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Armalcolita

La armalcolita ( / ˌ ɑːr ˈ m ɑː l k ə l aɪ t / ) es un mineral rico en titanio con la fórmula química (Mg,Fe 2+ )Ti 2 O 5 . Se encontró por primera vez en la Base Tranquility en...

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La armalcolita ( / ˌ ɑːr ˈ m ɑː l k ə l aɪ t / ) es un mineral rico en titanio con la fórmula química (Mg,Fe 2+ )Ti 2 O 5 . Se encontró por primera vez en la Base Tranquility en la Luna en 1969 durante la misión Apolo 11 , y lleva el nombre de Arm strong , Al drin y Collins , los tres astronautas del Apolo 11. Junto con la tranquillityita y la piroxferroita , es uno de los tres nuevos minerales que se descubrieron en la Luna. [5] La armalcolita se identificó más tarde en varios lugares de la Tierra y se ha sintetizado en el laboratorio. (La tranquillityita y la piroxferroita también se encontraron más tarde en varios lugares de la Tierra). [6] La síntesis requiere bajas presiones, altas temperaturas y un enfriamiento rápido desde aproximadamente 1000 °C hasta la temperatura ambiente. La armalcolita se descompone en una mezcla de ilmenita rica en magnesio y rutilo a temperaturas inferiores a 1000 °C, pero la conversión se ralentiza con el enfriamiento. Debido a este requisito de enfriamiento, la armalcolita es relativamente rara y suele encontrarse asociada a ilmenita y rutilo, entre otros minerales.

Aparición

La tripulación del Apolo 11 , que dio nombre a Armalcolite. De izquierda a derecha, Neil Armstrong , Michael Collins y Buzz Aldrin .

La armalcolita se encontró originalmente en la Luna, en el Mar de la Tranquilidad en la Base Tranquility , y también en el valle Taurus-Littrow y las Tierras Altas de Descartes . Las cantidades más grandes fueron proporcionadas por las misiones Apolo 11 y 17. Más tarde se identificó en la Tierra a partir de muestras de diques y tapones de lamproita tomadas en Smoky Butte, condado de Garfield, Montana , EE. UU . [7] En la Tierra, también se encuentra en Alemania ( cráter de impacto Nördlinger Ries en Baviera ), Groenlandia ( isla Disko ), México (cono de ceniza de El Toro, San Luis Potosí ), Sudáfrica ( minas de kimberlita de Jagersfontein , Bultfontein y Dutoitspan ), España ( provincia de Albacete y Jumilla , Murcia ), Ucrania (oleaje de Pripyat), Estados Unidos (cantera de Knippa, condado de Uvalde, Texas y Smoky Butte, Jordania, Montana ) y Zimbabue ( distrito de Mwenezi ). [2] [8] También se detectó armalcolita en meteoritos lunares, como Dhofar 925 y 960 encontrados en Omán. [9]

La armalcolita es un mineral menor que se encuentra en rocas basálticas ricas en titanio, lava volcánica y, a veces, pegmatitas graníticas , rocas ultramáficas , lamproitas y kimberlitas. Está asociada con varios óxidos mixtos de hierro y titanio, grafito, analcima , diópsido , ilmenita , flogopita y rutilo . Forma cristales alargados de hasta aproximadamente 0,1–0,3 mm de longitud incrustados en una matriz de basalto. [10] El análisis petrográfico sugiere que la armalcolita se forma típicamente a bajas presiones y altas temperaturas. [2]

Síntesis

Se pueden cultivar cristales de armalcolita de hasta varios milímetros de longitud mezclando polvos de óxidos de hierro, titanio y magnesio en la proporción correcta, fundiéndolos en un horno a unos 1.400 °C, dejando que la masa fundida cristalice durante unos días a unos 1.200 °C y luego enfriando los cristales a temperatura ambiente. [11] [12] El paso de enfriamiento es necesario tanto para la síntesis de laboratorio como para la natural a fin de evitar la conversión de armalcolita en una mezcla de ilmenita rica en magnesio (Mg- FeTiO
3) y rutilo (TiO 2 ) a temperaturas inferiores a 1000 °C. [13] Esta temperatura umbral de conversión aumenta con la presión y finalmente cruza el punto de fusión, lo que significa que el mineral no se puede formar a presiones suficientemente altas. Debido a esta conversión a ilmenita, la armalcolita tiene una abundancia relativamente baja y está asociada con la ilmenita y el rutilo. [14] En consecuencia, la cantidad relativa de ilmenita y armalcolita se puede utilizar como un indicador de la velocidad de enfriamiento de un mineral durante su formación. [15]

Propiedades

Estructura cristalina. Colores: verde – Mg, azul – Ti, rojo – oxígeno.

La armalcolita tiene una fórmula química general (Mg,Fe 2+ )Ti 2 O 5 . Forma masas opacas que aparecen grises (orto-armalcolita) a bronceadas (para-armalcolita) en la reflexión, siendo las variedades grises las más comunes, especialmente en muestras sintéticas. La estructura cristalina es la misma para la orto- y para-armalcolita. Su composición química no difiere significativamente, pero hay una diferencia en el contenido de MgO y Cr 2 O 3 que se atribuyó a la coloración diferente. [13] [16] La armalcolita es parte del grupo pseudobrookita que consiste en minerales de la fórmula general X 2 YO 5 . X e Y son generalmente Fe (2+ y 3+), Mg, Al y Ti. Los miembros finales son armalcolita ((Mg,Fe)Ti 2 O 5 ), pseudobrookita (Fe 2 TiO 5 ), ferropseudobrookita (FeTi 2 O 5 ) y "karrooíta" (MgTi 2 O 5 ). Son isoestructurales y todos tienen estructura cristalina ortorrómbica y se encuentran en rocas lunares y terrestres. [8] [10] [17]

La composición química de la mayoría de las muestras de armalcolita se puede descomponer en una suma de óxidos metálicos de la siguiente manera: TiO 2 (concentración 71–76%), FeO (10–17%), MgO (5,5–9,4%), Al 2 O 3 ( 1,48–2%), Cr 2 O 3 (0,3-2%) y MnO (0–0,83%). Mientras que el contenido de titanio es relativamente constante, la relación de magnesio a hierro varía y suele ser inferior a 1. [2] [10] Se distingue una variedad de armacolita denominada Cr-Zr-Ca que tiene un contenido elevado de Cr 2 O 3 (4,3–11,5%), ZrO 2 (3,8–6,2%) y CaO (3–3,5%). Estas variedades no son distintas y también se encuentran composiciones intermedias. [13] La modificación pobre en hierro (rica en magnesio) de la armacolita tiene la misma estructura cristalina y se encuentra en la corteza terrestre como el mineral llamado extraoficialmente "karrooíta". [15] [18]

La mayor parte del titanio presente en la armalcolita se encuentra en el estado 4+, debido al entorno de síntesis reductor, pero hay una fracción significativa de Ti 3+ en las muestras lunares. La relación Ti 3+ /Ti 4+ en la armalcolita puede servir como indicador de fugacidad (presión parcial efectiva) de oxígeno durante la formación del mineral. También permite distinguir la armalcolita lunar de la terrestre, ya que Ti 3+ /Ti 4+ = 0 para esta última. [13]

Dado que la fórmula de la armalcolita es (Mg,Fe 2+ )Ti 2 O 5 , sigue la fórmula general de XY 2 O 5 donde X = (Mg y Fe 2+ ), Y = Ti y O es oxígeno. Ambos sitios X e Y están coordinados octaédricamente y la relación de radio entre los cationes y los aniones en la armalcolita está en una relación de tres a cinco igual a 0,6, lo que hace que la estructura sea octaédrica. La armalcolita es un mineral rico en titanio que se incluye en el grupo mineral de ferropseudobrookita magnesiana con Fe 2+ Ti 2 O 5 y MgTi 2 O 5 como miembros finales. [8] Debido a que tiene simetría octaédrica, la armalcolita tiene solución sólida (sustitución de cationes) entre múltiples elementos Fe 2+ , Fe 3+ , Mg, Al y Ti; esto se debe a sus similitudes en radios atómicos y carga. La estructura cristalográfica exhibida por la armalcolita es una bipirámide ortómbica, por lo que cae en la categoría ortorrómbica y tiene un grupo puntual 2/m 2/m 2/m y un grupo espacial de Bbmm. Dentro de los sitios M1 para la armalcolita es ideal que el hierro resida allí debido al mayor tamaño del hierro y para M2, el magnesio y el titanio tienen una distribución entre los dos sitios. En los sitios de metal, el titanio tiene una coordinación óctuple; magnesio y hierro con una coordinación cuádruple. [13] [16] La relación de magnesio y hierro en la armalcolita disminuye con la disminución de la temperatura de 0,81 a 1200 °C a 0,59 a 1150 °C. Una vez que la armalcolita alcanza los 1125 °C, se reemplaza con ilmenita, FeTiO 3 , que carece tanto de magnesio como de hierro. [7]

La estructura cristalina de la armalcolita es similar a la de la brookita distorsionada . Se basa en octaedros deformados, con un átomo de titanio en el centro y seis átomos de oxígeno en las esquinas. Los iones de magnesio o hierro se encuentran en los sitios intersticiales; no contribuyen significativamente a la estructura reticular, que se mantiene mediante enlaces Ti-O a través de las esquinas de los octaedros. Sin embargo, estos iones afectan las propiedades ópticas, haciendo que el mineral sea opaco en contraste con el dióxido de titanio transparente TiO 2 . [13]

Véase también

Referencias

  1. ^ Warr, LN (2021). "Símbolos minerales aprobados por IMA–CNMNC". Revista Mineralógica . 85 (3): 291– 320. Código Bibliográfico :2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  2. ^ abcd "Armalcolite" (PDF) . Manual de minerales . Consultado el 7 de agosto de 2009 .
  3. ^ "Armalcolite". Mindat.org . Consultado el 7 de agosto de 2010 .
  4. ^ "Armalcolite". Webmineral . Consultado el 7 de agosto de 2010 .
  5. ^ Mineralogía de muestras lunares, NASA
  6. ^ "Tercer mineral lunar: tranquillityita hallado en Australia Occidental" . Consultado el 27 de noviembre de 2017 .
  7. ^ ab D. Velde (1975). "Lamproitas portadoras de armalcolita, titanio, filosopita, diópsido, analcita y bearina de armalcolita, titanio, filosopita, diópsido, analcita y bearina de Smoky Butte, condado de Garfield, Montana" (PDF) . American Mineralogist . 60 : 566– 573.
  8. ^ abc Hayob, JL y EJ Essene (1995). «Armalcolita en xenolitos de paragneis cortical, centro de México» (PDF) . Soy. minerales . 80 ( 7– 8): 810. Bibcode : 1995AmMin..80..810H. doi :10.2138/am-1995-7-817. S2CID  201652852.
  9. ^ Meteoritos lunares: Dhofar 925, 960 y 961 (pares de piedras) Archivado el 20 de julio de 2011 en Wayback Machine , Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias, Universidad de Washington
  10. ^ abc Anderson, AT; et al. (1970). "Armalcolita: un nuevo mineral de las muestras del Apolo 11" (PDF) . Geochim. Cosmochim. Acta . 34, Supp. 1: 55– 63. Bibcode :1970GeCAS...1...55A. doi :10.1016/0016-7037(70)90170-5.
  11. ^ Lind, MD; Housley, RM (1972). "Estudios de cristalización de rocas ígneas lunares: estructura cristalina de armalcolita sintética". Science . 175 (4021): 521– 3. Bibcode :1972Sci...175..521L. doi :10.1126/science.175.4021.521. PMID  17755653. S2CID  6613555.
  12. ^ Yang, H (1998). "Química cristalina del orden y desorden de los cationes en MgTi2O5 de tipo pseudobrookita". Journal of Solid State Chemistry . 138 (2): 238– 244. Bibcode :1998JSSCh.138..238Y. doi :10.1006/jssc.1998.7775.
  13. ^ abcdef Grant Heiken, David Vaniman, Bevan M. French Libro de consulta lunar: una guía del usuario para la luna, CUP Archive, 1991, ISBN 0-521-33444-6 , págs. 148-149 
  14. ^ Lindsley, DH; Kesson, SE; Hartzman, MJ y Cushman, MK (1974). "La estabilidad de la armalcolita: estudios experimentales en el sistema MgO-Fe-Ti-O". Lunar Science Conference, 5.ª edición, Houston, Texas, 18-22 de marzo de 1974, Actas . 1 (A75-39540 19-91). Pergamon Press : 521-534 . Código Bibliográfico :1974LPSC....5..521L.
  15. ^ de Peter H. Cadogan La Luna: nuestro planeta hermano, Archivo CUP, 1981, ISBN 0-521-28152-0 p. 179 
  16. ^ ab Smyth, J (1974). "La química cristalina de los armalcolitos del Apolo 17". Earth and Planetary Science Letters . 24 (2): 262– 270. Bibcode :1974E&PSL..24..262S. doi :10.1016/0012-821X(74)90104-6.
  17. ^ Ferropseudobrookita, Mindat
  18. ^ Suzuki, Y.; Shinoda, Y. (2011). "Dititanato de magnesio (MgTi2O5) con estructura de pseudobrookita: una revisión". Ciencia y tecnología de materiales avanzados . 12 (3): 034301. Bibcode :2011STAdM..12c4301S. doi :10.1088/1468-6996/12/3/034301. PMC 5090461 . PMID  27877389. 
  • Imagen 1 de Armalcolite
  • Imagen de armalcolita 2
  • Imagen 3 de Armalcolite
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