Оливин - Olivine

Для использования в других целях см. Оливин (значения).
Оливин
Olivine-gem7-10a.jpg
Общее
КатегорияНесиликатный
Группа оливина
Оливиновая серия
Формула
(повторяющийся блок)		(Mg, Fe)2SiO4
Классификация Струнца9.AC.05
Кристаллическая системаОрторомбический
Идентификация
цветОт желтого до желто-зеленого
Хрустальная привычкаОт массивных до гранулированных
РасщеплениеБедный
ПереломКонхоидальный - хрупкий
Шкала Мооса твердость6.5–7
БлескСтекловидное тело
ПолосаНикто
ПрозрачностьОт прозрачного до полупрозрачного
Удельный вес3.2–4.5[1][2][3][4]
Оптические свойстваБиаксиальный (+)
Показатель преломленияпα = 1.630–1.650
пβ = 1.650–1.670
пγ = 1.670–1.690
Двулучепреломлениеδ = 0,040
использованная литература[5][6][7]

В минеральная оливин (/ˈɒлɪˌvяп/) это магний утюг силикат с формулой (Mg2+, Fe2+)2SiО
4. Таким образом, это разновидность несиликатный или ортосиликатный. Первичный компонент земного верхняя мантия,[8] это обычный минерал в недрах Земли, но быстро выветривается на поверхности. По этой причине Olivine был предложен как хороший кандидат для ускоренное выветривание к секвестр диоксида углерода из океанов и атмосферы Земли, как часть смягчение последствий изменения климата. Оливин имеет ряд других исторических применений: драгоценные камни, обычно называется перидот и хризолит, и в промышленных процессах обработки металлов.

Отношение магния к железу варьируется между двумя участники из Твердый раствор серии: форстерит (Конечный член Mg: Mg
2SiО
4) и фаялит (Fe-end member: Fe
2SiО
4). Составы оливина обычно выражаются как коренной зуб процентное содержание форстерита (Fo) и фаялита (Fa) (например, Fo70Fa30). 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 кислород (O), кремний (Si), магний (Mg) и утюг (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)-который включает в себя тефроит (Mn2SiO4), монтичеллит (Ca MgSiO4), ларнит (Ca2SiO4) и Киршштейнит (CaFeSiO4) (обычно также пишется kirschteinite [9]).

Кристаллическая структура оливина включает в себя аспекты ромбический п Решетка Браве, которые возникают из каждого кремнезема (SiO4) единица соединена двухвалентными катионами металлов с каждым кислородом в SiO4 связаны с тремя ионами металлов. Оно имеет шпинель -подобная структура похожа на магнетит, но использует один четырехвалентный и два двухвалентных катиона M22+ M4+О4 вместо двух трехвалентных и одного двухвалентного катиона.[10]

Идентификация и парагенезис

Зерна оливина, эродированные лава на Papakolea Beach, Гавайи
Светло-зеленые кристаллы оливина в ксенолитах перидотита в базальте из Аризоны
Оливин базальт с Луны, собранный экипажем Аполлон 15

Оливин назван в честь его типичного оливково-зеленого цвета, который, как считается, является результатом следов никель, хотя он может стать красноватым в результате окисления железа.

Прозрачный оливин иногда используют в качестве драгоценный камень называется перидот (перидот, то Французский слово для оливина). Его еще называют хризолитом (или хризолит, от Греческий слова для золото и камень). Один из лучших оливинов ювелирного качества был получен из мантия качается на Забаргад остров в красное море.[11]

Оливин присутствует в обоих мафический и ультраосновной Магматические породы и как первичный минерал в некоторых метаморфических пород. Богатый магнием оливин кристаллизуется из магма который богат магнием и низким содержанием кремнезем. Эта магма кристаллизуется в основные породы, такие как габбро и базальт. Ультрабазиты, такие как перидотит и дунит могут быть остатками, оставшимися после извлечения магм, и обычно они более обогащены оливином после извлечения частичных расплавов. Оливин и структурные варианты высокого давления составляют более 50% верхней мантии Земли, а оливин является одним из наиболее распространенных минералов Земли по объему. В метаморфизм нечистого доломит или другой осадочные породы с высоким содержанием магния и низким содержанием кремнезема также производит богатый магнием оливин или форстерит.

Богатый железом оливин фаялит встречается относительно реже, но встречается в Магматические породы в небольших количествах в редких граниты и риолиты, а оливин с очень высоким содержанием железа может стабильно существовать с кварц и тридимит. Напротив, оливин с высоким содержанием магния не встречается стабильно с кремнезем минералы, поскольку он будет реагировать с ними с образованием ортопироксен ((Mg, Fe)2Si2О6).

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 реология этой части Земли и, следовательно, на твердый поток, который движет тектоника плит. Эксперименты подтвердили, что оливин при высоких давлениях (например, 12 ГПа давление 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.[12]

Оливиновая порода обычно тверже, чем окружающая порода, и выделяется на местности отчетливыми гребнями. Эти гребни часто бывают сухими с небольшим количеством почвы. Засухоустойчивый Сосна обыкновенная - одно из немногих деревьев, которые растут на оливиновой породе. Оливиновый сосновый лес уникален для Норвегии. Он редко встречается на сухих оливиновых хребтах в районах фьордов Суннмёре и Норд-фьорд. Оливиновая порода тверда и богата основанием.

Внеземные явления

Кристаллы оливина, внедренные в железо, в кусочке Esquel, а палласит метеорит

Богатый магнием оливин также был обнаружен в метеориты,[13] на Луна[14] и Марс,[15][16] падая в молодые звезды,[17] а также на астероиде 25143 Итокава.[18] К таким метеоритам относятся хондриты, сборы мусора с раннего Солнечная система; и палласиты, смеси железо-никелевые и оливиновые.

В спектральная подпись оливина был замечен в пылевых дисках вокруг молодых звезд. Хвосты комет (образовавшиеся из пылевого диска вокруг молодых солнце ) часто имеют спектральную подпись оливина, и присутствие оливина было проверено в образцах кометы из Космический корабль "Звездная пыль" в 2006 году.[19] Кометоподобный (богатый магнием) оливин также был обнаружен в планетезимальный пояс вокруг звезды Beta Pictoris.[20]

Кристальная структура

Рисунок 1: Атомная масштабная структура оливина, если смотреть вдоль а ось. Кислород показан красным цветом, кремний - розовым, а магний / железо - синим. Проекция элементарной ячейки показана черным прямоугольником.

Минералы оливиновой группы кристаллизуются в ромбический система (космическая группа пмлрд.) с изолированными силикатными тетраэдрами, что означает, что оливин является несиликатный. С другой стороны, атомная структура может быть описана как гексагональный плотноупакованный массив кислорода. ионы при этом половина октаэдрических позиций 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 лежат на зеркальные плоскости, а M1 существует на центре инверсии. O3 находится в общем положении.

Полиморфы высокого давления

При высоких температурах и давлениях на глубине Земли структура оливина перестает быть стабильной. На глубинах около 410 км оливин подвергается экзотермической реакции. фаза перехода к соросиликат, вадслеит и на глубине около 520 км (320 миль) вадслеит экзотермически превращается в рингвудит, который имеет шпинель структура. На глубине около 660 км (410 миль) рингвудит разлагается на силикатный перовскит ((Mg, Fe) SiO3) и ферропериклаз ((Mg, Fe) O) в эндотермической реакции. Эти фазовые переходы приводят к скачкообразному увеличению плотности земных мантия что можно наблюдать сейсмический методы. Также считается, что они влияют на динамику мантийная конвекция в том, что экзотермические переходы усиливают поток через фазовую границу, тогда как эндотермическая реакция препятствует ему.[21]

Давление, при котором происходят эти фазовые переходы, зависит от температуры и содержания железа.[22] При 800 ° C (1070 K; 1470 ° F) концевой элемент из чистого магния, форстерит, превращается в вадслеит при 11,8 гигапаскали (116,000 банкомат ) и рингвудиту при давлениях выше 14 ГПа (138000 атм). Увеличение содержания железа снижает давление фазового перехода и сужает вадслеит поле устойчивости. Около 0,8 мольная доля фаялит, 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
4 шпинель при давлениях ниже 5 ГПа (49000 атм). Повышение температуры увеличивает давление этих фазовых переходов.

Выветривание

Оливин превратился в иддингсайт в мантия ксенолит.

Оливин - один из самых слабых минералов на поверхности, согласно Серия растворения Голдича. Он превращается в iddingsite (сочетание глинистых минералов, оксидов железа и ферригидриты ) легко в присутствии воды.[23] Искусственное увеличение скорости выветривания оливина, например путем диспергирования мелкозернистого оливина на пляжах был предложен дешевый способ секвестрации CO2.[24][25] Присутствие иддингсайта на Марсе предполагает, что здесь когда-то существовала жидкая вода, и может позволить ученым определить, когда на планете была последняя жидкая вода.[26]

Добыча

Норвегия

Норвегия является основным источником оливина в Европе, особенно в регионе, простирающемся от Åheim к Тафьорд, и из Hornindal к Flemsøy в Sunnmøre район. Также в составе Ид муниципалитет. Около 50% мирового оливина для промышленного использования производится в Норвегии. В Свартаммарене в Norddal 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», например Раудбергвик (Бухта Красная скала) или Raudnakken (Красный гребень).[27][28][29][30]

Открытые разработки на Sunnylvsfjorden, Hurtigruten корабль проходит.

Ханс 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 выделены из коренной породы и использовались в качестве точильные камни.[31]

Калльскарет Рядом с Тафьордом находится заповедник с оливином.[32]

Использует

Во всем мире ведется поиск дешевых процессов для секвестр CO2 минеральными реакциями, называемыми усиленное выветривание. Удаление реакциями с оливином является привлекательным вариантом, поскольку он широко доступен и легко реагирует с (кислотным) CO.2 из атмосферы. Когда оливин раздавлен, он полностью выветривается в течение нескольких лет, в зависимости от размера зерна. Все СО2 который образуется при сжигании одного литра масла, может быть поглощено менее одного литра оливина. Реакция экзотермическая, но медленная. Чтобы утилизировать тепло, выделяемое в результате реакции, с целью производства электричества, большой объем оливина должен быть хорошо термически изолирован. Конечные продукты реакции: диоксид кремния, карбонат магния и небольшое количество оксида железа.[33][34] Некоммерческая организация, Проект Веста, исследует этот подход на пляжах, которые увеличивают волнение и площадь поверхности измельченного оливина за счет воздействия волн.[35]

Оливин используется как заменитель доломит на металлургических заводах.[36] Оливин также используется для доменные печи в сталелитейной промышленности действует как заглушка, удаляемая при каждом прогоне стали.[нужна цитата ]

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.[37]

В Финляндии оливин позиционируется как идеальный камень для сауна печи из-за сравнительно высокой плотности и устойчивости к атмосферным воздействиям при многократном нагреве и охлаждении.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Мик Р. Смит (1999). Камень: строительный камень, каменная набивка и броневой камень в строительстве. Геологическое общество Лондона. С. 62–. ISBN  978-1-86239-029-4. Удельный вес 3,5–4,5
  2. ^ Джессика Эльзея Когель (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 оригинал на 2014-01-20. Получено 2013-11-14. 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 оригинал на 2013-10-17. Получено 2013-11-14. Удельный вес: от 3,2 (разновидность, богатая магнием) до 4,3 (разновидность, богатая железом) (средний вес)
  5. ^ Оливин В архиве 2014-12-09 в Wayback Machine. Webmineral.com, проверено 16 июня 2012 г.
  6. ^ Оливин В архиве 2008-02-02 в Wayback Machine. Mindat.org Проверено 16 июня 2012 г.
  7. ^ Кляйн, Корнелис; К. С. Херлберт (1985). Руководство по минералогии (21-е изд.). Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. ISBN  978-0-471-80580-9.
  8. ^ Гарлик, Сара (2014). Карманный путеводитель по камням и минералам Северной Америки. Национальная география. п. 23. ISBN  9781426212826.
  9. ^ Кляйн и Херлбат Руководство по минералогии 20-е изд., С. 373
  10. ^ Эрнст, В. Г. Материалы Земли. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1969. стр. 65
  11. ^ Информация и история о перидоте острова Сент-Джонс в Mindat.org
  12. ^ Smyth, J. R .; Фрост, Д. Дж .; Nestola, F .; Holl, C.M .; 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. Дои:10.1029 / 2006GL026194. Архивировано из оригинал (PDF) на 2017-08-09. Получено 2017-10-26.
  13. ^ Фукан и другие палласиты В архиве 2008-12-21 на Wayback Machine. Farlang.com (30 апреля 2008 г.). Проверено 16 июня 2012.
  14. ^ Мейер, К. (2003). "Морской базальтовый вулканизм" (PDF). Набор тонких образовательных лунных петрографических срезов НАСА. НАСА. В архиве (PDF) из оригинала 21 декабря 2016 г.. Получено 23 октября 2016.
  15. ^ Довольно зеленый минерал .... В архиве 2007-05-04 на Wayback MachineОбновление миссии 2006 ... В архиве 2010-06-05 на Wayback Machine Веб-сайт UMD Deep Impact, Университет Мэриленда, Ball Aerospace & Technology Corp., получен 1 июня 2010 г.
  16. ^ Hoefen, T.M., et al. 2003. «Открытие оливина в районе Нилийских ямок Марса». Наука 302, 627–30. "Хёфен, Т. М. (2003). «Открытие оливина в районе Нилийских ям на Марсе». Наука. 302 (5645): 627–630. Bibcode:2003Наука ... 302..627H. Дои:10.1126 / science.1089647. PMID  14576430. S2CID  20122017."
  17. ^ Спитцер видит хрустальный дождь ... В архиве 2011-05-29 на Wayback Machine Веб-сайт НАСА
  18. ^ Япония говорит, что Хаябуса вернул зерна астероидов ... В архиве 2010-11-18 на Wayback Machine получено 18 ноября 2010 г.
  19. ^ Пресс-релиз 06-091 В архиве 2006-08-28 на Wayback Machine. Веб-сайт Лаборатории реактивного движения Stardust, получено 30 мая 2006 г.
  20. ^ De Vries, B.L .; Acke, B .; Blommaert, J. A. D. L .; Waelkens, C .; Waters, L. B. F. M .; Vandenbussche, B .; Мин, М .; Olofsson, G .; Доминик, Ц .; Дечин, Л .; Barlow, M. J .; Брандекер, А .; Di Francesco, J .; Glauser, A.M .; Greaves, J .; Харви, П. М .; Holland, W. S .; Ivison, R.J .; Liseau, R .; Pantin, E. E .; Pilbratt, G.L .; Royer, P .; Сибторп, Б. (2012). «Кометоподобная минералогия кристаллов оливина в внесолнечном прото-поясе Койпера» (PDF). Природа. 490 (7418): 74–76. arXiv:1211.2626. Bibcode:2012Натура.490 ... 74Д. Дои:10.1038 / природа11469. PMID  23038467. S2CID  205230613.[постоянная мертвая ссылка ]
  21. ^ Christensen, U.R. (1995). «Влияние фазовых переходов на мантийную конвекцию». Анну. Преподобный "Планета Земля". Наука. 23: 65–87. Bibcode:1995AREPS..23 ... 65C. Дои:10.1146 / annurev.ea.23.050195.000433.
  22. ^ Deer, W. A .; Р. А. Хауи; Дж. Зуссман (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Лондон: Лонгман. ISBN  978-0-582-30094-1.
  23. ^ Kuebler, K .; Wang, A .; Haskin, L.A .; Джоллифф, Б. Л. (2003). «Исследование изменения оливина в иддингсите с использованием рамановской спектроскопии» (PDF). Луна и планетология. 34: 1953. Bibcode:2003LPI .... 34.1953K. В архиве (PDF) из оригинала от 25.10.2012.
  24. ^ Гольдберг, Филипп; Чэнь Чжун-Инь; Коннор, Уильям'О; Уолтерс, Ричардс; Зиок, Ганс (2001). «Исследования поглощения минералов CO2 в США» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-12-21. Получено 2016-12-19.
  25. ^ Schuiling, R.D .; Тикелл, О. «Оливин против изменения климата и закисления океана» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-09-27. Получено 2016-12-19.
  26. ^ Swindle, T. D .; Treiman, A.H .; Lindstrom, D. J .; Burkland, M. K .; Cohen, B.A .; Grier, J. A .; Li, B .; Олсон, Э. К. (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. Дои:10.1111 / j.1945-5100.2000.tb01978.x.
  27. ^ Фурсет, Астор (1987): Норддал и 150 евро. Валлдал: Norddal kommune.
  28. ^ Геологическая служба Норвегии. Карт над минеральным ресивером В архиве 2017-10-14 на Wayback Machine. Дата обращения 9.12.2012.
  29. ^ "Оливин". www.ngu.no (на норвежском букмоле). Архивировано из оригинал на 2017-11-10. Получено 2017-11-09.
  30. ^ Gjelsvik, T. (1951). Oversikt over bergartene i Sunnmøre og tilgrensende deler av Nordfjord В архиве 2017-11-10 в Wayback Machine. Norge geologiske undersøkelser, отчет 179.
  31. ^ Стрём, Ганс: Физический и экономический Бескривелсе над Fogderiet Søndmør beliggende i Bergen Stift i Norge. Опубликовано в Соро, Дания, 1766 г.
  32. ^ "Каллскарет". 28 сентября 2014 г. В архиве с оригинала 10 ноября 2017 г.. Получено 3 мая 2018 - через Store norske leksikon.
  33. ^ Goldberg, P .; Chen, Z.-Y .; О'Коннор, В .; Walters, R .; Зиок, Х. (2000). "CO2 Исследования связывания минералов в США » (PDF). Технологии. 1 (1): 1–10. Архивировано из оригинал (PDF) на 2003-12-07. Получено 2008-07-07.
  34. ^ Schuiling, R.D .; Кригсман, П. (2006). «Улучшенная защита от атмосферных воздействий: эффективный и дешевый инструмент для изоляции CO2". Изменение климата. 74 (1–3): 349–54. Дои:10.1007 / s10584-005-3485-у. S2CID  131280491.
  35. ^ Делберт, Кэролайн (2020-06-11). «Как этот странный зеленый песок может обратить вспять изменение климата». Популярная механика. Получено 2020-11-06.
  36. ^ Mineralressurser i Norge; Mineralstatistikk og bergverksberetning 2006. Тронхейм: Bergvesenet med bergmesteren для Свальбарда. 2007 г.
  37. ^ Аммен, К. В. (1980). Библия Металлического Заклинателя. Саммит Голубого хребта PA: TAB. п.331. ISBN  978-0-8306-9970-4.

внешние ссылки