Caracterização químico-mineralógica e comportamento térmico das água-marinhas da lavra terra branca, São José da Safira (Mg)

Abstract

La aguamarina es una variedad de berilo con formula Be3Al2Si6O18, su color varía desde azul claro hasta verdoso. Sus características de color y belleza han contribuido para calificarla como un mineral de gran importancia en la industria gemológica. La Mina Tierra Blanca se sitúa en el Municipio São José da Safira (MG). La pegmatita objeto de estudio esta insertada en rocas del Grupo Rio Doce, Formación São Tomé que es definida como una secuencia de metarmorfitas de facies anfibolita. En la pesquisa fueron aplicadas diversas técnicas analíticas en la Caracterización Químico-Mineralógica y el comportamiento térmico de las aguamarinas de la mina, entre estas: Densimetria, Refractometria, Difracción de rayos X, Micro Fluorescencia de rayos X, Termogravimetría y Análisis Térmico Diferencial Simultáneos, las Espectroscopias de Absorción Óptica, de Absorción en el Infrarrojo con Transformada de Fourier, de Resonancia Magnética Nuclear, Raman y Mössbauer, además de Espectrometría de Emisión Atómica de Plasma Acoplado Inductivamente, Dilatometria y Tratamiento Térmico. Los resultados de los análisis de la densidad relativa de las muestras de aguamarinas de la referida mina estuvieron en el intervalo de 2,532 a 2,744gr/cm3. Las muestras estudiadas presentan un crecimiento en ese valor, posiblemente debido al contenido de álcalis presente en la composición química de los cristales. En relación a los índices de refracción, no varía de 1,569 a 1,574, ne de 1,572 a 1,579, en cuanto que la birrefringencia varía de 0,003 a 0,006. Los análisis de los parámetros de celda unitaria mostraron que ao varía de 9,183401 a 9,212630Å, co de 9,176362 a 9,205471Å, la relación co/ca varía de 0,997942 a 1,000597 y el volumen de celda unitaria de 671,12 a 675,94Å3. La determinación de la razón co/ca indica que el berilo tiene predominancia para el Tipo N (normal). Las curvas termogravimétricas indicaron una primera pérdida de masa entre 0,01 a 0,27% en el intervalo de temperatura 164-169°C, una segunda pérdida endotérmica de masa de 0,01 a 1,08% en el intervalo de temperatura de 631-665°C, y finalmente una tercera pérdida endotérmica de masa más representativa de 0,05 a 2,62% en el intervalo de temperatura de 856-868°C. Esos valores están asociados a pérdida parcial de H2O, pérdida mayor de CO2 y pérdida total de H2O o álcalis respectivamente. Los espectros de absorción óptica indican la presencia de dos absorciones principales centradas en 370 y 820nm atribuidas a Fe+3 y Fe+2 respectivamente. A través de las espectroscopias de Absorción en el Infrarrojo con Transformada de Fourier y Raman fue evidenciada la presencia de los componentes fluidos H2O Tipos I y II, y CO2. En esos componentes fluidos tuvieron predominancia las moléculas de agua del Tipo II, que indican la presencia de iones alcalinos localizados en los canales abiertos del berilo, y que pueden ser ocupados por cationes y/o moléculas como, Cs+, K+, Li+ Na+ entre otros. Por médio de Espectroscopia Mössbauer fue relacionada la presencia de Fe2+, en tres sítios cristalográficos (octaédrico, tetraédrico y en los canales estructurales) y poco Fe3+ en sítios octaédricos. Sobre el origen del color azul de las aguamarinas há sido relacionado el elemento Fe como cromóforo, los análisis químicos realizados con Espectrometría de Emisión Atómica de Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-AES), permitieron establecer la relación existente entre la intensidad del color azul y el contenido de hierro de las muestras analizadas. Los valores de Fe2O3, estuvieron entre 0,39 e 0,99% en peso, datos que no representan contenidos altos considerando cristales de aguamarinas de otros lugares del mundo. Así mismo merece destacar los contenidos de Na2O3, entre 0,21 e 0,32% en peso, donde el sódio, se trata del álcali más representativo dentro de la estructura de las muestras analizadas, esa relación podría ser indicativa de berilos alcalinos. Finalmente la aplicación del tratamiento térmico en las muestras, indicó qué desde el punto de vista óptico, el cambio de color de las aguamarinas puede ser alcanzado, con calentamientos de hasta cuatro horas de duración y temperaturas entre 200 y 800°C aproximadamente. La mayoría de las muestras tratadas térmicamente hasta los 800°C tuvieron cambios en su color, y sus propriedades químicas y mineralógicas permanecieron casi inalteradas. Entre tanto a partir de los 800°C, especificamente a los 1000°C, ocurrieron modificaciones más radicales en lo que se refiere a las propriedades químicas y mineralógicas, atribuídas a una posible transformación de fase del mineral.