Ciclosilicatos

ndice Ciclosilicatos1 Turmalina

- Propiedades fsicas2 - Composicin qumica y estructura2

- Propiedades pticas de la Turmalina.3

- Color de la Turmalina...4

- Propiedades qumicas y termodinmicas..5

- Geocronologa usando Turmalina.5 Berilo

- Propiedades fsicas5 - Estructura..6 - Propiedades pticas del Berilo..7

- Variedades del Berilo....8

- Propiedades termodinmica..8

- Ocurrencia y paragnesis del Berilo.9

- Aplicaciones del Berilo...10

Referencias.12

Ciclosilicatos

Los ciclosilicatos pertenecen al grupo de

los silicatos donde su unidad principal est

formada por tetraedros de (SiO4)-4

, (Si3O9)-6

,

(Si4O12)-8

, (Si6O18)-12

y se diferencian por su

forma estructural correspondiente al tipo de unin

que presentan los tetraedros.

Los ciclosilicatos estn formados por la unin de

3 o ms tetraedros de (SiO4)-4

por enlaces inicos

formando anillos cerrados, simples o dobles, con

una relacin Si/O=1/3, presentndose en 3

distintas configuracin:

El anillo Si3O9 aparece solo en el caso de benitoita (BaTiSi3O9).

El anillo Si4O12 aparece solo en el caso de la pagodita (Ca2Cu2Al2Si4O12(OH)6).

El anillo Si6O18, es ms habitual y est en la base de las estructuras de minerales ms

corrientes y usuales como el berilo y

las turmalinas.

Figura 1: Distintas configuraciones de ciclosilicatos.

Para el Berilio, estos anillos estn

dispuestos en planos paralelos a (0001), el Berilio

y el Aluminio conectan los planos vertical y

horizontalmente. Los anillos de silicio-oxgeno se

superponen de modo tal que dejan en su

formacin unos orificios centrales (paralelos al eje

c), donde se puedan albergar iones, tomos

neutros e incluso molculas.

Figura 2: Disposicin de anillos de ciclosilicatos en eje c.

Figura 3: Disposicin de anillos de ciclosilicatos perpendicular al

eje c.

Turmalina

Propiedades fsicas

XY3Z6(T6O18)(BO3)3V3W

X = Ca, Na, K, vacante

Y

= Li, Mg, Fe2+

, Mn2+

, Zn, Al, Cr3+

, V3+

, Fe3+

, Ti4+

,

vacante

Z = Mg, Al, Fe3+

, Cr3+

, V3+

T = Si, Al, B

B = B, vacante

V = OH, O

W = OH, F, O

Hbito prismtico o columnar,

seccin basal hexagonal,

granular.

Raya blanco a caf, azul grisceo.

Brillo Vtreo

Clivaje muy pobres en caras (110)

y (101)

Maclas Raras

Color comnmente negro, pero

puede estar dentro de los

rangos verde, marrn, azul,

incoloro, rosado.

Sist. Cristalino Trigonal

Densidad (gcm-3

) 2.8-3.3

Dureza 7-7.5

Dimensiones de

celdas unitarias

a=b=15.7-16.2 , c=7.05-

7.25 , ==90, =120. Tabla 1: Resumen de propiedades fsicas de la Turmalina

Figura 4:

(A) Morfologa hemimrfica (despus del Goldschmidt 1922) (B) Tpica forma de turmalina (del Goldschmidt 1922)

Composicin qumica y estructura

La turmalina presenta una formula qumica

compleja debido a su alta cantidad de

constituyentes, dicha frmula puede ser

sintetizada como:

XY3Z6[T6O18][BO3]V3W

En donde X corresponde a aniones de alto

radio atmico como Na, K, Ca, Pb+3

o estar dicha

posicin vacante. Las posiciones Z e Y

corresponde en su mayora a metales de transicin

como Fe+2

, Mn+2

, Cu+2

, Al, V+3

,Cr+3

,

Fe+3

,Mn+3

,Ti+4

aunque tambin puede contener

metales alcalinos como Li y Mg. La posicin T

corresponde a Si y forma el grupo fundamental de

los ciclosilicatos, en ocasiones puede ser

remplazado por Al y B. Finalmente las posiciones

V y W corresponde a elementos o molculas con

alta electronegatividad como OH, O y F.

La estructura de la Turmalina se divide en

un sitio de coordinacin tetradrica, un sitio de

coordinacin triangular y dos sitios de

coordinacin octadrica. El de tipo tetradrico

corresponde a seis pares TO4 que comparten dos

vrtices con tetraedros vecinos para formar a la

estructura de anillo de los ciclosilicatos, estos

anillos forman capas que se ubican paralelas al eje

C. Dentro del anillo se ubican los cationes que

corresponden a la posicin X en coordinacin 9.

Uno de los octaedros estn conformado por tres

pares YO6 que comparten un vrtice entre si

formando un trmero [Y3O13]. Finalmente el

octaedro correspondiente a Z comparte vrtices

con los trmeros anteriores. La estructura de la

turmalina puede ser apreciada en la figura 5

Una propiedad importante que se

desprende de la estructura de la turmalina es que

los pares TO4 del anillo presentan vrtices libres

orientados en un mismo sentido (figura 6), esta

disposicin hace que la turmalina presente un

momento dipolar y convierta al mineral en un

excelente piezoelctrico y piroelctrico, es decir

que al ser sometido a esfuerzos mecnicos o

aumentos de temperatura los cristales adquieran

polarizacin.

Figura 5: Vista paralela al eje c de la turmalina(Chorlita). Imagen

generada por cristalmaker

Figura 6: Vista perpendicular al eje c de la turmalina (Chorlita).

Imagen generada por el software Cristalmaker

Propiedades pticas de la Turmalina

A luz polarizada plana la turmalina

presenta una variedad de colores como incoloro,

azul, verde, rosa, gris claro y amarillo, esta

caracterstica se ve acentuada por el pleocrosmo

fuerte de color e intensidad (Figuras 8.1 a 8.3),

propiedad diagnostica de la turmalina. Estas dos

cualidades estn ligadas a la existencia de metales

de transicin en su estructura.

Los cristales poseen forma anhedral

alargada y sin clivajes, esta caracterstica sumada

a su alta dureza y colores hacen a la turmalina un

mineral optimo para su uso en la joyera. Su

relieve es moderado a alto con mximos en los

ejes X e Y.

Sus ndices de refraccin son =1.698-

1.631 y =1.675-1.610, por lo que su

birrefringencia es moderada a alta con valores

entre 0.015-0.035 y por lo tanto su color de

interferencia para una seccin transparente de 30

milmetros vara entre el segundo y tercer orden

dependiendo de la seccin observada (Figura 7.1)

De la Figura de Trgger se observa que el

sistema cristalogrfico es hexagonal en su variante

trigonal (Figura 7.2) por lo que tendra un carcter

ptico de uniaxial y esto a su vez indica que su

extincin es paralela. Tambin tomando los

ndices de refraccin donde > el signo ptico

sera negativo. La tabla X contiene un resumen de

las propiedades pticas de la turmalina.

Figuras 7.1 y 7.2: Esferas de birrefringencia de la turmalina y

diagrama de Trgger. Imagen tomada del Imperial College

London.

Figura 8.1 a 8.3:Corte transparente de 1mm. La Turmalina exhibe

pleocrosmo al girar la seccin.

Color de la Turmalina

La turmalina presenta una variedad de

colores que abarca todo el espectro visible de la

luz. La razn de esto se debe a la relacin entre su

estructura interna y los componentes del mineral

mediante dos mecanismos, teora del campo

cristalino (CFT en ingles) o transferencia de

cargas de intervalencia (IVCT). Estos mecanismos

pueden producirse de manera independiente o

simultanea para darle un color a la Turmalina.

- Teora del campo cristalino (CFT): Esta

teora describe la interaccin de los

elementos y molculas que contenga

orbitales de tipo d en su estructura

electrnica. Cuando un fotn de luz visible

excita un electrn de la capa ms externa

de la nube de electrones este absorbe la

energa para pasar a un nivel de energa

superior. Como el salto entre niveles posee

una energa cuantificada, tambin tendr

una longitud de onda asociada por lo que

se absorber el color correspondiente y se

vera un color complementario.

- Transferencia de cargas de intervalencia

(IVCT): Ocurre cuando hay una

transferencia de electrones entre dos

metales que poseen estados de oxidacin

distintos. Como ocurre una reversibilidad

en los estados de oxidacin de manera

constante por la accin de la luz se

produce una absorcin de ciertas

longitudes de ondas que dan el color

caracterstico.

Los metales de transicin que actan en la

turmalina como cromforos, o causadores de

colores, son: Fe+2

, Fe+3

, Mn+2

, Mn+3

, Ti+4

, Cu+2

,

Cr+3

y V+3

(Tabla x). Dentro de la estructura estos

elementos ocupan las posiciones octadricas (Y y

Z).

La turmalina tambin puede presentar colores

por radiacin natural debido al decaimiento

isotpico de minerales que se den de manera

asociada o accesoria a la turmalina como el

feldespato potsico (40

K) o Zircones (U/Th)

Adems la turmalina presenta un fuerte

dicrosmo, que es la absorcin diferencial en

determinadas orientaciones cristalogrficas. Como

la turmalina se encuentra polarizada a lo largo del

eje C debido a la orientacin de los tetraedros de

SiO4absorbe fuertemente el rayo extraordinario en

comparacin con el rayo ordinario, de esta manera

al observar paralelo al eje C los colores aparecen

mas oscuros que al mirarlos de manera

perpendicular.

Otro efecto que puede presentar la turmalina

es el de chatoyancy, un efecto de scattering

particular causado por el crecimiento de

inclusiones con forma de aguja a lo largo del eje c

que da un apariencia de ojo de gato en el cristal.

Tabla 2: Variantes de la turmalina de acuerdo a su contenido

de metales de transicin. Adems incluye los nombres no

cientficos, imagen tomada de Tourmaline: The Kaleidoscopic

Figura 9: Absorcin de longitudes de onda de acuerdo al

cromforo presente que da el color habitual de las gemas.

Propiedades qumicas y termodinmicas

Na,Ca)(Al,Fe,Li)(Al,Mg,Mn)6(BO3)3(Si6O18).(OH,F)4

Es un sper grupo que actualmente est compuesto

por 18 especies donde los ms conocidos son:

Dravita Mg

Chorlo Fe

Elbaita (Li,Al)

Posee un rango de estabilidad T y P amplio

que cubre la mayora de las condiciones

encontradas en la corteza terrestre, adems puede

estar en equilibrio con un amplio rango de fluidos

(pH, Eh). Esta estabilidad es de hecho en parte,

por la flexibilidad de la estructura de ajustarse en

composicin en respuesta a cambios qumicos,

ambientales, y/o de condiciones T y P. Por esta

estabilidad y poca variacin de volumen por la

inclusin de elementos mayores y en trazas en la

estructura, la turmalina puede retener informacin

qumica y textural en un amplio rango de

temperaturas.

Punto de Fusin 725 950.

Boro es un elemento esencial para la formacin de

Turmalina, por eso identificar la disposicin y

disponibilidad del Boro en la tierra provee una

conexin para entender el desarrollo de la

Turmalina as como las escalas de tiempo para su

formacin y desarrollo.

Adems del Berilio, el Boro es el

elemento, mas liviano que el Fe, menos

abundante, en el sistema solar, con tan solo 0.26

ppm en el manto primitivo.

La abundancia en la corteza es atribuida a la

compatibilidad del boro con magmas silceos

El agua ocenica es un reservorio de Boro

importante, su remocin del agua esta dominado

por la incorporacin en sedimentos pelgicos y a

travs de alteraciones hidrotermales en la corteza

ocenica. Luego en zonas de subduccin la T y P

presente estabiliza la turmalina reteniendo el Boro

en las metapelitas.

La Turmalina controla el ciclo del Boro y

sus istopos en zonas de subduccin.

En superficie el Boro es concentrado

principalmente por procesos evaporticos, ya sean

sobre elementos marinos y no marinos, la

diferencia entre la composicin isotpica, permite

determinar la proporcin de Boro marino y no

marino.

Geocronologa usando Turmalina

Conociendo el tiempo absoluto de

formacin o enfriamiento de un umbral de

temperatura, es posible descifrar la evolucin

temporal de los terrenos geolgicos. Datar

turmalina provee una forma de enlazar varios

registros geoqumicos con distintos marcos de

tiempo. La turmalina tiene innumerables ventajas

en geocronologa, tal por sus granos anchos

fcilmente reconocibles a la escala del

microscopio. El color de la turmalina va

cambiando segn diferentes comportamientos y

elementos de trance, y estos pueden ser asociados

a condiciones de cambio, facilitando la

geocronologa y las interpretaciones geolgicas.

De particular importancia es que la turmalina es

caracterizada por una muy lenta difusin

cristalina. Esto es evidencia de la preservacin de

una notoria zona de intercrecimiento de granos de

metamorfismo de alto grado. Una difusin lenta

de volumen debido a una alta retencin de

istopos padre e hijo tal que no se resetean los

relojes isotpicos fcilmente por eventos

hidrotermales. Por lo tanto, la turmalina puede

registrar el tiempo de cristalizacin desde el

lquido magmtico, de fluidos metasomticos y/o

eventos metamrficos. Altas temperaturas de

cierre en varios sistemas isotpicos hacen de sus

rangos P-T muy estables, y en forma primordial

utilizan: K-Ar, 40

Ar/39

Ar, Rb-Sr, Sm-Nd y U-Th-

Pb. Rangos de tiempo van desde el Arcaico y

proterozoico (3800ma aprox.) a mioceno.

Berilo

Es un mineral de origen pegmattico asociado a

rocas granticas

Caractersticas fsicas

Hbito De masivo a cristalino

Raya Blanca

Brillo Vtreo a graso

Color Alocromtico, en estado puro

es incoloro

Sist. Cristalino

Densidad (gcm-3

) 2.63 - 2.92

Dureza 7.5 8

Berilo

Estructura

Su estructura est constituida por anillos formados

por seis tetraedros de con sus centros apilados un encima de otro en el eje

cristalogrfico c (ver figura 11).

Estos planos de anillos hexagonales estn

conectados a los planos intermedios conformados

por anillos de doce molculas por tomos de

oxgeno compartidos. Estos ltimos anillos

tambin poseen sus centros alineados en el eje c y

estn formados por seis tetraedros -cada uno

conformado por 1 tomo de Berilio rodeado por 4

de Oxgeno-, y seis octaedros -formados por un

tomo de Aluminio y 6 de Oxgeno-, ver figura 1.

Figura 10: Vista con el eje c entrando y saliendo de la hoja. En

morado se observan los octaedros de Al y O y en verde los

tetraedros de Be y O, ambos formando el plano (0 0 c/2); y en rosa palo los tetraedros de Si y O que forman el plano (0 0 c).

Recurso en lnea de la Universidad de Wisconsin del Centro de

Ciencia de Investigacin de Materiales e Ingeniera (Materials

Research Science and Engineering Center, University of Wisconsin, Madison). Acceso:

http://mrsec.wisc.edu/Edetc/pmk/esp/beryl.html.

Esta estructura de panal permite la

insercin de metales alcalinos, por supuesto en

forma de cationes, y molculas de agua

aproximadamente en los centros de las argollas

que forman canales abiertos paralelos al eje c (z

en la figura 1). Los iones alcalinos que se

encuentran con mayor abundancia son de Potasio,

Sodio, Litio, Calcio, Rubidio y Cesio, que debido

a su gran tamao se encuentran en los canales

formados por los centros de los anillos

hexagonales, es decir, en sus mismos planos,

como seal Folinsbee (1941).

La orientacin de las molculas de agua se

ve afectada directamente por la presencia de iones

alcalinos cercanos, pues stos los hacen estar

rotados 90 desde su posicin original (con el eje

de unin del tomo de Oxgeno con los tomos de

Hidrgeno perpendicular al eje c) (ver figura 2).

Figura 11: Seccin paralela al eje c, donde se ve uno de los

canales abiertos de la estructura del Berilo. Se observan los dos

tipos de orientaciones de la molcula de agua. Tipo I: Orientacin

de la molcula de agua sin la alteracin de algn catin cercano.

Tipo II: Molcula de agua rotada en 90 por la accin de un in

alcalino, que la afecta debido a su estructura dipolar. (Disilicates

and ring silicates, Volumen 1, 1997;Autores: W. A. Deer, R. A.

Iowi & J. Zussman, pgina 375).

Otra relacin existente entre las molculas de agua

y los iones alcalinos deriva de la dependencia de

los ltimos respecto a los espacios libres que deja

el agua, de este modo Bakakin and Belov (1962)

notaron que slo el Li, Na y Cs son ms

frecuentes en el Berilo que el K y el Rb. Y como

hay, por ende, tambin una dependencia mutua

entre la cantidad de agua e iones alcalinos,

estimaron que el lmite de presencia de agua en el

Berilo est entre 2,5% y 2,9% Berilo

X

Y

Z

Caractersticas cristalogrficas

Corresponde al sistema hexagonal, clase

cristalina bipiramidal dihexagonal y tiene los

siguientes elementos de simetra: un eje de

rotacin senario (de grado 6) vertical formado por

la combinacin de seis ejes binarios y adems

posee siete planos de simetra, seis verticales y un

horizontal (ver figura x)

Por lo anterior posee un hbito prismtico

muy definido, que puede presentar caras verticales

estriadas.

Figura x: Cristal de berilo mostrando la simetra 6/m 2/m 2/m

(smbolos de Hermann-Mauguin). (Manual de Mineraloga,

Cornelis Klein,Cornelius S. Hurlbut. 21 edicin, pgina 97).

Las formas frecuentemente presentes son: el

prisma de primer orden {10 0} y la base {0001}

(ver figura x).

Propiedades pticas berilio

Uniaxial ( - )

Figura 12: Esferas de Birrefringencia del Berilo.

e=1.564-1.595, w=1.568-1.602,

Birrefigencia =0.0040-0.0070 (grises, primer orden)

Pleocrosmo dbil cambiando a un verde amarillento a incoloro o verde-azul, azul o

rosado.

Colores de interferencia: gris a blanco con un poco de amarillo.

Relieve de bajo a moderado. Clivaje basal en la cara 001

N //:

N X:

Figura 13: Corte transparente de 5 mm que contiene Berilo.

Figura de la izquierda a Nicoles paralelos y figura de la derecha a

Nicoles cruzados.

Bajo el microscopio se observa un relieve

bastante bajo y un pleocrosmo casi nulo a

N// por lo que no sera fcil su

identificacin, pero a NX el berilio

muestra un cambio de colores de

interferencia al girar la platina bastante

marcado, como gris, azulado o morado.

Este mineral tambin se puede identificar

por las impurezas Grados

de

rotacin

N// NX

0

20

40

60

Figura 14:Corte transparente de 5 mm de Berilo. Pleocroismo leve (izquierda) y colores de interferencia

de primer orden (derecha)

ste mineral es muy fcil de confundir con

el cuarzo y la nefelina, se puede reconocer

debido a que el cuarzo tiene menor

birrefigencia y no clivaje, y la nefelina

tiene un relieve negativo. Otros datos:

Formula: Be

3

Al

2

(Si

6

O

18

)

Elemetos

esenciales:

Al, Be, O, Si

Todos los

elementos

listados en la

frmula:

Al, Be, O, Si

Impuridades

comunes:

Fe,Mn,Mg,Ca,Cr,Na,Li,Cs,O,H,OH,H2O,K,Rb

Variedades de Berilo

Esmeralda: Es una variedad de Berilo que debe su

color principalmente al Cr 3+, aunque V y Fe

influyen tambin en su color. Cr a diferencia de

Be, normalmente se encuentra asociado en rocas

bsicas y ultrabsicas, por lo que la coincidencia

del Be y Cr es excepcional, de ah la rareza de las

esmeraldas.

Aguamarina: Variedad comn del Berilo de color

azul o turquesa donde

Fe 2+ Azul Fe 3+ Verde

Goshenita: Variedad incolora, debido a elementos

inhibidores de color (Ca, Sc, Ti, V, Fe, Co)

Berilo rojo: Se produce en riolitas ricas en

topacio. Se forma a alta T y baja P de una fase

neumatoltica a lo largo de fracturas dentro de

cavidades miarolticas de riolitas.

Termodinmica del Berilo

El berilo ocurre principalmente en

pegmatitas granticas y sistemas saturados en

cuarzo. En estos sistemas el berilo es ms comn

que otros silicatos de Be, esto debido a que se

encuentra en la fase ms estable de Been los

diagramas BeO-Al2O3-SiO2-H2O (figura 15) de

Burt (1978), Franz y Morteani (1981) y Barton

(1986)

Figura 15: Triangulo de clasificacin Bash

(Berilo, Aluminio, Silice y H2O). Imagen tomada

de Berylium in Silicic Magmas and the Origin of

Beryl-Bearing Pegmatites.

Las asociaciones que contienen berilo y

cuarzo ocurren aproximadamente entre los 100 y

400 MPa y temperaturas de 400-700 0C lo que

concuerda con las temperaturas de formacin de

las pegmatitas (Barton 1986; Cerny 1991) Esto

valida la figura 15 que fue creada en rangos de

200 MPa y 6850C-750

0

La figura X muestra que una asociacin de

3 componentes puede contener al berilo, esta sera

fenakita (Be2SiO4), crisoberilo (BeAl2O4) y

cuarzo. Sin embargo en la formacin de

pegmatitas es normal que la composicin sea

peraluminosa, rica en oxido de aluminio en

contraste con xidos de sodio-potasio-calcio, lo

que sugiere que hay una tendencia a formar

asociaciones de crisoberilo-berilo-cuarzo (Burt

1978) Pero el crisoberilo reacciona en con

feldespato potsico y cuarzo a medida que se

aumenta la actividad de agua mediante la

siguiente reaccin:

3BeAl2O4+2KAlSi3O8+6SiO2+H2O=Be3Al2Si6O18+2KAl3Si3O10(OH)2

Cbr + K-Feld+ Qtz +Agua= Brl + Muscovita

La asociacin de berilo y muscovita es

muy comn, normalmente los depsitos de berilo

se encuentran entrampados en muscovita. Evensen

(1999) realiz un estudio experimental para

determinar la cantidad de Be necesaria para

saturar magmas granticos a condiciones de

temperatura y presin de formacin de pegmatitas.

Su estudio determino que la saturacin de Be no

solo es funcin de la temperatura sino tambin de

las actividades de los productos, es decir:

[aBe3Al2Si6O18]=[aBeO]3[aAl2O3][aSiO2]

6

Brl Magma

En la que la formacin de berilo es funcin

de los xidos que lo conforman. Sus resultados se

encuentran graficados en la figura 16.

Figura 16: Diagrama acerca de la relacin de saturacin de

Berilo con respecto a la concentracin de Cuarzo, de Aluminio y

Temperatura. Imagen tomada de Berylium in Silicic Magmas and

the Origin of Beryl-Bearing Pegmatites.

El aluminio es el principal responsable de

una baja en la solubilidad del berilo. En la figura x

la curva de saturacin de el magma peraluminoso

(HGS5+Brl+Qtz) desciende paralelamente al

magma metaluminoso (HGS5+Brl+Qtz) El

descenso de solubilidad es aproximadamente del

65% a 7000 grados (Evensen 1999)

El magma que forma la obsidiana de

Macusani (similar a pegmatitas con alto contenido

de Litio, Craig 2010) es rico en slice y

peraluminosa, sin embargo es la que posee la

mayor solubilidad, resultado incoherente con

respecto a los anteriores. La razn de esto se debe

a que este tipo de obsidiana contiene una gran

cantidad de componentes como Li, B, P, F, Rb,

Cs, de los cuales el F como el P reaccionan con Al

lo que lleva a un descenso en su actividad y por lo

tanto un aumento de BeO necesario para la saturacin.

La temperatura es el controlador

predominante en la saturacin por sobre los

7500C, aumentando hasta en un orden de

magnitud al llegar a los 8500C, sin embargo

temperaturas mas bajas a 7500C son relevantes

para pegmatitas.

Ocurrencia y paragnesis del Berilo

Se encuentra alrededor de todo el mundo

en rocas granticas y pegmatticas, tambin -como

mineral accesorio- en esquistos micceos y

gneisses asociados a metamorfismo de contacto en

sistemas abiertos que permiten en ingreso de

fluidos enriquecidos. La forma en que se

encuentran sugiere la previa presencia de una roca

intrusiva grantica o de un sector de

metamorfismo generado por una intrusin, ambos

siempre en un ambiente rico en voltiles, los

cuales se encuentran enriquecidos en iones que

fueron capturados durante su recorrido (migracin

inica) siendo aadidos en fracturas y superficies

porosas, dando a lugar una cristalizacin con

suficiente espacio como para obtener en muchas

ocasiones como resultado grandes cristales. Estos

son importantes debido a sus concentraciones de

elementos trazas como el Litio, tambin por el

contenido de minerales gemas (distintas

variedades de Berilo).

Este estilo de mineralizacin tambin es

importante para distintas variedades de la

turmalina, minerales con contenidos relativamente

altos de Tierras Raras, elementos radioactivos

como Uranio y Torio, otros elementos como

Estao, Tungsteno, Flor y Wolframio. De modo

que los minerales paragenticos con el Berilo son

la turmalina, el granate, apatito, circn, topacio,

columbita-tantalita, y, de manera menos frecuente,

lo son los xidos de Uranio, todos estos por tener

el mismo tipo de ocurrencia (Sosa (1992)).

Las formas ms tpicas de encontrar estos

yacimientos son en dique, sills y zona circundante

a rocas plutnicas. Unos de los lugares de

ocurrencia ms importantes se encuentran en

Brasil, donde las fuentes ms destacadas

pertenecen al estado de Minas Gerais. Tambin se

destacan Rusia, Madagascar, Pakistn y

Zimbabwe entre otros pases (ver figura 17).

Figura 17: Se muestran los principales lugares con presencia de

yacimientos de Berilo en Globo Terrestre con el smbolo , cuyo

tamao representa la magnitud de los yacimientos.

(http://www.mindat.org/min-819.html. Jolyon Ralph and Ida Chau

1993-2011).

Figura 18: Esmeralda extrada del Estado de Minas Gerais,

Brasil. (http://www.foro-

minerales.com/forum/viewtopic.php?t=4651).

Aplicaciones del Berilo

La mayor aplicacin del Berilo a nivel

mundial es su uso en joyera, ms precisamente de

la esmeralda. La esmeralda es una variante del

Berilio (Be3Al2Si6O18) en que una cantidad traza

de Cr y/o V remplaza al aluminio en la

estructura.Esta gema mueve aproximadamente

$500.000.000 al ao y es la tercera gema de

mayor valor detrs del diamante y el rub (Groat

2008)

La razn de porque las gemas son tan raras

es debido a que el proceso de formacin de

yacimientos de gemas involucra condiciones

geolgicas especficas y que no siempre se

cumplen. Entre estas condiciones se encuentran:

1) Disponibilidad de constituyentes mayores:

Uno de los constituyentes de la esmeralda

es el Berilio el cual posee una de 2 ppm en

la corteza continental (Rudnick y Gao

2003) Se suele concentrar luego de repetir

varias veces el proceso de cristalizacin

fraccionada y es uno de los ltimos

elementos en incorporarse a una

estructura, normalmente en pegmatitas y

granitos o sus equivalentes metamrficos

(London 2008)

2) Presencia de cromforos adecuados: La

esmeralda tiene su color verde

caracterstico debido a la presencia de

cromo y/o vanadio. El cromo y vanadio se

encuentran en mayor concentracin que el

berilio en la corteza (92 y 97 ppm,

Rudnick y Gao 2003) pero lo hacen en

distintas rocas. El cromo lo hace en

dunitas, peridotitas y basaltos mientras que

el vanadio lo hace en sedimentos ricos en

material orgnico y frrico.

El modelo mas habitual de formacin de

esmeraldas plantea que formadores de pegmatitas

entran en contacto con rocas mficas o

ultramficas. Sin embargo, las esmeraldas de

mayor precio y pureza se encontraron en depsitos

sedimentarios de lutitas negras ricas en material

orgnico en la regin cordillerana de Colombia,

estos depsitos no presentan ningn tipo de

evidencia acerca de la presencia de magmatismo

sino mas bien que se habra formado por la

presencia de fluidos hidrotermales de origen

meterico y de aguas subterrneas que fueron

enterrados hasta al menos 7 kilmetros y 2500C

(Giulani 2000). Luego al ascender el fluido

hidrotermal habra interactuado con las capas de

lutitas negras. Durante el metasomatismo de Na y

Ca se habran lixiviado de las lutitas negras:

elementos mayores, tierras raras y elementos

trazas como Be, V y Cr (Branquet 1999) Junto a la

lixiviacin se desarrollo un sistema de vetillas que

fue rellenada por calcita, esmeraldas y pirita.

3) Ausencia o concentracin limitada de

elementos indeseados: Elementos como el

hierro tambin actan como cromforos

pero poseen un efecto negativo en el color

de la esmeralda pues el Fe da un color rojo

que en la esmeralda se ve reflejado como

un verde oscuro a negro. En los depsitos

de Colombia el color verde intenso y ms

limpio que el de las pegmatitas (Nassau

1983) se debera a que el Fe+3

fue

removido al precipitar la pirita en vetas.

4) Espacio para crecimiento cristalino: Las

gemas necesitan espacio para crecer por lo

que frecuentemente se encuentran en

cavidades, en la mayora de los casos estas

cavidades se forman por la presencia de

fluidos hidrotermales que se desvolatilizan

para posteriormente precipitar gemas de

calidad cristalina (London 2008) Tambin

existen casos en que el espacio no acta de

manera critica pues los minerales se

forman en roca solida, como es el caso de

esmeraldas en esquistos. La gran

diferencia entre minerales que crecieron en

vetas o cavidades con aquellos de roca, es

que estos ltimos son ms susceptibles a

ataque qumico (disolucin) y fractura

mecnica, lo que las convierte en gemas de

menor calidad en caso de querer

procesarlas para obtencin de caras

(faceting en ingles) o nuevos cortes

(tallado).

5) Tamao adecuado para transparencia: Para

que los cristales sean ptimos y poder ser

considerados gemas estos deben crecer lo

suficiente para hacer un trabajo posterior,

sin embargo si estos poseen un tamao

demasiado grande (superior a los 15

centmetros) no presentaran la

transparencia adecuada y atractiva de las

gemas. Es por esta razn que depsitos

pegmatticos si bien presentan cristales de

un tamao superior al resto suelen

presentar una transparencia relativamente

baja en comparacin a depsitos termales

o metamrficos.

6) Profundidad de los depsitos: Como la

minera de gemas se basa en altos precios

por pequeas cantidades de mineral, por lo

general se suele extraer a bajos costos y en

superficie. Si los depsitos son de mediana

profundidad suele explotarse de acuerdo al

precio de mercado por lo que la mina

puede ser abierta y cerrada constantemente

como es el caso de la minera de

pegmatitas en Australia (Walton 2004)

Como la mayora de los depsitos de

esmeralda son pegmatitas y metamrficos

suelen tener un costo de extraccin mayor

lo que hace que las minas de Colombia

ubicadas en subsuelo sean altamente

rentables incluso con esmeraldas no tan

puras.

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Otros, Ciencias de la Tierra Press