Los granates ( / ˈ ɡ ɑːr n ɪ t / ) son un grupo de minerales de silicato que se han utilizado desde la Edad del Bronce como piedras preciosas y abrasivos .
Todas las especies de granates poseen propiedades físicas y formas cristalinas similares, pero difieren en su composición química . Las diferentes especies son piropo , almandino , espesartina , grossularia (cuyas variedades son hessonita o piedra canela y tsavorita ), uvarovita y andradita . Los granates forman dos series de soluciones sólidas : piropo-almandina-espesartina (piralspite), con el rango de composición [ Mg,Fe,Mn] 3Al2 ( SiO4 ) 3 ; y uvarovita-grossular-andradita (ugrandita), con el rango de composición Ca 3 [Cr,Al,Fe] 2 (SiO 4 ) 3 .
La palabra granate proviene de la palabra gernet del inglés medio del siglo XIV , que significa "rojo oscuro". Se toma prestado del francés antiguo granate del latín granatus, de granum ('grano, semilla'). [3] Posiblemente se trate de una referencia a mela granatum o incluso a pomum granatum (' granada ', [4] Punica granatum ), una planta cuyos frutos contienen abundantes y vivaces cubiertas de semillas ( arilos ) de color rojo vivo, que son similares en forma, tamaño, y color a unos cristales de granate. [5] El granate hessonita también se denomina 'gomed' en la literatura india y es una de las 9 joyas de la astrología védica que componen el Navaratna . [6]
Las especies de granate se encuentran en todos los colores, siendo los tonos rojizos los más comunes. Los granates azules son los más raros y se reportaron por primera vez en la década de 1990. [7] [8] [9] [10]
Las propiedades de transmisión de luz de las especies de granate pueden variar desde especímenes transparentes con calidad de piedra preciosa hasta variedades opacas utilizadas con fines industriales como abrasivos. El brillo del mineral se clasifica como vítreo (similar al vidrio) o resinoso (similar al ámbar). [3]
Los granates son nesosilicatos que tienen la fórmula general X 3 Y 2 ( Si O
4) 3 . El sitio X suele estar ocupado por cationes divalentes ( Ca , Mg , Fe , Mn ) 2+ y el sitio Y por cationes trivalentes ( Al 3+ , Fe 3+ , Cr 3+ ) en una estructura octaédrica / tetraédrica con [SiO 4 ] 4− ocupando los tetraedros. [11] Los granates se encuentran con mayor frecuencia en el hábito de cristal dodecaédrico , pero también se encuentran comúnmente en el hábito de trapezoedro y en el hábito hexoctaédrico . [3] Cristalizan en el sistema cúbico , que tiene tres ejes que son todos de igual longitud y perpendiculares entre sí, pero nunca son realmente cúbicos porque, a pesar de ser isométricos, las familias de planos {100} y {111} están agotadas. [3] Los granates no tienen planos de escisión , por lo que cuando se fracturan bajo tensión, se forman piezas afiladas e irregulares ( concoideas ). [12]
Debido a que la composición química del granate varía, los enlaces atómicos en algunas especies son más fuertes que en otras. Como resultado, este grupo de minerales muestra un rango de dureza en la escala de Mohs de aproximadamente 6,0 a 7,5. [13] Las especies más duras como el almandino se utilizan a menudo con fines abrasivos. [14]
Para fines de identificación de gemas, una respuesta de captación a un fuerte imán de neodimio separa el granate de todas las demás piedras preciosas naturales transparentes comúnmente utilizadas en el comercio de joyería. Las mediciones de susceptibilidad magnética junto con el índice de refracción se pueden utilizar para distinguir especies y variedades de granates y determinar la composición de los granates en términos de porcentajes de especies de miembros finales dentro de una gema individual. [15]
El almandino, a veces llamado incorrectamente almandita, es la gema moderna conocida como carbunclo (aunque originalmente casi cualquier piedra preciosa roja se conocía con este nombre). [16] El término "ántrax" se deriva del latín que significa "carbón encendido" o carbón encendido. El nombre almandino es una corrupción de Alabanda , una región de Asia Menor donde se tallaban estas piedras en la antigüedad. Químicamente, el almandino es un granate de hierro y aluminio con la fórmula Fe 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 ; Las piedras transparentes de color rojo intenso a menudo se llaman granates preciosos y se utilizan como piedras preciosas (siendo el más común de los granates). [17] El almandino se encuentra en rocas metamórficas como esquistos de mica , asociados con minerales como estaurolita , cianita , andalucita y otros. [18] Almandino tiene apodos de granate oriental, [19] rubí almandino y carbunclo. [dieciséis]
El piropo (del griego pyrōpós que significa "parecido al fuego") [3] es de color rojo y químicamente un silicato de aluminio con la fórmula Mg 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 , aunque el magnesio puede ser reemplazado en parte por calcio y hierro ferroso. El color del piropo varía del rojo intenso al negro. Se han recuperado piedras preciosas de piropo y espesartina de las kimberlitas diamantíferas de Sloan en Colorado , del Conglomerado Bishop y en un lamprofiro de la edad terciaria en Cedar Mountain en Wyoming . [20]
Una variedad de piropo del condado de Macon , Carolina del Norte , es de un tono rojo violeta y se le ha llamado rodolita , que en griego significa "rosa". En su composición química puede considerarse esencialmente una mezcla isomorfa de piropo y almandino, en la proporción de dos partes de piropo por una parte de almandino. [21] Pyrope tiene nombres comerciales, algunos de los cuales son nombres inapropiados ; Rubí del Cabo , rubí de Arizona , rubí de California , rubí de las Montañas Rocosas y rubí de Bohemia de la República Checa . [dieciséis]
El piropo es un mineral indicador de rocas de alta presión. Las rocas derivadas del manto ( peridotitas y eclogitas ) suelen contener una variedad de piropos. [22]
La espesartina o espesartina es granate de aluminio y manganeso, Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 . Su nombre se deriva de Spessart en Baviera . [3] Ocurre con mayor frecuencia en skarns , [3] pegmatitas de granito y tipos de rocas afines, [23] y en ciertas filitas metamórficas de bajo grado . La espesartina de color amarillo anaranjado se encuentra en Madagascar. [24] Las espesartinas de color rojo violeta se encuentran en riolitas en Colorado [21] y Maine . [ cita necesaria ]
Los granates piropo-espesartina azules se descubrieron a finales de la década de 1990 en Bekily, Madagascar . Este tipo también se ha encontrado en partes de Estados Unidos , Rusia , Kenia , Tanzania y Turquía . Cambia de color de azul verdoso a violeta dependiendo de la temperatura de color de la luz de observación, como resultado de las cantidades relativamente altas de vanadio (aproximadamente 1% en peso de V 2 O 3 ). [9]
Existen otras variedades de granates que cambian de color. A la luz del día, su color varía entre tonos de verde, beige, marrón, gris y azul, pero con luz incandescente, aparecen de un color rojizo o violáceo/rosa. [25]
Este es el tipo de granate más raro. Debido a su cualidad de cambio de color, este tipo de granate se parece a la alejandrita . [26]
La andradita es un granate de hierro y calcio, Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3 , de composición variable y puede ser rojo, amarillo, marrón, verde o negro. [3] Las variedades reconocidas son demantoide (verde), melanita (negra), [3] y topazolita (amarilla o verde). La andradita se encuentra en skarns [3] y en rocas ígneas profundamente arraigadas como la sienita [27] , así como en serpentinas [28] y esquistos verdes . [29] El demantoide es una de las variedades de granate más preciadas. [30]
Grossularia es un granate de calcio y aluminio con la fórmula Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 , aunque el calcio puede ser reemplazado en parte por hierro ferroso y el aluminio por hierro férrico. El nombre grossular se deriva del nombre botánico de la grosella espinosa , grossularia , en referencia al granate verde de esta composición que se encuentra en Siberia . Otros tonos incluyen el marrón canela (variedad de hueso de canela), el rojo y el amarillo. [3] Debido a su dureza inferior a la del circón , al que se parecen los cristales amarillos, también se les ha llamado hessonita del griego que significa inferior. [31] Grossularia se encuentra en skarns, [3] contacta calizas metamorfoseadas con vesuvianita , diópsido , wollastonita y wernerita .
El granate grossular de Kenia y Tanzania ha sido llamado tsavorita. La tsavorita se describió por primera vez en la década de 1960 en el área de Tsavo en Kenia, de donde la gema toma su nombre. [32] [33]
La uvarovita es un granate de cromo y calcio con la fórmula Ca 3 Cr 2 (SiO 4 ) 3 . Se trata de un granate bastante raro, de color verde brillante, que generalmente se encuentra como pequeños cristales asociados con cromita en peridotita , serpentinita y kimberlitas. Se encuentra en mármoles cristalinos y esquistos en los montes Urales de Rusia y Outokumpu, Finlandia . La uvarovita lleva el nombre del Conde Uvaro , un estadista imperial ruso. [3]
La knorringita es una especie de granate de magnesio y cromo con la fórmula Mg 3 Cr 2 (SiO 4 ) 3 . La knorringita pura nunca se encuentra en la naturaleza. El piropo rico en el componente knorringita sólo se forma bajo alta presión y se encuentra a menudo en las kimberlitas . Se utiliza como mineral indicador en la búsqueda de diamantes . [34]
También conocidos como granates de tierras raras.
La estructura cristalográfica de los granates se ha ampliado desde el prototipo para incluir sustancias químicas con la fórmula general A 3 B 2 ( C O 4 ) 3 . Además del silicio, en el sitio C se han colocado una gran cantidad de elementos , entre ellos germanio , galio , aluminio , vanadio y hierro . [35]
El granate de itrio y aluminio (YAG), Y 3 Al 2 (AlO 4 ) 3 , se utiliza para piedras preciosas sintéticas . Debido a su índice de refracción bastante alto, YAG se utilizó como simulante de diamante en la década de 1970 hasta que se desarrollaron métodos para producir circonita cúbica simulante más avanzada en cantidades comerciales. Cuando se dopa con neodimio (Nd 3+ ), se puede utilizar erbio o gadolinio YAG como medio láser en láseres Nd:YAG , [36] láseres Er:YAG y láseres Gd:YAG respectivamente. Estos láseres YAG dopados se utilizan en procedimientos médicos que incluyen rejuvenecimiento cutáneo con láser , odontología y oftalmología. [37] [38] [39]
Cuando se utilizan los elementos adecuados surgen interesantes propiedades magnéticas. En el granate de itrio y hierro (YIG), Y 3 Fe 2 (FeO 4 ) 3 , los cinco iones de hierro (III) ocupan dos sitios octaédricos y tres tetraédricos , con los iones de itrio (III) coordinados por ocho iones de oxígeno en un cubo irregular. Los iones de hierro en los dos sitios de coordinación exhiben espines diferentes , lo que resulta en un comportamiento magnético . YIG es un material ferrimagnético que tiene una temperatura de Curie de 550 K. El granate de itrio y hierro se puede convertir en esferas YIG , que sirven como filtros y resonadores magnéticamente sintonizables para frecuencias de microondas . [40]
El granate de lutecio y aluminio (LuAG), Al 5 Lu 3 O 12 , es un compuesto inorgánico con una estructura cristalina única conocida principalmente por su uso en dispositivos láser de alta eficiencia. LuAG también es útil en la síntesis de cerámicas transparentes . [41] LuAG es particularmente favorecido sobre otros cristales por su alta densidad y conductividad térmica; tiene una constante de red relativamente pequeña en comparación con otros granates de tierras raras , lo que da como resultado una mayor densidad que produce un campo cristalino con anchos de línea más estrechos y un mayor nivel de energía que se divide en absorción y emisión. [42]
El granate de terbio y galio (TGG) , Tb 3 Ga 5 O 12 , es un material rotador de Faraday con excelentes propiedades de transparencia y muy resistente al daño del láser. TGG se puede utilizar en aisladores ópticos para sistemas láser, en circuladores ópticos para sistemas de fibra óptica, en moduladores ópticos y en sensores de corriente y de campo magnético . [43]
Otro ejemplo es el granate de gadolinio y galio (GGG) , Gd 3 Ga 2 (GaO 4 ) 3 , que se sintetiza para su uso como sustrato para la epitaxia en fase líquida de películas de granate magnético para memoria de burbujas y aplicaciones magnetoópticas . [ cita necesaria ]
El mineral granate se encuentra comúnmente en rocas metamórficas y, en menor medida, ígneas. La mayoría de los granates naturales están divididos en zonas y contienen inclusiones. [44] Su estructura de red cristalina es estable a altas presiones y temperaturas y, por lo tanto, se encuentra en rocas metamórficas de facies de esquisto verde, incluidos gneis , esquisto de hornblenda y esquisto de mica. [45] La composición que es estable en las condiciones de presión y temperatura del manto terrestre es el piropo, que a menudo se encuentra en las peridotitas y kimberlitas , así como en las serpentinas que se forman a partir de ellas. [45] Los granates son únicos porque pueden registrar las presiones y temperaturas del metamorfismo máximo y se utilizan como geobarómetros y geotermómetros en el estudio de la geotermobarometría que determina las "trayectorias PT", trayectorias de presión-temperatura. Los granates se utilizan como mineral índice en la delimitación de isogrados en rocas metamórficas. [45] La zonación composicional y las inclusiones pueden marcar el cambio del crecimiento de los cristales a bajas temperaturas a temperaturas más altas. [46] Los granates que no están zonificados composicionalmente probablemente experimentaron temperaturas ultra altas (por encima de 700 °C) que llevaron a la difusión de elementos principales dentro de la red cristalina, homogeneizando efectivamente el cristal [46] o nunca fueron zonificados. Los granates también pueden formar texturas metamórficas que pueden ayudar a interpretar historias estructurales. [46]
Además de usarse para transmitir condiciones de metamorfismo, los granates se pueden usar para fechar ciertos eventos geológicos. El granate se ha desarrollado como geocronómetro de U-Pb , para fechar la edad de cristalización [47] , así como como termocronómetro en el sistema (U-Th)/He [48] para fechar el tiempo de enfriamiento por debajo de una temperatura de cierre .
Los granates pueden alterarse químicamente y, con mayor frecuencia, convertirse en serpentina, talco y clorita . [45]
Los granates rojos fueron las piedras preciosas más utilizadas en el mundo romano de la Antigüedad tardía y en el arte del Período de Migración de los pueblos " bárbaros " que se apoderaron del territorio del Imperio Romano Occidental . Se usaban especialmente con incrustaciones en celdas de oro en la técnica cloisonné , un estilo a menudo llamado simplemente cloisonné granate, que se encuentra desde la Inglaterra anglosajona , como en Sutton Hoo , hasta el Mar Negro . Miles de envíos de oro, plata y granate rojo de Tamraparniyan se realizaron en el viejo mundo , incluso a Roma, Grecia, Oriente Medio, Serica y los anglosajones; Hallazgos recientes como el tesoro de Staffordshire y el colgante del esqueleto de la Mujer Winfarthing de Norfolk confirman una ruta establecida de comercio de gemas con el sur de la India y Tamraparni (antigua Sri Lanka ), conocida desde la antigüedad por su producción de piedras preciosas. [49] [50] [51]
Los cristales puros de granate todavía se utilizan como piedras preciosas. Las variedades de piedras preciosas se presentan en tonos de verde, rojo, amarillo y naranja. [52] En los EE. UU. se la conoce como la piedra de nacimiento de enero. [2] La familia de los granates es una de las más complejas del mundo de las gemas. No se trata de una sola especie, sino que está compuesta por múltiples especies y variedades. [53] Es el mineral del estado de Connecticut , [54] la piedra preciosa de Nueva York , [55] y el granate estrella (granate con asterismos de rutilo ) es la piedra preciosa del estado de Idaho . [56]
La arena de granate es un buen abrasivo y un reemplazo común de la arena de sílice en la limpieza con chorro de arena. Los granos de granate aluvial que son más redondos son más adecuados para este tipo de tratamientos de granallado. Mezclado con agua a muy alta presión, el granate se utiliza para cortar acero y otros materiales con chorros de agua . Para el corte por chorro de agua, el granate extraído de roca dura es adecuado ya que tiene una forma más angular y, por lo tanto, es más eficiente en el corte. [57]
Los ebanistas prefieren el papel granate para el acabado de la madera desnuda. [58]
La arena granate también se utiliza como medio de filtración de agua .
Como abrasivo, el granate se puede dividir en dos categorías; Grado de voladura y grado de chorro de agua. El granate, a medida que se extrae y se recoge, se tritura hasta obtener granos más finos; Todas las piezas que tienen un tamaño superior a 60 mesh (250 micrómetros) se utilizan normalmente para el chorro de arena. Las piezas entre malla 60 (250 micrómetros) y malla 200 (74 micrómetros) se utilizan normalmente para el corte por chorro de agua. Las piezas restantes de granate que son más finas que la malla 200 (74 micrómetros) se utilizan para pulir y lapear el vidrio. Independientemente de la aplicación, los tamaños de grano más grandes se utilizan para trabajos más rápidos y los más pequeños para acabados más finos. [ cita necesaria ]
Existen diferentes tipos de granates abrasivos que se pueden dividir según su origen. La mayor fuente de granate abrasivo en la actualidad es la arena de playa rica en granate, que abunda en las costas de India y Australia y los principales productores en la actualidad son Australia e India. [59]
Este material es especialmente popular debido a su suministro constante, grandes cantidades y material limpio. Los problemas comunes con este material son la presencia de ilmenita y compuestos de cloruro. Dado que el material ha sido triturado y molido de forma natural en las playas durante los últimos siglos, normalmente sólo está disponible en tamaños finos. La mayor parte del granate en la playa de Tuticorin en el sur de la India tiene un tamaño de malla 80 y varía entre 56 y 100 mallas. [ cita necesaria ]
El granate de río es particularmente abundante en Australia. El granate de arena de río se encuentra como depósito de placer . [60]
El granate de roca es quizás el tipo de granate utilizado durante más tiempo. Este tipo de granate se produce en Estados Unidos, China y el oeste de la India. Estos cristales se trituran en molinos y luego se purifican mediante soplado de viento, separación magnética, tamizado y, si es necesario, lavado. Al estar recién triturado, este granate tiene los bordes más afilados y, por lo tanto, tiene un rendimiento mucho mejor que otros tipos de granate. Tanto el granate de río como el de playa sufren el efecto de caída de cientos de miles de años que redondea los bordes. Gore Mountain Garnet del condado de Warren, Nueva York , EE. UU., es una fuente importante de granate de roca para su uso como abrasivo industrial. [3]
El granate es la piedra de nacimiento de enero. [61] [62] También es la piedra de nacimiento de Acuario y Capricornio en la astrología tropical . [63] [64] En Persia, esta gema del nacimiento se consideraba un talismán de las fuerzas de la naturaleza como las tormentas y los relámpagos. Estaba ampliamente aceptado que el granate podía indicar un peligro inminente al palidecer. [ cita necesaria ]
El granate es la piedra preciosa oficial del estado de Nueva York , [65] Connecticut tiene el granate almandino como piedra preciosa estatal, [66] Idaho tiene el granate estrella como piedra preciosa estatal, [67] y Vermont tiene el granate grosular como piedra preciosa estatal. [68]
Desde 2003, el estado de Nueva York ocupa el primer lugar en producción industrial de granate en los Estados Unidos. Dado que hay sólo unas pocas empresas que representan toda la producción industrial de granate de EE. UU., no se encuentran disponibles estadísticas de producción detalladas publicadas para el estado de Nueva York. Sin embargo, en términos generales, Barton Mines en el condado de Warren es el mayor productor de granates de Estados Unidos. [69]
El Museo del Estado de Nueva York en Albany, Nueva York, alberga especímenes de sitios importantes de todo el estado, incluidas 93 especies minerales del distrito minero Balmat-Edwards en St. Lawrence, súper granates de la mina Barton en las montañas Adirondack y diamantes Herkimer de Herkimer. Condado de Nueva York [70]
La mina de granate más grande del mundo se encuentra cerca de North Creek, Nueva York, y es operada por Barton Mines Corporation, que suministra aproximadamente el 90% del granate del mundo. [71] Barton Mines Corporation es la primera y más antigua operación minera industrial de granate en el mundo y la segunda operación minera continua más antigua en los Estados Unidos bajo la misma administración y extrayendo el mismo producto a lo largo de su historia. La mina Gore Mountain de Barton Mines Corporation se explotó por primera vez bajo la dirección de HH Barton Sr. en 1878 para producir granate como producto principal. [71]
La mina de granate Barton a cielo abierto, ubicada en Gore Mountain en las tierras altas de Adirondack, produce los cristales individuales de granate más grandes del mundo; los diámetros varían de 5 a 35 cm y comúnmente tienen un promedio de 10 a 18 cm. [72]
Los granates de Gore Mountain son únicos en muchos aspectos y se ha realizado un esfuerzo considerable para determinar el momento del crecimiento del granate. La primera datación fue la de Basu et al. (1989), quienes utilizaron plagioclasa-hornblenda-granate para producir una isócrona Sm/Nd que arrojó una edad de 1059 ± 19 Ma. Mezger et al. (1992) llevaron a cabo su propia investigación de Sm/Nd utilizando hornblenda y el núcleo perforado de un granate de 50 cm para producir una edad isócrona de 1051 ± 4 Ma. Connelly (2006) utilizó siete fracciones diferentes de un granate de Gore Mountain para obtener una edad isócrona Lu-Hf de 1046,6 ± 6 Ma. Por tanto, se concluye con confianza que los granates se formaron a 1049 ± 5 Ma, el promedio de las tres determinaciones. Esta es también la edad local del metamorfismo máximo en la fase Ottawan de 1090-1040 Ma de la orogenia grenvilliana y sirve como un punto de datos crítico para determinar la evolución de los depósitos de granates megacrísticos. [72]
