Microscopy and rock magnetism of fine grain-size titanomagnetite from the Jacupiranga Alkaline Complex, Brazil: unearthing Ti-magnesioferrite nanoparticles

Resumen

Se seleccionaron muestras muy finas de zonas mineralizadas del complejo Jacupiranga de la mina Cajatí para efectuar la identificación cristalográfica de nanoestructuras de titano-magnesioferrita (TMf) embebidas en titanomagnetita (TM) usando microscopía de transmisión de alta resolución (TEM). Se redujo un concentrado magnético a partir de muestras de piroxenita (sitios 4 a 7), después se dividió en fracciones de rangos de tamaño distintos: 26±2 µm, 19±1 µm, 13±1 µm, 9±1 µm, 6±1 µm and 6–0.1 µm. Las muestras mineralizadas depiroxenitay carbonatita se caracterizaron por: difracción de rayos-X, microscopía de luz transmitida y reflejada, y microscopía electrónica de barrido con análisis multielemental. La muestra de concentrado más fino (MC₆) se analizó por microscopía TEM y campo anular obscuro de ángulo alto y espectroscopía Ramán. Se midieron las propiedades magnéticas de las distintas fracciones granulométricas, mostrando cambios drásticos cuando los tamaños de grano pasan de tamaños micro a nanométricos. El porcentaje de susceptibilidad magnética dependiente de la frecuencia (χ_fd%) arrojó valores altos (10.2%) para las fracciones más finas (6±1 µm y 6–0.1 µm), lo que se atribuyó a las fracciones dominantes de partículas super paramagnéticas. Los tamaños de grano nanométrico y < 6 µm de TMf en partículas de TM requirió de un campo magnético de hasta 249 mT para alcanzar la saturación durante los experimentos de magnetización remanente isotermal. La coercitividad y la magnetización remanente de esas muestras aumentaron cuando los tamaños de las partículas disminuían, probablemente debido a efectos de acoplamiento paralelo. Los experimentos de susceptibilidad magnética versus calentamientos se efectuaron dos veces en la misma muestra (<35 nm), mostrando que la repetibilidad durante el segundo calentamiento se debe probablemente a la formación de nuevas nanopartículas de TMf, y al crecimiento de las ya existentes durante el proceso del primer calentamiento.