Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с Fosterite )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Форстерит
Форстерит на Санидине - Охтендунг, Эйфель, Германия.jpg
Форстерит (крупнопластинчатый и бесцветный) на санидине (мелкие бесцветные кристаллы) с гематитом (красноватый)
Общий
КатегорияНесосиликаты
Формула (повторяющаяся единица) Силикат магния ( Mg 2 Si O 4 )
Классификация Струнца9.AC.05
Кристаллическая системаОрторомбический
Кристалл классДипирамидальный (ммм)
символ HM : (2 / м 2 / м 2 / м)
Космическая группаPbnm
Ячейкаa = 4,7540 Å , b = 10,1971 Å ,
c = 5,9806 Å; Z = 4
Идентификация
Формула массы140,691  г · моль -1
ЦветБесцветный, зеленый, желтый, желто-зеленый, белый
Хрустальная привычкаДипирамидные призмы часто имеют табличную, обычно зернистую или компактную форму
TwinningНа {100}, {011} и {012}
РасщеплениеИдеально на {010} несовершенно на {100}
ПереломКонхоидальный
Твердость по шкале Мооса7
БлескСтекловидное тело
Полосабелый
ПрозрачностьОт прозрачного до полупрозрачного
Удельный вес3,21–3,33
Оптические свойстваБиаксиальный (+)
Показатель преломленияn α = 1,636 - 1,730 n β = 1,650 - 1,739 n γ = 1,669 - 1,772
Двулучепреломлениеδ = 0,033 - 0,042
Угол 2V82 °
Температура плавления1890 ° C [1]
Рекомендации[2] [3] [4]

Форстерит (Mg 2 SiO 4 ; обычно сокращенно Fo ; также известный как белый оливин) является богатым магнием конечным членом ряда твердых растворов оливина . Он изоморфен богатому железом концевому члену, фаялиту . Форстерита кристаллизуется в ромбической системе ( пространственная группа Pbnm ) с параметрами ячейки 4,75 Å (0,475 нм ), б 10,20 Å (1,020 нм) и с 5,98 Å (0,598 нм). [1]

Форстерит связан с магматическими и метаморфическими породами, а также обнаружен в метеоритах . В 2005 году он был также обнаружен в кометной пыли, возвращенной зондом Stardust . [5] В 2011 году его наблюдали в виде крошечных кристаллов в пылевых газовых облаках вокруг формирующейся звезды. [6]

Известны два полиморфа форстерита: вадслеит (также ромбический) и рингвудит (изометрический). Оба в основном известны по метеоритам.

Перидот - это разновидность драгоценных камней оливина форстерита.

Состав [ править ]

Оранжевый форстерит с примесью тефроита

Чистый форстерит состоит из магния, кислорода и кремния. Химическая формула: Mg 2 SiO 4 . Форстерит, фаялит (Fe 2 SiO 4 ) и тефроит (Mn 2 SiO 4 ) являются конечными членами ряда твердых растворов оливина; другие элементы, такие как Ni и Ca, заменяют Fe и Mg в оливине, но только в незначительных количествах в природных проявлениях. Другие минералы, такие как монтичеллит (CaMgSiO 4 ), необычный богатый кальцием минерал, имеют структуру оливина, но твердый раствор между оливином и этими другими минералами ограничен. Монтичеллит находится в контактном метаморфизме. доломиты . [1]

Геологическое происхождение [ править ]

Богатый форстеритом оливин - самый распространенный минерал в мантии на глубине около 400 км (250 миль); пироксены также являются важными минералами в этой верхней части мантии. [7] Хотя чистый форстерит не встречается в магматических породах , дунит часто содержит оливин с содержанием форстерита, по крайней мере, таким же богатым магнием, как Fo 92 (92% форстерита - 8% фаялита); Обычный перидотит содержит оливин, как правило, не менее богатый магнием, чем Fo 88 . [8] Из-за высокой температуры плавления кристаллы оливина являются первыми минералами, выпадающими в осадок из магматического расплава в процессе кумуляции , часто сортопироксены . Богатый форстеритом оливин является обычным продуктом кристаллизации мантийной магмы . Оливин в основных и ультраосновных породах обычно богат минальным членом форстерита.

Форстерит также встречается в доломитовом мраморе, который является результатом метаморфизма известняков и доломитов с высоким содержанием магния . [9] Почти чистый форстерит встречается в некоторых метаморфизованных серпентинитах . Гораздо реже встречается оливин, богатый фаялитом. Почти чистый фаялит является второстепенным компонентом в некотором граните -like пород, и это является основным компонентом некоторых метаморфических железистых образований .

Структура, формирование и физические свойства [ править ]

Форстерит в основном состоит из аниона SiO 4 4– и катиона Mg 2+ в молярном соотношении 1: 2. [10] Кремний является центральным атомом в SiO 4 4−анион. Каждый атом кислорода связан с кремнием одной ковалентной связью. Четыре атома кислорода имеют частичный отрицательный заряд из-за ковалентной связи с кремнием. Следовательно, атомы кислорода должны находиться далеко друг от друга, чтобы уменьшить силу отталкивания между ними. Лучшая геометрия для уменьшения отталкивания - это четырехгранная форма. Катионы занимают две разные октаэдрические позиции, которые являются M1 и M2, и образуют ионные связи с силикатными анионами. M1 и M2 немного отличаются. Сайт M2 больше и более правильный, чем M1, как показано на рис. 1. Упаковка в структуре форстерита плотная. Пространственная группа этой структуры - Pbnm, а точечная группа - 2 / м 2 / м 2 / м, которая представляет собой ромбическую кристаллическую структуру.

Рисунок 1:. Атомный масштаб структура форстерита смотрит вдоль на оси. Кислород показан красным цветом, кремний - розовым, а Mg - синим. Проекция элементарной ячейки показана черным прямоугольником.

Эта структура форстерита может образовывать полный твердый раствор , заменяя магний железом. [11] Железо может образовывать два разных катиона: Fe 2+ и Fe 3+ . Ион железа (II) имеет такой же заряд, что и ион магния, и его ионный радиус очень похож на ионный радиус магния. Следовательно, Fe 2+ может замещать ион магния в структуре оливина.

Одним из важных факторов, которые могут увеличить долю форстерита в твердом растворе оливина, является отношение ионов железа (II) к ионам железа (III) в магме. [12] Поскольку ионы железа (II) окисляются и становятся ионами железа (III), ионы железа (III) не могут образовывать оливин из-за своего заряда 3+. Появление форстерита в результате окисления железа наблюдалось в вулкане Стромболи в Италии. Когда вулкан раскололся, газы и летучие вещества вышли из магматического очага. Температура кристаллизации магмы увеличивалась по мере выхода газов. Поскольку ионы железа (II) окислялись в магме Стромболи, мало железа (II) было доступно для образования богатого железом оливина ( фаялит).). Следовательно, кристаллизующийся оливин был богат магнием, и образовались магматические породы, богатые форстеритом.

Зависимость молярного объема от давления при комнатной температуре

При высоком давлении форстерит претерпевает фазовый переход в вадслеит; в условиях, преобладающих в верхней мантии Земли , это преобразование произойдет при давлении ок. 14–15 ГПа. [13] В экспериментах при высоком давлении превращение может быть отложено, так что форстерит может оставаться метастабильным при давлениях почти до 50 ГПа (см. Рис.).

Прогрессирующий метаморфизм между доломитом и кварцем реагирует с образованием форстерита, кальцита и углекислого газа : [14]

Форстерит реагирует с кварцем с образованием минерального энстатита ортопироксена в следующей реакции:

Открытие и имя [ править ]

Форстерит вар. перидот с незначительным пироксеном (коричневый) на пузырчатом базальте. Собран недалеко от Перидота, Аризона .

Форстерит был впервые описан в 1824 году для обнаружения на горе Сомма , Везувий , Италия . Он был назван Арманом Леви в 1824 году в честь английского натуралиста и коллекционера минералов Адолариуса Якоба Форстера . [15] [16]

Приложения [ править ]

Форстерит в настоящее время изучается как потенциальный биоматериал для имплантатов благодаря его превосходным механическим свойствам. [17]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Кляйн, Корнелис; Hurlbut, Корнелиус младший (1985). Руководство по минералогии (20-е изд.). Вайли. С.  373–375 . ISBN 978-0-471-80580-9.
  2. ^ http://rruff.geo.arizona.edu/doclib/hom/forsterite.pdf Справочник по минералогии
  3. ^ http://www.mindat.org/min-1584.html Mindat.org: информация и данные о минералах форстерита
  4. ^ http://webmineral.com/data/Forsterite.shtml Webmineral: данные о минералах форстерита
  5. ^ Lauretta, Ds .; Келлер, LP; Посланник, С. (2005). «Оливин сверхновой из кометной пыли». Наука . 309 (5735): 737–741. Bibcode : 2005Sci ... 309..737M . DOI : 10.1126 / science.1109602 . PMID 15994379 . 
  6. ↑ Спитцер видит кристаллический «дождь» во внешних облаках молодой звезды , Уитни Клавин и Трент Перротто, Physorg.com, 27 мая 2011 г. По состоянию на май 2011 г.
  7. ^ Кусиро, И. "Система форстерит - диопсид - кремнезем с водой и без воды при высоком давлении" (PDF) . Американский журнал науки . 267 : 269–294.
  8. ^ Олень WA, Howie РА и Зусман J. (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Харлоу: Longman ISBN 0-582-30094-0 . 
  9. ^ Tormmsdof, В. (1966). "Прогрессивная метаморфоза кизелигер карбонатгестеин в ден Zentralalpen zwischen Bernina und Simplon". Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen . 46 : 431–460.
  10. ^ Iishi, К. (1978). «Динамика решетки форстерита» (PDF) . Американский минералог . 63 (11–12): 1198–1208.
  11. ^ Вуд, BJ; Kleppa, OJ (1981). «Термохимия форстерит-фаялитных оливиновых растворов». Geochimica et Cosmochimica Acta . 45 (4): 529–534. Bibcode : 1981GeCoA..45..529W . DOI : 10.1016 / 0016-7037 (81) 90185-X .
  12. ^ Wilson, M .; Condliffe, E .; Cortes, JA; Франкаланчи, Л. (2006). «Наличие форстерита и сильно окислительных условий в базальтовых лавах вулкана Стромболи, Италия» . Журнал петрологии . 47 (7): 1345–1373. Bibcode : 2006JPet ... 47.1345C . DOI : 10.1093 / петрологии / egl012 .
  13. ^ DC Presnall (1995): Фазовые диаграммы минералов, образующих землю. В: Минеральная физика и кристаллография - Справочник физических констант, изд. Т. Дж. Аренс, AGU Reference Shelf vol. 2, Американский геофизический союз, Вашингтон, округ Колумбия, стр. 248–268.
  14. ↑ Дир, Уильям А. (1 декабря 1982 г.). Породообразующие минералы: ортосиликаты, Том 1А . Геологическое общество Лондона. п. 264.
  15. ^ Frondel, С. (1972). «Джейкоб Форстер (1739–1806) и его связи с форстеритом и палладием» (PDF) . Минералогический журнал . 38 (297): 545–550. Bibcode : 1972MinM ... 38..545F . CiteSeerX 10.1.1.605.3767 . DOI : 10,1180 / minmag.1972.038.297.02 .  
  16. ^ http://minrec.org/labels.asp?colid=726 Минералогическая запись, биографический архив.
  17. ^ Рамеш, S .; Ягуби, А .; Ли, KYS; Подбородок, KMC; Purbolaksono, J .; Hamdi, M .; Хасан, Массачусетс (2013). «Нанокристаллический форстерит для биомедицинских применений: синтез, микроструктура и механические свойства». Журнал механического поведения биомедицинских материалов . 25 : 63–69. DOI : 10.1016 / j.jmbbm.2013.05.008 . PMID 23726923 .