Пироксен - Pyroxene

Пироксен (диопсид ) кристаллы из Афганистан

В пироксены (обычно сокращенно Px) являются группой важных породообразующих иносиликат минералы найдено во многих огненный и метаморфический горные породы. Пироксены имеют общую формулу XY (Si, Al)2О6, где X представляет кальций, натрий, утюг (II) или магний и реже цинк, марганец или литий, а Y представляет ионы меньшего размера, такие как хром, алюминий, железо (III), магний, кобальт, марганец, скандий, титан, ванадий или даже железо (II). Хотя алюминий широко заменяет кремний в силикатах, таких как полевые шпаты и амфиболы в большинстве пироксенов замещение происходит лишь в ограниченной степени. Они имеют общую структуру, состоящую из одиночных цепочек кремнезема. тетраэдры. Пироксены, кристаллизующиеся в моноклинический система известна как клинопироксены и те, которые кристаллизуются в ромбический система известна как ортопироксены.

Название пироксен происходит от древнегреческих слов, обозначающих Огонь (πυρ) и чужой человек (ξένος). Пироксены были названы так из-за их присутствия в вулканических лавах, где они иногда встречаются как кристаллы, встроенные в вулканические породы. стекло; Предполагалось, что это примеси в стекле, отсюда и название «огненные чужаки». Однако это просто ранние минералы, которые кристаллизовались до извержения лавы.

В верхняя мантия Земли состоит в основном из оливин и пироксен. Пироксен и полевой шпат основные минералы в базальт, андезит, и габбро.[1][2]

Химия и номенклатура пироксенов

Цепная силикатная структура пироксенов обеспечивает большую гибкость при включении различных катионы а названия минералов пироксена в первую очередь определяются их химическим составом. Пироксеновые минералы названы в соответствии с химическими формами, занимающими сайт X (или M2), сайт Y (или M1) и тетраэдрический сайт T. Катионы в сайте Y (M1) тесно связаны с 6 атомами кислорода в октаэдрической координации. Катионы в позиции X (M2) могут координироваться с 6-8 атомами кислорода, в зависимости от размера катиона. Двадцать названий минералов признаны Комиссией Международной минералогической ассоциации по новым минералам и названиям минералов, а 105 ранее использовавшихся названий были отброшены (Morimoto и другие., 1989).

Номенклатура пироксенов
Пироксен четырехугольная номенклатура пироксенов кальция, магния, железа.
Номенклатура пироксенового треугольника пироксенов натрия

Типичный пироксен содержит в основном кремний в тетраэдрическом узле и преимущественно ионы с зарядом +2 как в X, так и в Y узлах, что дает приблизительную формулу XYT2О6. Названия обычных кальций-железо-магниевых пироксенов определены в «четырехугольнике пироксена». В энстатит-ферросилит серия ([Mg, Fe] SiO3) включает общий породообразующий минерал Гиперстен, содержит до 5 мол.% кальция и существует в трех полиморфных модификациях, ромбический ортоэнстатит и протоэнстатит и моноклинический клиноэнстатит (и эквиваленты ферросилита). Повышение содержания кальция предотвращает образование ромбических фаз и голубин ([Mg, Fe, Ca] [Mg, Fe] Si2О6) кристаллизуется только в моноклинной системе. Не существует полного твердого раствора по содержанию кальция, и пироксены Mg-Fe-Ca с содержанием кальция между примерно 15 и 25 мол.% Нестабильны по отношению к паре выделившихся кристаллов. Это приводит к разрыв в смешиваемости между голубином и авгит композиции. Существует произвольное разделение авгита и диопсид-геденбергит (CaMgSi2О6 - CaFeSi2О6) Твердый раствор. Разделение принято при> 45 мол.% Ca. Поскольку ион кальция не может занимать Y-центр, пироксены с содержанием кальция более 50 мол.% Невозможны. Родственный минерал волластонит имеет формулу гипотетического конечного члена кальция, но важные структурные различия означают, что он вместо этого классифицируется как пироксеноид.

Магний, кальций и железо никоим образом не являются единственными катионами, которые могут занимать позиции X и Y в структуре пироксена. Вторая важная группа минералов пироксена - это богатые натрием пироксены, соответствующие номенклатуре «пироксеновый треугольник». Включение натрия с зарядом +1 в пироксен подразумевает необходимость в механизме восполнения «недостающего» положительного заряда. В жадеит и эгирин это добавляется включением катиона +3 (алюминия и железа (III) соответственно) в Y-сайт. Пироксены натрия с более чем 20 мол.% Компонентов кальция, магния или железа (II) известны как омфацит и эгирин-авгит, с 80% или более этих компонентов пироксен попадает в четырехугольник.

Первый Вид дифракции рентгеновских лучей из Марсианский грунт - CheMin анализ показывает полевой шпат, пироксены, оливин и больше (Марсоход Curiosity в "Rocknest ", 17 октября 2012 г.).[3]

Широкий спектр других катионов, которые могут быть размещены в различных участках пироксеновых структур.

Порядок размещения катионов в пироксенах
ТSiAlFe3+
YAlFe3+Ti4+CrVTi3+ZrScZnMgFe2+Mn
ИксMgFe2+MnЛиCaNa

При назначении ионов сайтам основное правило состоит в том, чтобы работать в этой таблице слева направо, сначала присваивая весь кремний T-сайту, а затем заполняя сайт оставшимся алюминием и, наконец, железом (III); дополнительный алюминий или железо могут быть размещены на участке Y, а более объемные ионы - на участке X.

Не все полученные механизмы достижения нейтральности заряда соответствуют примеру натрия, приведенному выше, и существует несколько альтернативных схем:

  1. Парные замены ионов 1+ и 3+ на сайтах X и Y соответственно. Например, Na и Al дают жадеит (NaAlSi2О6) сочинение.
  2. Сопряженное замещение иона 1+ в сайте X и смесь равного количества ионов 2+ и 4+ в сайте Y. Это ведет к например NaFe2+0.5Ti4+0.5Si2О6.
  3. Замена Чермака, когда ион 3+ занимает Y-сайт, а T-сайт приводит к например CaAlAlSiO6.

В природе в одном минерале можно найти более одного замещения.

Пироксеновые минералы

А тонкий срез зеленого пироксена
Мантия -перидотит ксенолит из индейской резервации Сан-Карлос, Gila Co., Аризона, США. В ксенолите преобладает зеленый перидот. оливин вместе с черным ортопироксеном и шпинель кристаллы и редкие зерна диопсида травянисто-зеленого цвета. Мелкозернистая серая порода на этом изображении - вмещающий базальт (масштаб неизвестен).

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Диган, Фрэнсис М .; Уайтхаус, Мартин Дж .; Тролль, Валентин Р .; Бадд, Дэвид А .; Харрис, Крис; Гейгер, Харри; Холениус, Ульф (30 декабря 2016 г.). «Стандарты пироксена для анализа изотопов кислорода SIMS и их применение к вулкану Мерапи, дуга Сунда, Индонезия». Химическая геология. 447: 1–10. Дои:10.1016 / j.chemgeo.2016.10.018. ISSN  0009-2541.
  2. ^ О’Дрисколл, Брайан; Стивенсон, Карл Т. Э .; Тролль, Валентин Р. (15.05.2008). «Развитие слоистости минералов в слоистых габбро изверженной провинции Британского палеогена: комбинированная анизотропия магнитной восприимчивости, количественное исследование текстуры и химии минералов». Журнал петрологии. 49 (6): 1187–1221. Дои:10.1093 / петрология / egn022. ISSN  1460-2415.
  3. ^ Браун, Дуэйн (30 октября 2012 г.). «Первые исследования почвы марсохода NASA помогают отпечаткам пальцев марсианских минералов». НАСА. Получено 31 октября, 2012.

внешние ссылки