La plagioclasa es una serie de minerales tectosilicatos (silicatos estructurales) dentro del grupo de los feldespatos . En lugar de referirse a un mineral particular con una composición química específica, la plagioclasa es una serie continua de soluciones sólidas , más propiamente conocida como serie de plagioclasas feldespato . Esto fue demostrado por primera vez por el mineralogista alemán Johann Friedrich Christian Hessel ( 1796–1872) en 1826. La serie abarca desde albita hasta anortita (con composiciones respectivas de NaAlSi 3 O 8 a CaAl 2 Si 2 O 8 ), donde los átomos de sodio y calcio pueden sustituirse entre sí en la estructura de la red cristalina del mineral . La plagioclasa en muestras manuales a menudo se identifica por su macla de cristales polisintéticos o efecto de " canal de registro ".
La plagioclasa es un mineral constituyente importante en la corteza terrestre y, en consecuencia, es una importante herramienta de diagnóstico en petrología para identificar la composición, el origen y la evolución de las rocas ígneas . La plagioclasa es también un constituyente importante de las rocas en las tierras altas de la Luna . El análisis de los espectros de emisión térmica de la superficie de Marte sugiere que la plagioclasa es el mineral más abundante en la corteza de Marte. [4]
Su nombre proviene del griego antiguo πλάγιος ( plágios ) 'oblicuo', y κλάσις ( klásis ) 'fractura', en referencia a sus dos ángulos de escisión .
La plagioclasa es el grupo mineral más común y abundante en la corteza terrestre . Parte de la familia de minerales feldespato , es abundante en rocas ígneas y metamórficas , y también es común como mineral detrítico en rocas sedimentarias . [5] [6] No es un solo mineral , sino que es una solución sólida de dos miembros terminales , albita o feldespato de sodio ( NaAlSi 3 O 8 ) y anortita o feldespato de calcio ( CaAl 2 Si 2 O 8 ). Estos pueden estar presentes en la plagioclasa en cualquier proporción, desde anortita pura hasta albita pura. [7] Por lo tanto, la composición de la plagioclasa se puede escribir como Na 1−x Ca x Al 1+x Si 3−x O 8 donde x varía de 0 para albita pura a 1 para anortita pura. Esta serie de soluciones sólidas se conoce como serie de plagioclasas. [8] [9] La composición de una muestra particular de plagioclasa se expresa habitualmente como % molar de anortita en la muestra. Por ejemplo, una plagioclasa que contenga un 40 % en moles de anortita se describiría como plagioclasa An40. [10]
La capacidad de la albita y la anortita para formar soluciones sólidas en cualquier proporción a temperatura elevada refleja la facilidad con la que el calcio y el aluminio pueden sustituir al sodio y al silicio en la estructura cristalina de la plagioclasa. Aunque un ion de calcio tiene una carga de +2, frente a +1 de un ion de sodio, los dos iones tienen casi el mismo radio efectivo. La diferencia de carga se soluciona mediante la sustitución acoplada de aluminio (carga +3) por silicio (carga +4), los cuales pueden ocupar sitios tetraédricos (rodeados por cuatro iones de oxígeno). Esto contrasta con el potasio, que tiene la misma carga que el sodio, pero es un ion significativamente más grande. Como resultado de la diferencia de tamaño y carga entre el potasio y el calcio, existe una brecha de miscibilidad muy amplia entre la anortita y el feldespato potásico ( KAlSi 3 O 8 ), el tercer miembro terminal común del feldespato formador de rocas. El feldespato potásico forma una serie de solución sólida con la albita , debido a las cargas idénticas de los iones de sodio y potasio, lo que se conoce como serie de feldespato alcalino . Por lo tanto, casi todo el feldespato que se encuentra en la Tierra es plagioclasa o feldespato alcalino, y las dos series se superponen en el caso de la albita pura. Cuando una composición de plagioclasa se describe por su % molar de anortita (como An40 en el ejemplo anterior), se supone que el resto es albita, con sólo un componente menor de feldespato potásico. [11]
La plagioclasa de cualquier composición comparte muchas características físicas básicas, mientras que otras características varían suavemente según la composición. [8] La dureza de Mohs de todas las especies de plagioclasa es de 6 a 6,5, [11] y la escisión es perfecta en [001] y buena en [010], con los planos de escisión reuniéndose en un ángulo de 93 a 94 grados. [12] Es a partir de este ángulo de escisión ligeramente oblicuo que la plagioclasa recibe su nombre, del griego antiguo plágios ( πλάγιος 'oblicuo') + klásis ( κλάσις 'fractura'). El nombre fue introducido por August Breithaupt en 1847. [9] También hay una división pobre en [110] que rara vez se ve en muestras de mano. [12]
El brillo es vítreo a nacarado y la diafanidad es transparente a translúcida. [7] La tenacidad es frágil y la fractura es desigual o concoidea, pero la fractura rara vez se observa debido a la fuerte tendencia del mineral a escindirse. [13] A baja temperatura, la estructura cristalina pertenece al sistema triclínico , grupo espacial P 1 [14] [15] Los cristales bien formados son raros y suelen tener una composición sódica. [16] Las muestras bien formadas suelen ser fragmentos de escisión. Los cristales bien formados suelen ser laminares o tabulares paralelos a [010]. [7]
La plagioclasa suele ser de color blanco a blanco grisáceo, con una ligera tendencia a que las muestras más ricas en calcio sean más oscuras. [8] Las impurezas rara vez pueden teñir el mineral de color verdoso, amarillento o rojo carne. [7] El hierro férrico (Fe 3+ ) da un color amarillo pálido al feldespato plagioclasa del condado de Lake, Oregón . [17] La gravedad específica aumenta suavemente con el contenido de calcio, de 2,62 para la albita pura a 2,76 para la anortita pura, y esto puede proporcionar una estimación útil de la composición si se mide con precisión. [7] El índice de refracción también varía suavemente de 1,53 a 1,58 y, si se mide con cuidado, esto también proporciona una estimación útil de la composición. [12]
La plagioclasa muestra casi universalmente una macla polisintética característica que produce estrías de macla en [010]. Estas estrías permiten distinguir la plagioclasa del feldespato alcalino. La plagioclasa a menudo también muestra el hermanamiento de las leyes de Carlsbad, Baveno y Manebach. [7]
La composición de un feldespato plagioclasa normalmente se indica por su fracción global de anortita (%An) o albita (%Ab). Hay varios feldespatos de plagioclasa con nombre que se encuentran entre la albita y la anortita en la serie. La siguiente tabla muestra sus composiciones en términos de porcentajes de constituyentes de anortita y albita. [18] [19]
La distinción entre estos minerales no se puede hacer fácilmente en el campo . La composición se puede determinar de forma aproximada mediante la gravedad específica, pero una medición precisa requiere pruebas químicas u ópticas. [7] La composición de una montura de grano triturado se puede obtener mediante el método Tsuboi, que produce una medición precisa del índice de refracción mínimo que a su vez proporciona una composición precisa. En sección delgada , la composición se puede determinar mediante el método de Michel Lévy o el de Carlsbad-albita. El primero se basa en una medida precisa del índice mínimo de refracción, mientras que el segundo se basa en medir el ángulo de extinción bajo un microscopio polarizador . El ángulo de extinción es una característica óptica y varía con la fracción de albita (%Ab). [20]
Los miembros intermedios del grupo de las plagioclasas son muy similares entre sí y normalmente no pueden distinguirse excepto por sus propiedades ópticas. La gravedad específica en cada miembro (albita 2,62) aumenta 0,02 por cada 10% de aumento en anortita (2,75).
La plagioclasa es el principal mineral que contiene aluminio en las rocas máficas formadas a baja presión. [32] Normalmente es el primer y más abundante feldespato que cristaliza a partir de un magma primitivo que se enfría . [33] La anortita tiene un punto de fusión mucho más alto que la albita y, como resultado, la plagioclasa rica en calcio es la primera en cristalizar. [27] La plagioclasa se enriquece más en sodio a medida que desciende la temperatura, formando la serie de reacciones continuas de Bowen . Sin embargo, la composición con la que cristaliza la plagioclasa también depende de los demás componentes de la masa fundida, por lo que no es por sí solo un termómetro fiable. [34]
El liquidus de la plagioclasa (la temperatura a la que la plagioclasa comienza a cristalizar por primera vez) es de aproximadamente 1215 °C (2219 °F) para el basalto de olivino , con una composición de 50,5% en peso de sílice; 1255 °C (2291 °F) en andesita con un contenido de sílice de 60,7% en peso; y 1275 °C (2327 °F) en dacita con un contenido de sílice del 69,9% en peso. Estos valores son para magma seco. El liquidus disminuye mucho con la adición de agua, y mucho más con la plagioclasa que con los minerales máficos. La eutéctica (mezcla de fusión mínima) para una mezcla de anortita y diópsido cambia de 40% en peso de anortita a 78% en peso de anortita a medida que la presión del vapor de agua pasa de 1 bar a 10 kbar. La presencia de agua también desplaza la composición de la plagioclasa cristalizada hacia la anortita. El eutéctico para esta mezcla húmeda cae a aproximadamente 1010 °C (1850 °F). [35]
La plagioclasa cristalizada es siempre más rica en anortita que la masa fundida en la que cristaliza. Este efecto de plagioclasa hace que la masa fundida residual se enriquezca en sodio y silicio y se agote en aluminio y calcio. Sin embargo, la cristalización simultánea de minerales máficos que no contienen aluminio puede compensar parcialmente el agotamiento del aluminio. [36] En la roca volcánica, la plagioclasa cristalizada incorpora la mayor parte del potasio en la masa fundida como oligoelemento. [33]
Los nuevos cristales de plagioclasa se nuclean sólo con dificultad y la difusión es muy lenta dentro de los cristales sólidos. [34] Como resultado, a medida que el magma se enfría, la plagioclasa cada vez más rica en sodio suele cristalizarse en los bordes de los cristales de plagioclasa existentes, que conservan sus núcleos más ricos en calcio. Esto da como resultado una zonificación composicional de la plagioclasa en rocas ígneas. [27] En casos raros, la plagioclasa muestra una zonación inversa, con un borde más rico en calcio sobre un núcleo más rico en sodio. La plagioclasa también muestra a veces una zonación oscilatoria, con zonas que fluctúan entre composiciones ricas en sodio y ricas en calcio, aunque esto generalmente se superpone a una tendencia general de zonación normal. [15]
La plagioclasa es muy importante para la clasificación de rocas ígneas cristalinas. Generalmente, cuanto más sílice está presente en la roca, menos minerales máficos y más rica en sodio es la plagioclasa. El feldespato alcalino aparece a medida que aumenta el contenido de sílice. [27] Según la clasificación QAPF , la plagioclasa es uno de los tres minerales clave, junto con el cuarzo y el feldespato alcalino, utilizados para realizar la clasificación inicial del tipo de roca. Las rocas ígneas con bajo contenido de sílice se dividen a su vez en rocas dioríticas que tienen plagioclasa rica en sodio (An<50) y rocas gabroicas que tienen plagioclasa rica en calcio (An>50). La anortosita es una roca intrusiva compuesta por al menos un 90% de plagioclasa. [37] [38] [39]
La albita es un miembro final de las series de los álcalis y las plagioclasas. Sin embargo, está incluido en la fracción de feldespato alcalino de la roca en la clasificación QAPF. [39]
La plagioclasa también es común en las rocas metamórficas. [40] [27] La plagioclasa tiende a ser albita en rocas metamórficas de baja ley, mientras que de oligoclasa a andesina son más comunes en rocas metamórficas de media a alta ley. La roca de metacarbonato a veces contiene anortita bastante pura. [41]
El feldespato constituye entre el 10 y el 20 por ciento de los granos estructurales de las areniscas típicas . El feldespato alcalino suele ser más abundante que la plagioclasa en la arenisca porque los feldespatos alcalinos son más resistentes a la intemperie química y más estables, pero la arenisca derivada de roca volcánica contiene más plagioclasa. [42] La plagioclasa se transforma relativamente rápidamente en minerales arcillosos como la esmectita . [43]
Se cree que la discontinuidad de Mohorovičić , que define el límite entre la corteza terrestre y el manto superior , es la profundidad donde el feldespato desaparece de la roca. [44] Si bien la plagioclasa es el mineral que contiene aluminio más importante en la corteza, se descompone a la alta presión del manto superior, y el aluminio tiende a incorporarse en el clinopiroxeno como la molécula de Tschermak ( CaAl 2 SiO 6 ) o en la jadeíta. NaAlSi2O6 . _ _ _ A una presión aún mayor, el aluminio se incorpora al granate . [45]
A temperaturas muy altas, la plagioclasa forma una solución sólida con feldespato potásico, pero se vuelve muy inestable al enfriarse. La plagioclasa se separa del feldespato potásico, proceso llamado exsolución . La roca resultante, en la que están presentes finas vetas de plagioclasa ( lámelas ) en el feldespato potásico, se llama pertita . [18]
La solución sólida entre anortita y albita permanece estable a temperaturas más bajas, pero finalmente se vuelve inestable a medida que la roca se acerca a la temperatura ambiente de la superficie. La exsolución resultante produce intercrecimientos laminares y de otro tipo muy finos, que normalmente sólo se detectan mediante medios sofisticados. [7] Sin embargo, la exsolución en el rango compositivo de andesita a labradorita a veces produce laminillas con espesores comparables a la longitud de onda de la luz visible. Esto actúa como una rejilla de difracción , haciendo que la labradorita muestre el hermoso juego de colores conocido como chatoyance . [28]
Además de su importancia para los geólogos en la clasificación de rocas ígneas, la plagioclasa encuentra uso práctico como agregado de construcción , como piedra dimensional y en forma de polvo como relleno en pintura, plásticos y caucho. La plagioclasa rica en sodio se utiliza en la fabricación de vidrio y cerámica. [46]
La anortosita algún día podría ser importante como fuente de aluminio. [46]
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