Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Оливин (значения) .
Оливин
Olivine-gem7-10a.jpg
Общий
КатегорияNesosilicate
группы оливин
серия оливин
Формула
(повторяющаяся единица)		(Mg, Fe) 2 SiO 4
Классификация Струнца9.AC.05
Кристаллическая системаОрторомбический
Космическая группаПбнм (№ 62)
Идентификация
ЦветОт желтого до желто-зеленого
Хрустальная привычкаОт массивных до гранулированных
РасщеплениеБедные
ПереломКонхоидальный - ломкий
Твердость по шкале Мооса6.5–7
БлескСтекловидное тело
ПолосаНикто
ПрозрачностьОт прозрачного до полупрозрачного
Удельный вес3,2–4,5 [1] [2] [3] [4]
Оптические свойстваБиаксиальный (+)
Показатель преломленияn α = 1,630–1,650
n β = 1,650–1,670
n γ = 1,670–1,690
Двулучепреломлениеδ = 0,040
Рекомендации[5] [6] [7]

Минерал оливин ( / ɒ л ɪ ˌ v я н / ) представляет собой магний железо силиката с формулой ( Mg 2+ , Fe 2+ ) 2 Si , О
4. Это разновидность несиликата или ортосиликата . Основной компонент земной верхней мантии , [8] это распространенный минерал в недрах Земли, но быстро погода на поверхности. По этой причине оливин был предложен в качестве хорошего кандидата для ускоренного выветривания, чтобы изолировать углекислый газ из океанов и атмосферы Земли, как часть смягчения последствий изменения климата . Оливин имеет ряд других исторических применений, таких как драгоценные камни , обычно называемые перидотом и хризолитом, а также в промышленных процессах обработки металлов.

Отношение магния к железу варьируется между двумя концевыми элементами ряда твердого раствора : форстеритом (концевой элемент Mg : Mg
2Si O
4) и фаялит (Fe-конец: Fe
2Si O
4). Составы оливина обычно выражаются в молярных процентах форстерита (Fo) и фаялита (Fa) ( например , Fo 70 Fa 30 ). Температура плавления форстерита необычно высока при атмосферном давлении, почти 1900 ° C (3450 ° F), в то время как температура плавления фаялита намного ниже - около 1200 ° C (2190 ° F). Температура плавления плавно меняется между двумя концевыми элементами, как и другие свойства. Оливин содержит лишь незначительное количество элементов, кроме кислорода (O), кремния (Si), магния (Mg) и железа (Fe). Марганец (Mn) и никель (Ni) обычно являются дополнительными элементами, присутствующими в самых высоких концентрациях.

Оливин в поляризованном свете

Оливин дает название группе минералов с родственной структурой ( группа оливина ), в которую входят тефроит ( Mn 2 SiO 4 ), монтичеллит ( Ca MgSiO 4 ), ларнит (Ca 2 SiO 4 ) и киршштейнит (CaFeSiO 4 ) ( обычно также пишется кирштейнит [9] ).

Кристаллическая структура оливина включает аспекты орторомбической решетки П- Бравэ , которые возникают из-за того, что каждая единица кремнезема (SiO 4 ) соединена двухвалентными катионами металлов, причем каждый кислород в SiO 4 связан с тремя ионами металлов. Он имеет структуру, подобную шпинели, аналогичную магнетиту, но использует один четырехвалентный и два двухвалентных катиона M 2 2+ M 4+ O 4 вместо двух трехвалентных и одного двухвалентного катиона. [10]

Идентификация и парагенезис [ править ]

Зерна оливина , эродированные лавой на пляже Папаколеа , Гавайи
Светло-зеленые кристаллы оливина в ксенолитах перидотита в базальте из Аризоны
Оливиновый базальт с Луны, собранный экипажем Аполлона 15

Оливин назван в честь его обычно оливково-зеленого цвета, как полагают, является результатом следов никеля , [ править ] , хотя это может изменить до красноватого цвета от окисления железа.

Полупрозрачный оливин иногда используется в качестве драгоценного камня называют перидот ( оливин , тем французский слово для оливина). Его также называют хризолитом (или хризолитом , от греческих слов, обозначающих золото и камень), хотя сейчас это имя редко используется в английском языке. Один из лучших оливинов ювелирного качества был получен из массива мантийных пород на острове Забаргад в Красном море . [11] [12]

Оливин происходит в обеих мафических и ультраосновных изверженных породах , а в качестве основного минерала в некоторых метаморфических породах . Богатый магнием оливин кристаллизуется из магмы , богатой магнием и низким содержанием кремнезема . Эта магма кристаллизуется в основные породы, такие как габбро и базальт . [13] Ультрабазитовые породы обычно содержат значительное количество оливина, а те, которые содержат более 40% оливина, описываются как перидотиты . Дунит содержит более 90% оливина и, вероятно, представляет собой кумулят, образованный в результате кристаллизации оливина и его осаждения из магмы или жилы.минеральная облицовка каналов магмы. [14] Оливин и структурные варианты высокого давления составляют более 50% верхней мантии Земли, а оливин является одним из наиболее распространенных минералов Земли по объему. [15] Метаморфизм нечистого доломита или других осадочных пород с высоким содержанием магния и низким содержанием кремнезема также производит Mg-богатый оливин, или форстерит .

Богатый железом оливиновый фаялит встречается относительно реже, но он встречается в магматических породах в небольших количествах в редких гранитах и риолитах , а чрезвычайно богатый железом оливин может стабильно существовать с кварцем и тридимитом . Напротив, богатый Mg оливин не встречается стабильно с минералами кремнезема , поскольку он реагировал бы с ними с образованием ортопироксена ((Mg, Fe) 2 Si 2 O 6 ).

Богатый магнием оливин устойчив к давлению, эквивалентному глубине около 410 км (250 миль) на Земле. Поскольку считается, что это самый распространенный минерал в мантии Земли на меньших глубинах, свойства оливина имеют доминирующее влияние на реологию этой части Земли и, следовательно, на твердый поток, который движет тектоникой плит . Эксперименты подтвердили, что оливин при высоких давлениях ( например , 12 ГПадавление на глубине около 360 км (220 миль)) может содержать, по крайней мере, около 8900 частей на миллион (вес) воды, и такое содержание воды резко снижает сопротивление оливина потоку твердых веществ. Более того, поскольку оливина очень много, в оливине мантии может быть растворено больше воды, чем содержится в океанах Земли. [16]

Оливиновый сосновый лес уникален для Норвегии. Он редко встречается на сухих оливиновых хребтах в районах фьордов Суннмёре и Норд-фьорд. [17]

Внеземные явления [ править ]

Кристаллы оливина, встроенные в железо, в пластине Эскеля , палласитового метеорита.

Mg-богатый оливин также был обнаружен в метеоритах , [18] на Луне [19] и Марсе , [20] [21] падение в младенческие звезда, [22] , а также на астероиде 25143 Итокава . [23] К таким метеоритам относятся хондриты , скопления обломков ранней Солнечной системы ; и палласиты , смеси железо-никеля и оливина.

Спектральная подпись оливина была замечена в дисках пыли вокруг молодых звезд. Хвосты комет (которые сформировались из пылевого диска вокруг молодого Солнца ) часто имеют спектральную сигнатуру оливина, и присутствие оливина было подтверждено в образцах кометы с космического корабля Stardust в 2006 году. [24] Подобная комете ( Богатый магнием) оливин также был обнаружен в планетезимальном поясе вокруг звезды Beta Pictoris . [25]

Кристаллическая структура [ править ]

Рисунок 1: атомный масштаб структура оливина смотрит вдоль на оси. Кислород показан красным цветом, кремний - розовым, а магний / железо - синим. Проекция элементарной ячейки показана черным прямоугольником.

Минералы в группе оливина кристаллизуются в орторомбической системе ( пространственная группа P bnm ) с изолированными силикатными тетраэдрами, что означает, что оливин является несиликатом . Структуру можно описать как гексагональный плотноупакованный массив ионов кислорода, половина октаэдрических позиций которого занята ионами магния или железа, а одна восьмая тетраэдрических позиций занята ионами кремния.

Есть три различных участка кислорода (обозначены O1, O2 и O3 на рисунке 1), два отдельных участка металла (M1 и M2) и только один отдельный участок кремния. O1, O2, M2 и Si все лежат на зеркальных плоскостях , а M1 существует в центре инверсии. O3 находится в общем положении.

Полиморфы высокого давления [ править ]

При высоких температурах и давлениях на глубине Земли структура оливина перестает быть стабильной. Ниже глубины около 410 км (250 миль) оливин претерпевает экзотермический фазовый перехода к sorosilicate , вадслеиту и, при температуре около 520 км (320 миль), глубины вадслеита преобразований экзотермический во рингвудит , который имеет шпинели структуру. На глубине около 660 км (410 миль) рингвудит разлагается на силикатный перовскит ((Mg, Fe) SiO 3 ) и ферропериклаз ((Mg, Fe) O) в эндотермической реакции. Эти фазовые переходы приводят к скачкообразному увеличению плотности мантии Земли.что можно наблюдать сейсмическими методами. Также считается, что они влияют на динамику мантийной конвекции в том смысле, что экзотермические переходы усиливают поток через фазовую границу, тогда как эндотермическая реакция препятствует этому. [26]

Давление, при котором происходят эти фазовые переходы, зависит от температуры и содержания железа. [27] При 800 ° C (1070 K; 1470 ° F) концевой элемент из чистого магния, форстерит, превращается в вадслеит при 11,8 гигапаскалей (116 000  атм ) и в рингвудит при давлении выше 14 ГПа (138 000 атм). Увеличение содержания железа снижает давление фазового перехода и сужает поле устойчивости вадслеита . При мольной доле фаялита около 0,8 оливин непосредственно превращается в рингвудит в диапазоне давлений от 10,0 до 11,5 ГПа (99 000–113 000 атм). Фаялит превращается в Fe
2SiO
4шпинель при давлениях ниже 5 ГПа (49000 атм). Повышение температуры увеличивает давление этих фазовых переходов.

Выветривание [ править ]

Оливин превратился в иддингсайт в мантийном ксенолите .

Оливин - один из наиболее слабых минералов на поверхности согласно серии растворения Голдича . Он легко превращается в иддингсит (комбинация глинистых минералов, оксидов железа и ферригидритов ) в присутствии воды. [28] Искусственное увеличение скорости выветривания оливина, например, путем диспергирования мелкозернистого оливина на пляжах, было предложено как дешевый способ улавливания CO 2 . [29] [30] Присутствие иддингсайта на Марсе предполагает, что здесь когда-то существовала жидкая вода, и может позволить ученым определить, когда на планете была последняя жидкая вода. [31]

Из-за быстрого выветривания оливин редко встречается в осадочных породах . [32]

Горное дело [ править ]

Норвегия [ править ]

Норвегия является основным источником оливина в Европе, особенно в районе, простирающемся от Охейма до Тафьорда и от Хорниндала до Флемсёй в районе Суннмёре . Есть также оливин в муниципалитете Эйд . Около 50% мирового оливина для промышленного использования производится в Норвегии. В Свартаммарене в Норддале оливин добывался примерно с 1920 по 1979 год с суточной добычей до 600 метрических тонн. Оливин также был получен со строительной площадки гидроэлектростанции в Тафьорде. В Роббервике в муниципалитете Норддал с 1984 года работает карьер. Характерный красный цвет отражается в нескольких местных названиях с «красным», напримерРаудбергвик (бухта Красная скала) или Рауднаккен (Красная гряда). [33] [34] [35] [36]

Добыча открытым способом на Суннилвс-фьорде , проходит судно Hurtigruten .

Ганс Стрём в 1766 году описал типичный красный цвет оливина на поверхности и синий цвет внутри. Стрём писал, что в районе Норддал большие количества оливина были извлечены из коренных пород и использовались в качестве точильных камней . [37]

Каллскарет недалеко от Тафьорда - это природный заповедник с оливином. [38]

Использует [ редактировать ]

Во всем мире ведется поиск дешевых способов связывания CO 2 за счет минеральных реакций, называемых усиленным выветриванием . Удаление реакциями с оливином является привлекательным вариантом, поскольку он широко доступен и легко реагирует с (кислотным) CO 2 из атмосферы. Когда оливин измельчается , он полностью выветривается в течение нескольких лет, в зависимости от размера зерна. Весь CO 2 , образующийся при сжигании одного литра масла, может улавливаться менее чем одним литром оливина. Реакция экзотермическая, но медленная. Для рекуперации тепла, выделяемого в результате реакции, для производства электричества, большой объем оливина должен быть хорошо термически изолирован. Конечными продуктами реакции являются диоксид кремния., карбонат магния и небольшое количество оксида железа. [39] [40] Некоммерческая организация Project Vesta изучает этот подход на пляжах, которые увеличивают волнение и площадь поверхности измельченного оливина за счет воздействия волн. [41]

Оливин используется как заменитель доломита на металлургических заводах. [42]

В литейной промышленности алюминия оливиновый песок используется для отливки предметов из алюминия. Оливиновый песок требует меньше воды, чем кварцевый песок, но при этом удерживает форму во время работы с металлом и его заливки. Меньше воды означает меньше газа (пара), выходящего из формы при заливке металла в форму. [43]

В Финляндии оливин позиционируется как идеальный камень для печей для сауны из-за его сравнительно высокой плотности и устойчивости к атмосферным воздействиям при многократном нагревании и охлаждении. [44]

См. Также [ править ]

  • Серия реакций Боуэна  - Порядок кристаллизации минералов в магме
  • Список минералов  - список минералов, о которых есть статьи в Википедии.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Мик Р. Смит (1999). Камень: строительный камень, каменный наполнитель и броневой камень в строительстве . Геологическое общество Лондона. С. 62–. ISBN 978-1-86239-029-4. Удельный вес 3,5–4,5
  2. ^ Джессика Elzea Kogel (2006). Промышленные полезные ископаемые и горные породы: сырьевые товары, рынки и использование . SME. С. 679–. ISBN 978-0-87335-233-8. Удельный вес составляет приблизительно 3,2, когда чистое вещество повышается с увеличением содержания железа.
  3. ^ "Оливин" . Science.smith.edu. Архивировано из оригинала на 2014-01-20 . Проверено 14 ноября 2013 . G = от 3,22 до 4,39. Удельный вес увеличивается, а твердость уменьшается с увеличением Fe.
  4. ^ "Минеральные страницы Миннесотского университета: оливин" . Geo.umn.edu. Архивировано из оригинала на 2013-10-17 . Проверено 14 ноября 2013 . Удельный вес: от 3,2 (разновидность, богатая магнием) до 4,3 (разновидность, богатая железом) (средний вес)
  5. ^ Оливин архивации 2014-12-09 в Wayback Machine . Webmineral.com, проверено 16 июня 2012 г.
  6. ↑ Olivine. Архивировано 2 февраля 2008 г. в Wayback Machine . Mindat.org Проверено 16 июня 2012 г.
  7. ^ Кляйн, Корнелис; CS Hurlburt (1985). Справочник по минералогии (20-е изд.). Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0-471-80580-9.
  8. ^ Гарлик, Сара (2014). Карманный справочник по камням и минералам Северной Америки . Национальная география. п. 23. ISBN 9781426212826.
  9. ^ Klein & Харлбат 1985 , стр. 373.
  10. ^ Эрнст, WG Материалы Земли . Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1969. стр. 65
  11. ^ Информация о перидотах острова Сент-Джонс и история на Mindat.org
  12. ^ Gübelin, Эдвард (весна 1981). «Забаргад: древний остров перидотов в Красном море» (PDF) . Драгоценные камни и геммология : 2–8 . Проверено 6 февраля 2021 года .
  13. ^ Klein & Харлбат 1985 , стр. 374-375.
  14. ^ Филпоттс, Энтони Р .; Агу, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. С. 44, 138, 142, 385. ISBN 9780521880060.
  15. ^ McDonough, WF; Рудник, Р.Л. (1998). «Минералогия и состав верхней мантии» (PDF) . Обзоры по минералогии . 37 : 139–164 . Проверено 6 февраля 2021 года .
  16. ^ Смит, младший; Frost, DJ; Nestola, F .; Холл, CM; Бромили, Г. (2006). «Гидратация оливина в глубинах верхней мантии: влияние температуры и активности кремнезема» (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 33 (15): L15301. Bibcode : 2006GeoRL..3315301S . CiteSeerX 10.1.1.573.4309 . DOI : 10.1029 / 2006GL026194 . Архивировано из оригинального (PDF) 09.08.2017 . Проверено 26 октября 2017 .  
  17. ^ Brandrud, TE (2009). "Olivinfuruskog og rødlistearter i Bjørkedalen, Volda: naturverdi og forvaltningsmuligheter" . НИНА Раппорт (на норвежском языке). 461 . Проверено 14 февраля 2021 года .
  18. ^ Fukang и другие палласиты архивация 2008-12-21 в Wayback Machine . Farlang.com (30 апреля 2008 г.). Проверено 16 июня 2012.
  19. Перейти ↑ Meyer, C. (2003). "Морской базальтовый вулканизм" (PDF) . Набор тонких образовательных лекций NASA Lunar Petrographic . НАСА . Архивировано 21 декабря 2016 года (PDF) из оригинала . Проверено 23 октября +2016 .
  20. ^ Довольно Зеленый Минеральный .... архивации 2007-05-04 в Wayback Machine Mission Update 2006 ... архивации 2010-06-05 в Вайбак машины UMD Deep Impact Сайт, Университет штата Мэриленд Ball Aerospace & Technology Corp. извлекаться июня 1, 2010
  21. ^ Hoefen, TM, et al. 2003. «Открытие оливина в районе Нилийских ямок Марса». Science 302, 627–30. " Hoefen, TM (2003). " Открытие оливина в области Нили ям Марса " . Science . 302 (5645): 627–630. Bibcode : 2003Sci ... 302..627H . Doi : 10.1126 / science.1089647 . PMID 14576430 . S2CID 20122017 .  "
  22. ^ Спитцер видит хрустальный дождь ... Архивировано 29 мая 2011 г. на веб-сайте NASA Wayback Machine
  23. ↑ Япония сообщает, что Хаябуса принесла частицы астероидов ... Архивировано 18 ноября 2010 г.на Wayback Machine, получено 18 ноября 2010 г.
  24. ^ Пресс - релиз 06-091 архивации 2006-08-28 в Wayback Machine . Веб-сайт Лаборатории реактивного движения Stardust, получено 30 мая 2006 г.
  25. ^ Де Фриз, BL; Acke, B .; Бломмаерт, JADL; Waelkens, C .; Waters, LBFM; Vandenbussche, B .; Мин, М .; Olofsson, G .; Доминик, Ц .; Дечин, Л .; Барлоу, MJ; Брандекер, А .; Di Francesco, J .; Глаузер AM; Greaves, J .; Харви, PM; Голландия, WS; Ivison, RJ; Liseau, R .; Pantin, EE; Pilbratt, GL; Royer, P .; Сибторп, Б. (2012). «Кометоподобная минералогия кристаллов оливина в внесолнечном прото-поясе Койпера» (PDF) . Природа . 490 (7418): 74–76. arXiv : 1211.2626 . Bibcode : 2012Natur.490 ... 74D . DOI : 10.1038 / nature11469 . PMID 23038467  . S2CID  205230613 .[ постоянная мертвая ссылка ]
  26. Перейти ↑ Christensen, UR (1995). «Влияние фазовых переходов на мантийную конвекцию». Анну. Преподобный "Планета Земля". Sci . 23 : 65–87. Bibcode : 1995AREPS..23 ... 65C . DOI : 10.1146 / annurev.ea.23.050195.000433 .
  27. ^ Дир, Вашингтон; RA Howie; Дж. Зуссман (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Лондон: Лонгман. ISBN 978-0-582-30094-1.
  28. ^ Kuebler, K .; Wang, A .; Haskin, LA; Джоллифф, Б.Л. (2003). «Исследование изменения оливина в иддингсите с использованием рамановской спектроскопии» (PDF) . Луна и планетология . 34 : 1953. Bibcode : 2003LPI .... 34.1953K . Архивировано (PDF) из оригинала 25.10.2012.
  29. ^ Голдберг, Филипп; Чэнь Чжун-Инь; Коннор, Уильям'О; Уолтерс, Ричардс; Зиок, Ганс (2001). «Исследования по связыванию минералов CO2 в США» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 21 декабря 2016 года . Проверено 19 декабря 2016 .
  30. ^ Schuiling, RD; Тикелл, О. «Оливин против изменения климата и закисления океана» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 27 сентября 2016 года . Проверено 19 декабря 2016 .
  31. ^ Мошенничество, TD; Treiman, AH; Линдстрем, диджей; Burkland, MK; Коэн, BA; Grier, JA; Li, B .; Олсон, EK (2000). «Благородные газы в Иддингсите от метеорита Лафайет: свидетельства наличия жидкой воды на Марсе за последние несколько сотен миллионов лет» . Метеоритика и планетология . 35 (1): 107–15. Bibcode : 2000M & PS ... 35..107S . DOI : 10.1111 / j.1945-5100.2000.tb01978.x .
  32. ^ Velbel, Michael A. (октябрь 2009). «Растворение оливина при естественном выветривании». Geochimica et Cosmochimica Acta . 73 (20): 6098–6113. DOI : 10.1016 / j.gca.2009.07.024 .
  33. ^ Furseth, Astor (1987): Norddal я 150 år . Валлдал: Norddal kommune.
  34. ^ Геологическая служба Норвегии . Карт над минеральным компрессором. Архивировано 14 октября 2017 года в Wayback Machine . Дата обращения 9.12.2012.
  35. ^ "Оливин" . www.ngu.no (на норвежском букмоле). Архивировано из оригинала на 2017-11-10 . Проверено 9 ноября 2017 .
  36. ^ Gjelsvik, Т. (1951). Oversikt over bergartene i Sunnmøre og tilgrensende deler av Nordfjord. Архивировано 10 ноября 2017 года в Wayback Machine . Norge geologiske undersøkelser, отчет 179.
  37. ^ Strom, Ганс: Physisk ог Oeconomisk Beskrivelse над Fogderiet Søndmør beliggende я Bergen Штифт я Норвегия. Опубликовано в Соро, Дания, 1766 г.
  38. ^ "Каллскарет" . 28 сентября 2014 года. Архивировано 10 ноября 2017 года . Проверено 3 мая 2018 г. - через Store norske leksikon.
  39. ^ Goldberg, P .; Chen, Z.-Y .; О'Коннор, В .; Walters, R .; Зиок, Х. (2000). « Исследования поглощения CO 2 минералов в США» (PDF) . Технологии . 1 (1): 1–10. Архивировано из оригинального (PDF) 07 декабря 2003 года . Проверено 7 июля 2008 .
  40. ^ Schuiling, RD; Кригсман, П. (2006). «Улучшенная защита от атмосферных воздействий: эффективный и дешевый инструмент для секвестрации CO 2 ». Изменение климата . 74 (1–3): 349–54. DOI : 10.1007 / s10584-005-3485-у . S2CID 131280491 . 
  41. ^ Делберт, Кэролайн (2020-06-11). «Как этот странный зеленый песок может обратить вспять изменение климата» . Популярная механика . Проверено 6 ноября 2020 .
  42. ^ Mineralressurser я Norge; Mineralstatistikk og bergverksberetning 2006. Тронхейм: Bergvesenet med bergmesteren для Свальбарда. 2007 г.
  43. ^ Ammen, CW (1980). Библия литейщика металла . Саммит Голубого хребта PA: TAB. п. 331 . ISBN 978-0-8306-9970-4.
  44. ^ "Оливиновый камень" . Суомен Киуаскиви . Проверено 14 февраля 2021 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Довольно зеленый минерал - довольно сухой Марс? Линда М.В. Мартел, Исследовательские открытия в области планетарной науки, Гавайский институт геофизики и планетологии
  • Библиотека Olivine Page Farlang: исторические источники + современные статьи об оливине и перидоте
  • Геологическая информация и несколько микроскопических изображений университет Северной Дакоты