Biotite

La biotite è un gruppo di minerali fillosilicati appartenenti alla famiglia delle miche, con formula chimica generale K(Mg,Fe)₃AlSi₃O₁₀(F,OH)₂. Forma una serie di soluzione solida, con l'annite come termine ricco di ferro e la flogopite come termine ricco di magnesio; le varietà più alluminose includono la siderofillite e l'eastonite. Fino al 1998, l'Associazione Mineralogica Internazionale trattava la biotite come una singola specie minerale, ma ora è classificata come un gruppo di minerali. Il nome è ancora usato sul campo per le miche scure non analizzate chimicamente. J.F.L. Hausmann la chiamò così nel 1847 in onore del fisico francese Jean-Baptiste Biot, che studiò le proprietà ottiche della mica. La struttura della biotite è costituita da fogli di ferro, magnesio, alluminio, silicio, ossigeno e idrogeno, tenuti insieme debolmente da ioni potassio. La biotite ricca di ferro è talvolta chiamata 'mica ferrosa', ma questo termine può anche riferirsi a una forma lamellare micacea di ematite; il termine di campo 'lepidomelano' evita questa confusione per la biotite ricca di ferro non analizzata. È anche conosciuta come 'mica nera', in contrasto con la 'mica bianca' (muscovite), e entrambe possono presentarsi insieme nelle stesse rocce, talvolta fianco a fianco. Come altre miche, la biotite ha una sfaldatura basale perfetta e forma fogli o lamelle flessibili che si sfaldano facilmente. Il suo sistema cristallino è monoclino, con cristalli tabulari o prismatici che terminano con un prominente pinacoide; quattro facce prismatiche e due facce pinacoidali creano una forma pseudoesagonale. La frattura è irregolare, anche se difficile da osservare a causa della sfaldatura. Il colore varia dal verdastro al bruno o nero, diventando giallo con l'alterazione. Può essere da trasparente a opaco, con lucentezza vitrea o perlacea e una striatura grigio-bianca. I cristalli grandi sono chiamati 'libri' perché assomigliano a pagine impilate. La durezza è 2,5–3 sulla scala di Mohs. La biotite si dissolve sia in soluzioni acide che alcaline, con dissoluzione più rapida a pH basso, e la dissoluzione è altamente anisotropa: le superfici dei bordi dei cristalli reagiscono da 45 a 132 volte più velocemente delle superfici basali. In sezione sottile, la biotite mostra un rilievo moderato e un colore dal marrone verdastro pallido a intenso o bruno, con pleocroismo da moderato a forte. Ha una birifrangenza elevata, spesso mascherata dal suo intenso colore intrinseco. Sotto luce polarizzata incrociata, si estingue approssimativamente parallelamente alle linee di sfaldatura e può mostrare una caratteristica estinzione 'a occhio di uccello' (bird's eye maple), un motivo maculato dovuto alla distorsione delle lamelle flessibili durante la molatura della sezione sottile. Le sezioni basali sono tipicamente esagonali e appaiono isotrope sotto luce polarizzata incrociata. La struttura cristallina della biotite è TOT-c: strati TOT paralleli debolmente legati da cationi (c). Ogni strato TOT ha due fogli tetraedrici (T) fortemente legati a entrambi i lati di un singolo foglio ottaedrico (O). Il debole legame ionico tra gli strati TOT conferisce alla biotite la sua perfetta sfaldatura basale. I fogli tetraedrici sono costituiti da tetraedri di silice (silicio circondato da quattro atomi di ossigeno), con un atomo di silicio su quattro sostituito dall'alluminio. Ogni tetraedro condivide tre dei suoi quattro atomi di ossigeno con i vicini, formando un foglio esagonale; l'ossigeno apicale rimanente si lega al foglio ottaedrico. Il foglio ottaedrico è triottaedrico, strutturato come un foglio di brucite, con magnesio o ferro ferroso come cationi tipici. Gli ossigeni apicali sostituiscono alcuni gruppi ossidrilici del foglio di brucite, legando strettamente i fogli tetraedrici e ottaedrici. I fogli tetraedrici portano una forte carica negativa (composizione di massa AlSi₃O₁₀⁵⁻), mentre il foglio triottaedrico ha una carica positiva (M₃(OH)₂⁴⁺, dove M è uno ione bivalente). Lo strato TOT combinato ha una carica negativa residua (M₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂⁻), neutralizzata dagli ioni potassio interstrato. Poiché gli esagoni nei fogli T e O differiscono leggermente in dimensione, il legame distorce i fogli, rompendo la simmetria esagonale in monoclina, sebbene la simmetria originale sia ancora visibile nella forma pseudoesagonale del cristallo. I minerali del gruppo della biotite si trovano in molte rocce ignee e metamorfiche. Ad esempio, la biotite si trova nella lava del Monte Vesuvio e nel complesso intrusivo di Monzoni nelle Dolomiti occidentali. Nel granito, la biotite tende ad essere più povera di magnesio rispetto al suo equivalente vulcanico, la riolite. È un fenocristallo essenziale in alcune lamprofiri. Grandi cristalli sfaldabili si trovano occasionalmente in vene di pegmatite, come nel New England, Virginia e Carolina del Nord, USA, e a Bancroft e Sudbury, Ontario, Canada. La biotite è un componente chiave di molti scisti metamorfici e si forma in un'ampia gamma di pressioni e temperature in composizioni adatte. Si stima che costituisca fino al 7% della crosta continentale esposta. Una roccia ignea composta quasi interamente da mica scura (biotite o flogopite) è chiamata glimmerite o biotitite. La biotite può essere trovata insieme al suo comune prodotto di alterazione, la clorite.