Piroxen - Pyroxene

Cristale de piroxen ( diopsid ) din Afganistan

The pyroxenes (abreviat frecvent la Px ) sunt un grup de importante formatoare de roci inosilicate minerale găsite în multe magmatice și metamorfice roci . Piroxenii au formula generală XY (Si, Al)
2
O
6
, unde X reprezintă calciu (Ca), sodiu (Na), fier (Fe II) sau magneziu (Mg) și mai rar zinc , mangan sau litiu , iar Y reprezintă ioni de dimensiuni mai mici, precum crom (Cr), aluminiu ( Al), fier (Fe III), magneziu (Mg), cobalt (Co), mangan (Mn), scandiu (Sc), titan (Ti), vanadiu (V) sau chiar fier (Fe II). Deși aluminiul înlocuiește extensiv siliciul în silicați, cum ar fi feldspatii și amfibolii , substituția are loc doar într-o măsură limitată în majoritatea piroxenilor. Aceștia împărtășesc o structură comună constând din lanțuri unice de tetraedre de silice . Piroxenii care cristalizează în sistemul monoclinic sunt cunoscuți ca clinopiroxeni și cei care cristalizează în sistemul ortorombic sunt cunoscuți ca ortopiroxeni .

Numele piroxen derivă din cuvintele grecești antice pentru „foc” ( pyr πυρ ) și „străin” ( ksénos ξένος ). Piroxenii au fost numiți astfel datorită prezenței lor în lavele vulcanice, unde uneori se găsesc ca cristale încorporate în sticlă vulcanică ; s-a presupus că erau impurități în sticlă, de unde și numele care înseamnă „străini de foc”. Cu toate acestea, ele sunt pur și simplu minerale de formare timpurie care s-au cristalizat înainte de erupția lavei.

Mantaua superioară a Pământului este compusă în principal din olivine și piroxenice minerale. Piroxenul și feldspatul sunt principalele minerale din bazalt , andezit și roci gabro .

Chimia și nomenclatura piroxenilor

Structura lanțului de silicat al piroxenilor oferă multă flexibilitate în încorporarea diferiților cationi, iar numele mineralelor piroxene sunt definite în primul rând prin compoziția lor chimică. Mineralele piroxene sunt denumite în funcție de speciile chimice care ocupă situl X (sau M2), situl Y (sau M1) și situl T tetraedric. Cationii din situl Y (M1) sunt strâns legați de 6 oxigeni în coordonare octaedrică. Cationii din situl X (M2) pot fi coordonați cu 6 până la 8 atomi de oxigen, în funcție de mărimea cationului. Douăzeci de nume de minerale sunt recunoscute de Comisia Asociației Internaționale Mineralogice pentru Minerale Noi și Nume Minerale și 105 nume utilizate anterior au fost aruncate (Morimoto și colab. , 1989).

Nomenclatura piroxenică
Nomenclatura patrulateră piroxenică a piroxenilor de calciu, magneziu, fier
Nomenclatura triunghiului piroxen al piroxenilor de sodiu

Un piroxen tipic are în principal siliciu în situl tetraedric și predominant ioni cu o sarcină de +2 atât în ​​siturile X, cât și Y, oferind formula aproximativă XYT
2
O
6
. Denumirile piroxenelor comune calciu-fier-magneziu sunt definite în „patrulaterul piroxenic”. Seria enstatit-ferosilit ( [Mg, Fe] SiO
3
) include mineralul comun care formează roci Hypersthene , conține până la 5 mol.% calciu și există în trei polimorfi, ortoenstatit ortorombic și protoenstatit și clinoenstatit monoclinic (și echivalenții ferosilitului). Creșterea conținutului de calciu previne formarea fazelor ortorombice și a pigeonitului ( [Mg, Fe, Ca] [Mg, Fe] Si
2
O
6
) cristalizează doar în sistemul monoclinic. Nu există o soluție solidă completă în conținutul de calciu și piroxenii de Mg-Fe-Ca cu conținut de calciu cuprins între aproximativ 15 și 25 mol.% Nu sunt stabile în raport cu o pereche de cristale exoluționate. Acest lucru duce la un decalaj de miscibilitate între compozițiile pigeonite și augite . Există o separare arbitrară între augită și diopsid-hedenbergită ( CaMgSi
2
O
6
 - CaFeSi
2
O
6
) solutie solida. Diviziunea se ia la> 45 mol.% Ca. Deoarece ionul de calciu nu poate ocupa locul Y, piroxenii cu mai mult de 50 mol.% Calciu nu sunt posibili. Un wollastonit mineral înrudit are formula elementului final ipotetic de calciu, dar diferențe structurale importante înseamnă că este clasificat în loc ca piroxenoid.

Magneziul, calciul și fierul nu sunt în niciun caz singurii cationi care pot ocupa siturile X și Y din structura piroxenică. O a doua serie importantă de minerale piroxene sunt piroxenele bogate în sodiu, corespunzătoare nomenclaturii „triunghi piroxenic”. Includerea sodiului, care are o sarcină de +1, în piroxen implică necesitatea unui mecanism care să compună sarcina pozitivă „lipsă”. În jadeit și aegirină, acest lucru este adăugat prin includerea unui cation +3 (respectiv aluminiu și fier (III)) pe site-ul Y. Piroxenii de sodiu cu mai mult de 20 mol.% Componente de calciu, magneziu sau fier (II) sunt cunoscute sub numele de omfacit și aegirină-augită , cu 80% sau mai mult dintre acești componenți piroxenul cade în patrulater.

Prima vedere de difracție cu raze X a solului marțian - analiza CheMin relevă feldspat , piroxeni, olivină și multe altele ( Curiosity rover la „ Rocknest ”)

O gamă largă de alți cationi care pot fi găzduiți în diferitele situri ale structurilor piroxene.

Ordinea ocupației cationice în piroxeni
T Si Al Fe 3+
Da Al Fe 3+ Ti 4+ Cr V Ti 3+ Zr Sc Zn Mg Fe 2+ Mn
X Mg Fe 2+ Mn Li Ca N / A

În alocarea ionilor către site-uri, regula de bază este să lucreze de la stânga la dreapta în acest tabel, atribuind mai întâi tot siliciu la site-ul T și apoi umplând site-ul cu aluminiu rămas și, în final, cu fier (III); aluminiu sau fier suplimentar pot fi găzduite pe site-ul Y și ioni mai voluminoși pe site-ul X.

Nu toate mecanismele rezultate pentru a atinge neutralitatea sarcinii urmează exemplul de sodiu de mai sus și există mai multe scheme alternative:

  1. Substituții cuplate de ioni 1+ și 3+ pe site-urile X și respectiv Y. De exemplu, Na și Al dau jadeitul (NaAlSi
    2
    O
    6
    ) compoziție.
  2. Înlocuirea cuplată a unui ion 1+ pe site-ul X și a unui amestec de numere egale de ioni 2+ și 4+ pe site-ul Y. Acest lucru duce la , de exemplu, NaFe 2+
    0,5
    Ti 4+
    0,5
    Si
    2
    O
    6
    .
  3. Substituția Tschermak în care un ion 3+ ocupă situsul Y și un situs T care duce la , de exemplu, CaAlAlSiO
    6
    .

În natură, mai mult de o substituție poate fi găsită în același mineral.

Minerale piroxene

O secțiune subțire de piroxen verde
Mantle - peridotit xenolith de la San Carlos Indian Reservation, Gila Co, Arizona, Statele Unite ale Americii. Xenolitul este dominat de peridot olivin verde , împreună cu cristale negre de ortopiroxen și spinel și boabe rare diopside verzi-iarbă. Roca cenușie cu granulație fină din această imagine este bazaltul gazdă. (Scară necunoscută).
Un eșantion de piroxenită (meteoritul ALH84001 de pe Marte), o rocă formată în principal din minerale piroxene
  • Clinopiroxeni (monoclinici)
    • Aegirine , NaFe 3+ Si
      2
      O
      6
    • Augita , (Ca, Na) (Mg, Fe, Al, Ti) (Si, Al)
      2
      O
      6
    • Clinoenstatite , MgSiO
      3
    • Diopsid , CaMgSi
      2
      O
      6
    • Esseneite , CaFe 3+ [AlSiO
      6
      ]
    • Hedenbergite , CaFe 2+ Si
      2
      O
      6
    • Jadeit , Na (Al, Fe 3+ ) Si
      2
      O
      6
    • Jervisite, (Na, Ca, Fe 2+ ) (Sc, Mg, Fe 2+ ) Si
      2
      O
      6
    • Johannsenit, CaMn 2+ Si
      2
      O
      6
    • Kanoit , Mn 2+ (Mg, Mn 2+ ) Si
      2
      O
      6
    • Kosmochlor , NaCrSi
      2
      O
      6
    • Namansilit, NaMn 3+ Si
      2
      O
      6
    • Natalyite, NaV 3+ Si
      2
      O
      6
    • Omphacite , (Ca, Na) (Mg, Fe 2+ , Al) Si
      2
      O
      6
    • Petedunnit, Ca (Zn, Mn 2+ , Mg, Fe 2+ ) Si
      2
      O
      6
    • Pigeonit , (Ca, Mg, Fe) (Mg, Fe) Si
      2
      O
      6
    • Spodumen , LiAl (SiO
      3
      )
      2
  • Ortopiroxeni ( ortorombici )
    • Enstatite , Mg
      2
      Si
      2
      O
      6
    • Bronzit , intermediar între enstatit și hipersten
    • Hiperstenă , (Mg, Fe) SiO
      3
    • Eulita, intermediară între hiperstenă și ferosilit
    • Ferosilit , Fe
      2
      Si
      2
      O
      6
    • Donpeacorite, (MgMn) MgSi
      2
      O
      6
    • Nchwaningite, Mn 2+
      2
      SiO
      3
      (OH)
      2
      · (H
      2
      O)

Vezi si

Referințe

linkuri externe