenta el contenido de hierro. [19] Tiene una dureza de 3,5 a 4 en la escala de dureza mineral de Mohs . [20]

Se puede distinguir de minerales similares por su perfecta división, su distintivo brillo resinoso y la veta marrón rojiza de las variedades más oscuras. [21]

Propiedades ópticas

Esfalerita fluorescente bajo luz ultravioleta. (Museo de Historia Natural Sternberg, Kansas, EE. UU.)

El sulfuro de zinc puro es un semiconductor de banda prohibida ancha , con una banda prohibida de aproximadamente 3,54 electronvoltios, lo que hace que el material puro sea transparente en el espectro visible. El aumento del contenido de hierro hará que el material se vuelva opaco, mientras que diversas impurezas pueden darle al cristal una variedad de colores. [20] En sección delgada, la esfalerita exhibe un relieve positivo muy alto y aparece de incolora a amarillo pálido o marrón, sin pleocroísmo . [6]

El índice de refracción de la esfalerita (medido con luz de sodio, longitud de onda promedio de 589,3 nm) varía de 2,37 cuando es ZnS puro a 2,50 cuando tiene un contenido de hierro del 40%. [6] La esfalerita es isotrópica bajo luz de polarización cruzada; sin embargo, la esfalerita puede experimentar birrefringencia si se cultiva entre sí con su polimorfo wurtzita; la birrefringencia puede aumentar desde 0 (0% wurtzita) hasta 0,022 (100% wurtzita). [6] [13]

Dependiendo de las impurezas, la esfalerita emitirá fluorescencia bajo luz ultravioleta. La esfalerita puede ser triboluminiscente . [22] La esfalerita tiene una triboluminiscencia característica de color amarillo anaranjado. Normalmente, las muestras cortadas en losas de los extremos son ideales para mostrar esta propiedad. [ cita necesaria ]

Variedades

La esfalerita gema, de incolora a verde pálido de Franklin, Nueva Jersey (ver Franklin Furnace ), es de color naranja y/o azul altamente fluorescente bajo luz ultravioleta de onda larga y se conoce como cleiófano , una variedad de ZnS casi puro. [23] Cleiophane contiene menos del 0,1% de hierro en la estructura cristalina de esfalerita. [12] La marmatita o cristofita es una variedad de esfalerita de color negro opaco y su coloración se debe a altas cantidades de hierro, que pueden alcanzar hasta el 25%; la marmatita lleva el nombre del distrito minero de Marmato en Colombia y la cristofita lleva el nombre de la mina St. Christoph en Breitenbrunn , Sajonia . [23] Tanto la marmatita como el cleiófano no están reconocidos por la Asociación Mineralógica Internacional (IMA). [24] La esfalerita roja, naranja o rojo pardusco se denomina blenda de rubí o zinc de rubí, mientras que la esfalerita de color oscuro se denomina black-jack. [23]

Tipos de depósito

La esfalerita se encuentra entre los minerales de sulfuro más comunes y se encuentra en todo el mundo y en una variedad de tipos de depósitos. [8] La razón de la amplia distribución de la esfalerita es que aparece en muchos tipos de depósitos; se encuentra en skarns , [25] depósitos hidrotermales , [26] lechos sedimentarios, [27] depósitos de sulfuro masivos vulcanógenos (VMS), [28] depósitos tipo valle del Mississippi (MVT), [29] [30] granito [12 ] y carbón . [31]

exhalitivo sedimentario

Aproximadamente el 50% del zinc (de la esfalerita) y el plomo provienen de depósitos exhalantes sedimentarios (SEDEX), que son sulfuros estratiformes de Pb-Zn que se forman en los respiraderos del fondo marino. [32] Los metales precipitan a partir de fluidos hidrotermales y son alojados en lutitas, carbonatos y limolitas ricas en materia orgánica en cuencas de arco posterior y fisuras continentales fallidas. [33] Los principales minerales en los depósitos de SEDEX son esfalerita, galena, pirita, pirrotita y marcasita , con sulfosales menores como tetraedrita - freibergita y boulangerita ; el grado de zinc + plomo suele oscilar entre el 10 y el 20%. [33] Las minas SEDEX importantes son Red Dog en Alaska , Sullivan Mine en Columbia Británica , Mount Isa y Broken Hill en Australia y Mehdiabad en Irán . [34]

Tipo del valle del Mississippi

Al igual que SEDEX, los depósitos tipo Mississippi-Valley (MVT) también son depósitos de Pb-Zn que contienen esfalerita. [35] Sin embargo, solo representan entre el 15% y el 20% del zinc y el plomo, son un 25% más pequeños en tonelaje que los depósitos de SEDEX y tienen leyes más bajas de 5% a 10% de Pb + Zn. [33] Los depósitos de MVT se forman a partir del reemplazo de rocas carbonatadas como dolomía y piedra caliza por minerales; están ubicados en plataformas y cinturones de empuje de antepaís. [33] Además, son estratoligados, típicamente de edad fanerozoica y epigenéticos (se forman después de la litificación de las rocas carbonatadas). [36] Los minerales son los mismos que los depósitos de SEDEX: esfalerita, galena, pirita, pirrotita y marcasita, con menores sulfosales. [36] Las minas que contienen depósitos de MVT incluyen Polaris en el Ártico canadiense, el río Mississippi en los Estados Unidos , Pine Point en los Territorios del Noroeste y Admiral Bay en Australia. [37]

Sulfuro masivo volcánico

Los depósitos de sulfuros masivos vulcanógenos (VMS) pueden ser ricos en Cu-Zn o Zn-Pb-Cu, y representan el 25% del Zn en las reservas. [33] Hay varios tipos de depósitos VMS con una variedad de contextos regionales y composiciones de roca huésped; una característica común es que todos están alojados en rocas volcánicas submarinas. [32] Se forman a partir de metales como el cobre y el zinc que se transfieren mediante fluidos hidrotermales (agua de mar modificada) que los lixivian de las rocas volcánicas de la corteza oceánica; el fluido saturado de metal asciende a través de fracturas y fallas hasta la superficie, donde se enfría y deposita los metales como un depósito VMS. [38] Los minerales más abundantes son la pirita, la calcopirita, la esfalerita y la pirrotita. [33] Las minas que contienen depósitos de VMS incluyen Kidd Creek en Ontario, Urals en Rusia , Troodos en Chipre y Besshi en Japón . [39]

Localidades

Los principales productores de esfalerita incluyen Estados Unidos, Rusia, México , Alemania , Australia, Canadá , China , Irlanda , Perú , Kazajstán e Inglaterra . [40] [41]

Las fuentes de cristales de alta calidad incluyen:

Usos

Mineral de metal

La esfalerita es un importante mineral de zinc; Alrededor del 95% de todo el zinc primario se extrae del mineral de esfalerita. [42] Sin embargo, debido a su contenido variable de oligoelementos, la esfalerita también es una fuente importante de varios otros metales como cadmio, [43] galio, [44] germanio, [45] e indio [46] que reemplazan al zinc. Los mineros originalmente llamaban blende (del alemán ciego o engañoso ) porque se parece a la galena pero no produce plomo. [21]

Latón y bronce

El zinc de la esfalerita se utiliza para producir latón , una aleación de cobre con entre un 3 y un 45% de zinc. [18] Las composiciones de aleaciones de elementos principales de objetos de latón proporcionan evidencia de que los islámicos utilizaban esfalerita para producir latón ya en la época medieval, entre los siglos VII y XVI d.C. [47] Es posible que la esfalerita también se haya utilizado durante el proceso de cementación del latón en el norte de China durante los siglos XII y XIII d.C. ( dinastía Jin ). [48] ​​Además del latón, el zinc de la esfalerita también se puede utilizar para producir ciertos tipos de bronce; El bronce es predominantemente cobre aleado con otros metales como estaño, zinc, plomo, níquel, hierro y arsénico. [49]

Esfalerita facetada, conocida con el nombre de Étoile des Asturies, una de las más grandes que existen. En realidad procede de la mina de Aliva, Cantabria (España). Museo Cantonal de Geología de Lausana.

Otro

Galería

Ver también

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Otras lecturas

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