Forsterite - Forsterite
Forsterite | |
---|---|
![]() | |
Všeobecné | |
Kategorie | Nesosilikáty |
Vzorec (opakující se jednotka) | Hořčík křemičitan (Mg2SiÓ4) |
Strunzova klasifikace | 9. AC.05 |
Krystalový systém | Ortorombický |
Křišťálová třída | Dipyramidové (mmm) Symbol HM: (2 / m 2 / m 2 / m) |
Vesmírná skupina | Pbnm |
Jednotková buňka | a = 4,7540 A, b = 10,1971 Á c = 5 9806 Á; Z = 4 |
Identifikace | |
Hmotnost vzorce | 140.691 g · mol−1 |
Barva | Bezbarvá, zelená, žlutá, žlutozelená, bílá |
Krystalický zvyk | Dipyramidové hranoly jsou často tabulkové, obvykle zrnité nebo kompaktní |
Twinning | Ve dnech {100}, {011} a {012} |
Výstřih | Perfektní na {010} nedokonalé na {100} |
Zlomenina | Conchoidal |
Mohsova stupnice tvrdost | 7 |
Lesk | Sklovitý |
Pruh | Bílý |
Diaphaneity | Průhledné až průsvitné |
Specifická gravitace | 3.21 – 3.33 |
Optické vlastnosti | Biaxiální (+) |
Index lomu | nα = 1,636 - 1,730 nβ = 1,650 - 1,739 ny = 1.669 – 1.772 |
Dvojlom | 5 = 0,033 - 0,042 |
2V úhel | 82° |
Bod tání | 1890 ° C[1] |
Reference | [2][3][4] |
Forsterite (Mg2SiO4; běžně zkráceně jako Fo; také známý jako bílý olivín) je bohatý na hořčík koncový člen z olivín pevný roztok série. to je izomorfní s koncovým členem bohatým na železo, fayalit. Forsterit krystalizuje v ortorombický Systém (vesmírná skupina Pbnm) s parametry buňky A 4.75 A (0.475 nm ), b 10,20 Á (1 020 nm) a C 5,98 Á (0,598 nm).[1]
Forsterite je spojován s ohnivý a metamorfované horniny a byl také nalezen v meteority. V roce 2005 byl také nalezen v kometární prach vrácený Sonda Stardust.[5] V roce 2011 to bylo pozorováno jako drobné krystaly v prašných oblacích plynu kolem formující se hvězdy.[6]
Jsou známy dva polymorfy forsteritu: wadsleyite (také ortorombické) a ringwoodit (izometrické). Oba jsou známé hlavně z meteoritů.
Peridot je drahokam odrůda forsteritového olivínu.
Složení

Čistý forsterit se skládá z hořčíku, kyslíku a křemíku. Chemický vzorec je Mg2SiO4. Forsterit, fayalit (Fe2SiO4) a tephroite (Mn2SiO4) jsou koncovými členy řady olivínových tuhých roztoků; jiné prvky, jako jsou Ni a Ca, nahrazují Fe a Mg v olivínu, ale v přirozeném výskytu pouze v malém množství. Další minerály jako např monticellite (CaMgSiO4), neobvyklý minerál bohatý na vápník, sdílí strukturu olivinu, ale pevný roztok mezi olivínem a těmito dalšími minerály je omezený. Monticellite se nachází v kontakt proměnil dolomity.[1]
Geologický výskyt
Olivín bohatý na forsterit je nejhojnějším minerálem v plášť nad hloubkou asi 400 km (250 mi); pyroxeny jsou také důležitými minerály v této horní části pláště.[7] Ačkoli se čistý forsterit v roce 2006 nevyskytuje vyvřeliny, dunite často obsahuje olivín s obsahem forsteritu přinejmenším stejně bohatým na Mg jako Fo92 (92% forsterit - 8% fayalit); běžný peridotit obsahuje olivín typicky alespoň tak bohatý na Mg jako Fo88.[8] Díky své vysoké teplotě tání jsou krystaly olivínu prvními minerály, které se vysráží z magmatické taveniny v a kumulovat proces, často s orthopyroxeny. Olivín bohatý na forsterit je běžným produktem krystalizace odvozeného od pláště magma. Olivin dovnitř mafic a ultramafický horniny jsou obvykle bohaté na forsteritového koncového člena.
Forsterit se také vyskytuje v dolomitický mramor který je výsledkem metamorfózy vysokého obsahu hořčíku vápence a dolomity.[9]U některých se vyskytuje téměř čistý forsterit proměnil hadovité. Olivín bohatý na fayalit je mnohem méně běžný. Téměř čistý fayalit je u některých méně významnou složkou žula -jako kameny, a to je u některých hlavní složkou metamorfický pásové železné formace.
Struktura, tvorba a fyzikální vlastnosti
Forsterit se skládá hlavně z aniontu SiO44− a kation Mg2+ v molárním poměru 1: 2.[10] Křemík je centrální atom v SiO44− anion. Každý atom kyslíku je vázán na křemík jedinou kovalentní vazbou. Čtyři atomy kyslíku mají částečný záporný náboj kvůli kovalentní vazbě s křemíkem. Atomy kyslíku proto musí zůstat daleko od sebe, aby snížily odpudivou sílu mezi nimi. Nejlepší geometrií ke snížení odpuzování je čtyřboký tvar. Kationty zabírají dvě různá oktaedrická místa, která jsou M1 a M2 a tvoří iontové vazby se silikátovými anionty. M1 a M2 se mírně liší. Místo M2 je větší a pravidelnější než M1, jak je znázorněno na obr. 1. Balení ve struktuře forsteritu je husté. Prostorová skupina této struktury je Pbnm a bodová skupina je 2 / m 2 / m 2 / m, což je ortorombická krystalová struktura.

Tato struktura forsteritu může tvořit celek pevný roztok nahrazením hořčíku železem.[11] Železo může tvořit dva různé kationty, kterými jsou Fe2+ a Fe3+. Ion železa (II) má stejný náboj jako iont hořčíku a má velmi podobný iontový poloměr jako hořčík. V důsledku toho Fe2+ může nahradit ionty hořčíku ve struktuře olivinu.
Jedním z důležitých faktorů, které mohou zvýšit podíl forsteritu v olivinovém pevném roztoku, je poměr iontů železa (II) k iontům železa (III) v magmatu.[12] Jako ionty železa (II) okysličovat a stanou se ionty železa (III), ionty železa (III) nemohou tvořit olivín kvůli jejich 3+ náboji. Výskyt forsteritu v důsledku oxidace železa byl pozorován v Stromboli sopka v Itálii. Když se sopka rozpadla, z magmatické komory unikly plyny a těkavé látky. S únikem plynů teplota krystalizace magmatu stoupala. Protože ionty železa (II) byly oxidovány v magmatu Stromboli, bylo k dispozici málo železa (II) pro vytvoření olivinu bohatého na Fe (fayalit ). Krystalizující olivín byl tedy bohatý na Mg a byly vytvořeny vyvřelé horniny bohaté na forsterit.

Při vysokém tlaku prochází forsterit fázovým přechodem na wadsleyit; za podmínek převládajících na Zemi horní plášť, tato transformace by nastala při tlacích ca. 14–15 GPa.[13] Ve vysokotlakých experimentech může být transformace zpožděna, takže forsterit může zůstat metastabilní při tlacích až téměř 50 GPa (viz obr.).
Progresivní metamorfóza mezi dolomit a křemen reagovat za vzniku forsteritu, kalcit a oxid uhličitý:[14]
Forsterit reaguje s křemenem za vzniku orthopyroxen minerální enstatit v následující reakci:
Objev a jméno
Forsterit byl poprvé popsán v roce 1824 pro výskyt v Mount Somma, Vesuv, Itálie. Pojmenoval ji Armand Lévy v roce 1824 po anglickém přírodovědci a sběrateli minerálů Adolarius Jacob Forster.[15][16]
Aplikace
Forsterit je v současné době studován jako potenciál biomateriál pro implantáty díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem.[17]
Reference
- ^ A b C Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius, Jr. (1985). Manuál mineralogie (20. vydání). Wiley. str.373–375. ISBN 978-0-471-80580-9.
- ^ http://rruff.geo.arizona.edu/doclib/hom/forsterite.pdf Příručka mineralogie
- ^ http://www.mindat.org/min-1584.html Mindat.org: Forsteritové minerální informace a data
- ^ http://webmineral.com/data/Forsterite.shtml Webmineral: Forsterite Mineral Data
- ^ Lauretta, Ds .; Keller, L.P .; Messenger, S. (2005). "Supernova olivín z kometárního prachu". Věda. 309 (5735): 737–741. Bibcode:2005Sci ... 309..737M. doi:10.1126 / science.1109602. PMID 15994379.
- ^ Spitzer vidí krystalický „déšť“ ve vnějších mračnech kojenecké hvězdy, Whitney Clavin a Trent Perrotto, Physorg.com, 27. května 2011. Přístup k květnu 2011
- ^ Kushiro, I. „Systém forsterit - diopsid - oxid křemičitý s vodou a bez vody za vysokého tlaku“ (PDF). American Journal of Science. 267: 269–294.
- ^ Deer W.A., Howie R.A. a Zussman J. (1992). Úvod do horninotvorných minerálů (2. vyd.). Harlow: Longmane ISBN 0-582-30094-0.
- ^ Tormmsdof, V. (1966). "Progresivní metamorfóza kieseliger karbonatgesteinu v den Zentralalpen zwischen Bernina und Simplon". Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen. 46: 431–460.
- ^ Iishi, K. (1978). "Mřížková dynamika forsteritu" (PDF). Americký mineralog. 63 (11–12): 1198–1208.
- ^ Wood, B. J .; Kleppa, O. J. (1981). "Termochemie roztoků forsterit - fayalit olivín". Geochimica et Cosmochimica Acta. 45 (4): 529–534. Bibcode:1981GeCoA..45..529W. doi:10.1016 / 0016-7037 (81) 90185-X.
- ^ Wilson, M .; Condliffe, E .; Cortes, J. A.; Francalanci, L. (2006). „Výskyt forsteritu a vysoce oxidačních podmínek v čedičových lávách ze sopky Stromboli v Itálii“. Journal of Petrology. 47 (7): 1345–1373. Bibcode:2006JPet ... 47.1345C. doi:10.1093 / petrologie / egl012.
- ^ D. C. Presnall (1995): Fázové diagramy minerálů vytvářejících Zemi. In: Mineral Physics & Crystallography - A Handbook of Physical Constants, ed. T. J. Ahrens, AGU Reference Shelf sv. 2, American Geophysical Union, Washington, D.C., str. 248–268
- ^ Jelen, William A. (1. prosince 1982). Minerály tvořící horniny: orthosilikáty, svazek 1A. Geologická společnost v Londýně. p. 264.
- ^ Frondel, C. (1972). „Jacob Forster (1739–1806) a jeho souvislosti s forsteritem a palladiem“ (PDF). Mineralogický časopis. 38 (297): 545–550. Bibcode:1972MinM ... 38..545F. CiteSeerX 10.1.1.605.3767. doi:10,1180 / min. Značka 19772.038.297.02.
- ^ http://minrec.org/labels.asp?colid=726 Mineralogický záznam, životopisný archiv.
- ^ Ramesh, S .; Yaghoubi, A .; Lee, K.Y.S .; Chin, K.M.C .; Purbolaksono, J .; Hamdi, M .; Hassan, M.A. (2013). „Nanokrystalický forsterit pro biomedicínské aplikace: Syntéza, mikrostruktura a mechanické vlastnosti“. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 25: 63–69. doi:10.1016 / j.jmbbm.2013.05.008. PMID 23726923.