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Esfalrita

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

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

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

Hábito y estructura del cristal

La estructura cristalina de la esfalrita

La esfalrita cristaliza en la estructura cristalina de blenda de zinc cúbica centrada en las caras , [10] que lleva el nombre del mineral. Esta estructura es miembro de la clase de cristal hextetraédrico ( 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 modo que el zinc y el hierro están coordinados tetraédricamente con los iones de azufre, y viceversa . [11] Los minerales similares a la esfalrita incluyen aquellos del grupo de la esfalrita, que consiste en esfalrita, colaradoíta , hawleyita , metacinabrio , stilleíta y tiemannita . [12] La estructura está estrechamente relacionada con la estructura del diamante . [10] El polimorfo hexagonal de la esfalrita es la wurtzita , y el polimorfo trigonal es la matraíta. [12] La wurtzita es el polimorfo de temperatura más alta, estable a temperaturas superiores a 1020 °C (1870 °F). [13] La constante reticular del sulfuro de zinc en la estructura cristalina de la blenda de zinc es 0,541 nm . [14] La esfalrita se ha encontrado como un pseudomorfo , tomando la estructura cristalina de galena , tetraedrita , barita y calcita . [13] [15] La esfalrita puede tener maclas de la Ley de Espinela, donde el eje de macla es [111].

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

Toda esfalrita natural contiene concentraciones de varias impurezas, que generalmente sustituyen al zinc en la posición catiónica 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 (cientos a miles de ppm). [16] [17] El cadmio puede reemplazar hasta el 1% del zinc y el manganeso se encuentra generalmente en la esfalrita con altas abundancias de hierro. [12] El azufre en la posición aniónica puede ser sustituido por selenio y telurio . [12] Las abundancias de estas impurezas están controladas por las condiciones bajo las cuales se formó la esfalrita; la temperatura de formación, la presión, la disponibilidad de elementos y la composición del fluido son controles importantes. [17]

Propiedades

Propiedades físicas

La esfalrita posee una clivaje dodecaédrico perfecto , con seis planos de clivaje. [10] [18] En forma pura, es un semiconductor, pero se transforma en 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 exfoliación perfecta, su brillo resinoso distintivo y la veta marrón rojiza de las variedades más oscuras. [21]

Propiedades ópticas

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

El sulfuro de cinc puro es un semiconductor de banda 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 sea opaco, mientras que varias impurezas pueden dar al cristal una variedad de colores. [20] En una sección delgada, la esfalrita exhibe un relieve positivo muy alto y parece incolora a amarilla pálida o marrón, sin pleocroísmo . [6]

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

Dependiendo de las impurezas, la esfalrita emitirá fluorescencia bajo luz ultravioleta. La esfalrita puede ser triboluminiscente . [22] La esfalrita tiene una triboluminiscencia característica de color amarillo anaranjado. Por lo general, los especímenes cortados en losas de los extremos son ideales para mostrar esta propiedad. [ cita requerida ]

Variedades

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

Tipos de depósito

La esfalrita es uno de 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 esfalrita es que aparece en muchos tipos de depósitos; se encuentra en skarns , [25] depósitos hidrotermales , [26] lechos sedimentarios, [27] depósitos de sulfuro masivo volcanogénicos (VMS), [28] depósitos de tipo valle del Mississippi (MVT), [29] [30] granito [12] y carbón . [31]

Exhalativo sedimentario

Aproximadamente el 50% del zinc (de esfalrita) y el plomo proviene de depósitos exhalativos sedimentarios (SEDEX), que son sulfuros estratiformes de Pb-Zn que se forman en los respiraderos del fondo marino. [32] Los metales precipitan de los fluidos hidrotermales y están alojados en lutitas, carbonatos y limolitas ricas en materia orgánica en cuencas de retroarco y rifts continentales fallidos. [33] Los principales minerales de mena en los depósitos SEDEX son esfalrita, galena, pirita, pirrotita y marcasita , con sulfosales menores como tetrahedrita - freibergita y boulangerita ; el grado de zinc + plomo generalmente varía entre 10 y 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 Valle del Mississippi

Similares a SEDEX, los depósitos de tipo Mississippi-Valley (MVT) también son depósitos de Pb-Zn que contienen esfalrita. [35] Sin embargo, solo representan entre el 15 y el 20 % de zinc y plomo, son un 25 % más pequeños en tonelaje que los depósitos SEDEX y tienen leyes más bajas de 5 a 10 % de Pb + Zn. [33] Los depósitos MVT se forman a partir del reemplazo de rocas hospedantes carbonatadas como dolomía y piedra caliza por minerales minerales; se encuentran 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 hospedantes carbonatadas). [36] Los minerales minerales son los mismos que los depósitos SEDEX: esfalrita, galena, pirita, pirrotita y marcasita, con sulfosales menores. [36] Las minas que contienen depósitos de MVT incluyen Polaris en el Ártico canadiense, Mississippi River en los Estados Unidos , Pine Point en los Territorios del Noroeste y Admiral Bay en Australia. [37]

Sulfuro masivo volcanogénico

Los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos (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 de VMS con una variedad de contextos regionales y composiciones de rocas anfitrionas; 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 por fluidos hidrotermales (agua de mar modificada) que los lixivian de las rocas volcánicas en la corteza oceánica; el fluido saturado de metal sube a través de fracturas y fallas hasta la superficie, donde se enfría y deposita los metales como un depósito de VMS. [38] Los minerales de mena más abundantes son pirita, calcopirita, esfalrita y 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 esfalrita 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 esfalrita es un mineral importante de cinc; alrededor del 95% de todo el cinc primario se extrae del mineral de esfalrita. [42] Sin embargo, debido a su contenido variable de oligoelementos, la esfalrita también es una fuente importante de varios otros metales como el cadmio, [43] el galio, [44] el germanio, [45] y el indio [46] que sustituyen al cinc. Los mineros llamaban originalmente a este mineral blenda (del alemán ciego o engañoso ) porque se parece a la galena pero no produce plomo. [21]

Latón y bronce

El zinc en la esfalrita se utiliza para producir latón , una aleación de cobre con 3–45% de zinc. [18] Las composiciones de aleación de elementos principales de los objetos de latón proporcionan evidencia de que la esfalrita se usaba para producir latón por los islámicos ya en la época medieval entre los siglos VII y XVI d.C. [47] La ​​esfalrita también puede haberse 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 en la esfalrita también se puede utilizar para producir ciertos tipos de bronce; el bronce es predominantemente cobre que se alea con otros metales como estaño, zinc, plomo, níquel, hierro y arsénico. [49]

Esfalrita facetada, conocida con el nombre de Étoile des Asturies, una de las mayores que existen. Procede en realidad de la mina de Áliva, Cantabria (España). Museo Cantonal de Geología de Lausana.

Otro

Galería

Véase también

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