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La restricción del Granate
  
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Josele




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MensajePublicado: 17 Jun 2020 15:14    Título del mensaje: La restricción del Granate  

Siempre me ha extrañado la limitación de los granates en cuanto a sus formas de cristalizar. Con intención de tratar de entender este misterio, he pasado un par de semanas indagando las razones que les llevan a repetir (casi) siempre las formas que todos conocemos a pesar que su formación ocurre en una gran variedad de rocas y un amplio abanico de condiciones de presión y temperatura. Como me imagino que la causa de esta particularidad viene de su red cristalina, he leído varios artículos sobre su estructura, he repasado las redes de Bravais y la ley que rige el crecimiento preferencial de ciertas caras y he buscado imágenes en internet. También he planteado el tema en Mindat (Garnet Restriction Oddity) y en el lado inglés de FMF (Habit Restriction of Garnets), donde he obtenido algunas pistas de por dónde van los tiros y aunque no he llegado a entender del todo las causas concretas de la aversión de los granates por ciertos poliedros en principio compatibles con su clase cristalina, siempre es un consuelo saber que alguien sí lo entiende.

En la versión inglesa de FMF Pete Richards ha proporcionado información muy interesante. Traduzco a continuación los párrafos más relevantes:

“Hay teorías sobre el crecimiento de los cristales que explican esto, pero debido a su complejidad solo voy a proporcionar algunas generalidades de ellas.
La Ley de Bravais, simplificada, dice que la importancia de una cara en un cristal, su tamaño y / o frecuencia de ocurrencia, es proporcional a la densidad de los átomos en ese plano. Esta es una especie de explicación a nivel atómico del principio geométrico general de que las caras que crecen más lentamente son las más grandes. Dice que si las caras contienen muchos átomos, se tarda más en llenar una capa de esa cara, por lo que crece más lentamente.
La Ley de Bravais tiene bastante éxito en predecir la morfología de muchos cristales pero tiene fallos notables, el granate es uno de ellos.
En 1937, J.D.H. Donnay y A. Harker publicaron el artículo A New Law of Crystal Morfology Extending the Law of Bravais. La extensión fue tener en cuenta los efectos de los elementos de simetría encontrados en ciertos grupos espaciales llamados planos de deslizamiento y ejes de torsión. No intentaré repetir el argumento. Baste decir que uno de sus ejemplos es el granate, cuya estructura contiene un plano de deslizamiento. Con su nueva ley, predijeron que las formas de los granates deberían ser el trapezoedro {211}, el dodecaedro {110}, el cubo {100} y el hexoctaedro {321}, en ese orden. Este resultado probablemente sugiere que el cubo debería ser más importante de lo que observamos, pero es una predicción bastante buena tal como van las cosas.”

Bob Morgan también hace una buena aportación de información e imágenes:

"Hay otro artículo teórico que modela más de cerca las ocurrencias de las caras de los granates. Es Morphology of Garnets and Structure of F Slices Determined from a PBC Analysis por P. Bennema que se encuentra en el Journal of Crystal Growth 62 (1983) 41-60. Creo que nos estamos acercando a la comprensión de las caras más raras con el enfoque de la Cadena de Enlace Periódico (PBC), particularmente si se considera la relajación de los átomos en la superficie que puede producir cadenas de enlace que estabilizan tales caras.
¡Mucha suerte entendiéndolo!
Descubrieron que la composición química de algunos granates tenía un efecto sobre el dominio relativo entre las caras dodecaédricas y trapezoédricas.
Hay otra cara presente en algunos granates que no se ha mencionado, la hexoctaédrica, que generalmente aparece como caras delgadas entre las caras dodecaédricas y trapezoédricas, más comúnmente en las hessonitas.
En Val d'Ala (Italia) también aparecen caras del cubo similares a las de Vesper Peak
Luego están las caras tetrahexaédricas, más notables en los cristales del condado de Inyo (California, USA) pero también en algunos de Merilani (Tanzania) y, en raras ocasiones, de Pakistán.
He oído que algunos granates de la isla de Elba tienen caras octaédricas pequeñas, muy raras.
Finalmente, conozco dos localidades que tienen caras trisoctaédricas. Uno es Black Lake (Quebec, Canadá), el otro es Rudnyi (Kazajstán). Este último tiene pirámides trisoctaédricas entre caras dodecaédricas con una pequeña cara octaédrica central en cada una."

Las imágenes de estas rarezas pueden verse aquí: https://www.mineral-forum.com/message-board/viewtopic.php?p=72123#72123

Veamos a continuación algunas generalidades de los granates:

Son silicatos con una misma estructura cuya celda unidad consiste en tres grupos SiO4 enlazados con tres cationes divalentes (hierro, calcio, magnesio o manganeso) y dos cationes trivalentes (aluminio, hierro o cromo).
Más detalles de su estructura pueden verse aquí: http://ruby.colorado.edu/~smyth/min/garnet.html

Los minerales del grupo del granate se encuentran sobre todo en rocas metamórficas de medio o alto grado y en pegmatitas pero también pueden ocurrir en otro tipo de rocas ígneas como granitoides o rocas volcánicas e incluso en rocas sedimentarias como clastos procedentes de las anteriores.

Grupo del Granate:
Especie: . . . . . . . . Fórmula:
Almandino . . . . . Fe2+3 Al2 (SiO4)3
Piropo . . . . . . . . Mg3 Al2 (SiO4)3
Espesartina . . . . Mn2+3 Al2 (SiO4)3
Andradita . . . . . Ca3 Fe3+2 (SiO4)3
Grosularia . . . . . Ca3 Al2 (SiO4)3
Uvarovita . . . . . . Ca3 Cr2 (SiO4)3

Frecuentemente las distintas especies se mezclan formando soluciones sólidas:

Serie Almandino – Espesartina
Serie Almandino – Piropo
Serie Andradita – Grosularia
Serie Andradita – Uvarovita

Las series pueden combinarse entre ellas formando series de tres especies, siendo las mas comunes:

Serie Almandino – Espesartina – Piropo
Serie Andradita – Grosularia – Uvarovita

Zonación:
Estas soluciones sólidas suelen estar zonadas, con composiciones claramente diferenciadas entre el interior y los bordes del cristal. En la serie Serie Almandino – Piropo, el centro es más rico en hierro mientras que la parte exterior tiene mayor cantidad de magnesio. El grado de zonación es proporcional al grado de metamorfismo de la roca matriz, especialmente a la presión, siendo máximo en las eclogitas.

Inclusiones:
Los granates frecuentemente contienen inclusiones de otros minerales como plagioclasa, cuarzo, flogopita, rutilo, titanita, apatito, etc. Estas inclusiones favorecen la formación de pequeñas fracturas internas debido a las diferentes dilataciones de las distintas fases con los cambios de temperatura y presión.

Tanto la zonación como las inclusiones tienen un gran interés para el estudio petrológico y la historia tectónica de la roca matriz, proporcionando datos sobre las condiciones de formación.

A veces ocurre que pequeñas cantidades de otros elementos (Li, Sn, Ti, Zr, etc.) sustituyan a los cationes básicos o bien que el silicio sea parcialmente sustituido por Al, Fe o Ti. También puede ocurrir que incorporen el anión hidroxilo sustituyendo parcialmente a aniones (SiO4). Estas sustituciones pueden crear variedades o coloraciones atípicas en algunos casos.

Los granates cristalizan en la clase hexoctaédrica del sistema cúbico, que es la clase holoédrica (la de mayor simetría) de este sistema, por lo que en teoría podrían crecer formando cristales de todas las formas correspondientes a dicha clase: cubo, octaedro, rombododecaedro, trapezoedro y sus variaciones y combinaciones, tal como hacen otros minerales de esta misma clase del sistema cúbico como, por ejemplo, la fluorita.
Sin embargo, en la práctica los granates cristalizan (casi) exclusivamente formando rombododecaedros, trapezoedros o la combinación de ambos.

La restricción del granate en cuanto a sus formas cristalográficas tiene excepciones. Nótese que la mayoría de ellas se dan en Grossularia y sus variedades.



{111} Hibschite.jpg
 Mineral: Grossularia (variedad hibschita)
 Localidad:
Arroyo Acquasaliente, paraje Maglio-Pornaro, Valle Munari, Tretto, Schio, Provincia Vicenza, Veneto, Italia
 Dimensiones: Cristal mayor: 0,5 mm
 Descripción:
La Hibschita suele cristalizar con hábito octaédrico.

Imagen modificada de © Antonio Zordan (https://www.mindat.org/photo-557286.html)
 Visto:  1035 veces

{111} Hibschite.jpg



Grossular {100}.jpeg
 Mineral: Grossularia
 Localidad:
Pico Vesper, Cuenca Sultan, Distrito Sultan, Condado Snohomish, Washington, USA
 Dimensiones: 3,5 x 2,9 x 1,9 cm
 Descripción:
Granate de cierto tamaño de hábito rombododecaédrico modificado por el cubo (caras cuadradas).

Imagen modificada de © Rob Lavinski (https://www.mindat.org/photo-818818.html)
 Visto:  1037 veces

Grossular {100}.jpeg



Spessartine {100}.jpg
 Mineral: Spessartina (Espesartina)
 Localidad:
Zona Rock Run, Río Potomac, Condado Montgomery, Maryland, USA
 Dimensiones: Cristal: 0,5 mm
 Descripción:
¡Por fin un granate completamente cúbico!

Imagen © J. Nelson, Cubic Garnets found in Maryland and Virginia streams, USA (http://mineralzine.chez.com/ancien/info4-4-b.htm)
 Visto:  1036 veces

Spessartine {100}.jpg


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