Taranakite

La taranakita es un mineral de fosfato de hierro y aluminio alcalino hidratado con la fórmula química ( K , Na ) ₃ ( Al , Fe ³⁺ ) ₅ ( PO ₄ ) ₂ ( HPO ₄ ) ₆ · 18 H ₂ O . ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} Se forma a partir de la reacción de minerales arcillosos o rocas aluminosas con soluciones enriquecidas en fosfato derivado del guano de murciélagos o aves o, menos comúnmente, de huesos u otra materia orgánica. ^{[ 7 ]} La taranakita se encuentra con mayor frecuencia en cuevas húmedas habitadas por murciélagos cerca del límite de las capas de guano con la superficie de la cueva. También se encuentra en lugares costeros perennemente húmedos que han sido ocupados por colonias de aves. El lugar tipo , y su homónimo, las Islas Sugar Loaf frente a Taranaki, Nueva Zelanda , es un ejemplo de ocurrencia costera.

La taranakita forma pequeños cristales blancos, amarillo pálido o grises, que suelen encontrarse en agregados nodulares pulverulentos o costras. La taranakita cristaliza en el sistema hexagonal y se caracteriza por tener el eje cristalográfico más largo de cualquier mineral conocido: el eje c de la celda unitaria de la taranakita mide 9,505 nanómetros . ^{[ 4 ]} 

La taranakita fue descrita por primera vez en 1866 por James Hector y William Skey . ^{[ 8 ] [ 9 ]} El material había sido encontrado por H. Richmond en las islas Sugar Loaf de Taranaki, Nueva Zelanda (en las proximidades de 39°02′57″S 174°01′40″E / 39.049086°S 174.027708°E / -39.049086; 174.027708 ), como finas vetas amorfas de color blanco amarillento en fisuras dentro de rocas traquíticas . Dentro de la taranakita, se observaron vetas de color amarillo parduzco oscuro que se pensaron que eran wavellita . El análisis moderno de rayos X mostró posteriormente que esta inclusión era vashegyita (Al ₁₁ (PO ₄ ) ₉ (OH) ₆ )·38H ₂ O). ^{[ 10 ]}

La taranakita se confundió inicialmente con la wavellita. Las diferencias físicas —su relativa blandura y facilidad de fusión— llevaron a Skey, analista del gobierno colonial de Nueva Zelanda, a realizar un análisis químico cuantitativo que identificó el mineral como un fosfato doblemente hidratado de alúmina y potasa, con cierta sustitución de aluminio por hierro férrico . ^{[ 8 ]} Esto lo identificó como una nueva especie mineral , la primera en ser descubierta en Nueva Zelanda. ^{[ 11 ]} 

Hector y Skey identificaron el guano de ave como la fuente más probable del fosfato necesario para formar taranakita, y especularon sobre las posibles ventajas de su uso en la fabricación de superfosfato , debido a la ausencia de carbonato y a las cantidades relativamente pequeñas de aluminio. Dicho uso industrial nunca se concretó debido a la limitada distribución de la taranakita.

La taranakita fue redescubierta en dos cuevas y recibió dos nombres nuevos. En 1894, Armand Gautier describió un mineral al que llamó minervita en las cuevas de Grotte de Minerve en Hérault, Francia , y argumentó que se formaba a partir de la descomposición de guano y restos animales que reaccionaban con arcillas. Justificó experimentalmente esta teoría haciendo reaccionar fosfato de amonio con óxido de aluminio gelatinoso , carbonato de hierro y piedra caliza. Estas reacciones produjeron un compuesto similar a la minervita y fosfatos de hierro y calcio similares a los que observó en las cuevas. ^{[ 12 ]} En 1904, Eugenio Casoria encontró un mineral bajo una capa de guano en Monte Alburno, Italia , al que llamó palmerita . ^{[ 13 ]} Estos dos minerales fueron posteriormente identificados mediante difracción de rayos X de polvo como taranakita ^{[ 10 ]} y descartados en favor de la taranakita por prioridad histórica. ^{[ 14 ]}

Otros ejemplos de aparición de taranakita incluyen: ^{[ 15 ]}

• Misserghin , Argelia (como minervite) (1895)
• Cuevas de Jenolan , Australia (como minervita) (1898)

En las cuevas no hay depósitos de guano; se cree que la fosfatización se produce a partir del agua del río que contiene materia orgánica y que penetra en la cueva.

• Reunión , Océano Índico (como minervita) (1910)

Dentro de una cueva de basalto en el distrito de Saint-Paul .

• Islas Leones , Patagonia (1933)

Asociado a una colonia de pingüinos

• Cueva Pig Hole, cerca de Blacksburg, Virginia (1954) ^{[ 16 ]}

Una cueva de piedra caliza. La taranakita se presenta en forma de polvo cerca del contacto del guano y el pelo de murciélago con la arcilla, y dentro de las fracturas de la arcilla brechada . Este fue el primer descubrimiento de taranakita en Estados Unidos.

• Cueva Onino-Iwaya, Prefectura de Hiroshima, Japón (1975) ^{[ 17 ]}

Se presenta como un polvo asociado al yeso dentro de sedimentos arcillosos, a no más de tres centímetros por debajo de la superficie en áreas con depósitos de guano de murciélago.

• Cueva de Mezesse cerca de Yaundé, Camerún ^{[ 18 ]}

Espeleotemas coraloides con microcapas de taranakita y ópalo alternadas regularmente en una cueva granítica . La estratificación regular de la taranakita se explicó como el efecto estacional de la lixiviación de guano y el flujo de arcilla desde las partes superiores de la cueva durante la temporada de lluvias.

• Cook's Head Rock y Green Island , Otago, Nueva Zelanda (2003) ^{[ 19 ]}

Se presenta junto con leucofosfito en forma de agregados microcristalinos en basalto fracturado y brechado. Se cree que los pingüinos azules de Green Island y las gaviotas de Cooks Head Rock son la principal fuente de guano.

Los yacimientos costeros, en Nueva Zelanda y la Patagonia, se producen en latitudes altas, lo que respalda la necesidad de condiciones húmedas para la formación de taranakita. En los trópicos, en lugar de taranakita, los minerales que se forman a partir de la fosfatización de _{rocas ígneas} ^derivadas _del guano son variscita ( AlPO₄ · 2H₂O ) , metavariscita ( AlPO₄ _{· H₂O} ⁾ , barrandita ₍ ( _Al , ^Fe³⁺ ) _PO₄ · 2H₂O ) , strengita y fosfosiderita ( Fe³⁺PO₄ · 2H₂O ) . ^{[ 10} ]

Se observa la formación de taranakita en la zona de reacción de los fertilizantes . ^{[ 2 ]} La taranakita de potasio (sinónimo de taranakita) o la taranakita de amonio (donde los cationes alcalinos se reemplazan por amonio ) pueden formarse en suelos ácidos tratados con fertilizantes fosfatados que contienen potasio o amonio. La formación de taranakitas, que son relativamente insolubles, puede reducir la biodisponibilidad de fósforo, potasio y nitrógeno si se forman. Esto puede tanto obstaculizar el crecimiento de las plantas en las etapas iniciales al reducir los cationes disponibles, como también ayudar a largo plazo al prolongar la presencia de estos nutrientes. ^{[ 20 ]}

La taranakita cristaliza en el sistema cristalino hexagonal (escalenoédrico hexagonal, 3 2/m) con el grupo espacial R 3 c. Las dimensiones de la celda unitaria son a  =  870,25  pm y c  =  9505  pm, encerrando un volumen de 6,234 ^nm³  . El eje c es el más largo de cualquier mineral conocido. ^{[ 4 ]}

La celda unitaria de la taranakita contiene seis capas de composición K₃Al₅ (HPO₄ _{) ₆ (} PO₄ ₎ ₂ ₍ H₂O ₎ ₁₂ _{, cada una de} 13,78 Å de espesor y separadas por capas de agua. La estructura rígida de cada capa se construye alrededor de grupos hidrogenofosfato ( HPO₄²⁻ ) que coordinan tres centros de aluminio cristalográficamente distintos, cada uno con número de coordinación seis . Cerca del centro de cada capa, un ion aluminio coordina octaédricamente seis HPO₄²⁻ . Otros dos oxígenos en cada grupo hidrogenofosfato coordinan los otros centros de aluminio distintos, que a su vez están coordinados octaédricamente a tres grupos hidrogenofosfato y tres moléculas de agua. Esta estructura forma un enlace Al' – P – Al '' – P – Al' casi paralelo al eje c , con el otro átomo de aluminio distinto desplazado y casi verticalmente debajo de un ion PO₄³⁻ . 

La taranakita pierde agua fácilmente al calentarse. El análisis termogravimétrico muestra dos eventos endotérmicos de pérdida de agua que ocurren en los rangos de 80 a 140  °C y de 140 a 300 °C _,  correspondientes a la pérdida secuencial de cinco y trece moléculas de agua para formar francoanelita y un material no cristalino. El calentamiento a 500 ° _C produce  una deshidratación completa para formar K₃Al₅P₈O₂₉ _. En el rango de 562 a 595 ° _C se forman _AlPO₄ y _{KAlP₂O₇ cristalinos} . ^{[ 21 ]}