Прејди на содржината

Форстерит

Од Википедија — слободната енциклопедија
Форстерит
Форстерит (голем плочест и безбоен) на санидин (мали безбојни кристали)
со хематит (црвеникаво)
Општо
КатегоријаНезосиликати
ФормулаМагнезиум силикат (Mg2SiO4)
Штрунцова класификација9.AC.05
Просторна групаPbnm
Единична ќелијаa = 4.7540 Å, b = 10.1971 Å
c = 5.9806 Å; Z = 4
Распознавање
Моларна маса140,69 g·mol−1
БојаБезбоен, зелен, жолт, жолто-зелен, бел
ХабитусДипирамидални призми често плочести, најчесто грануларни или компактни масивни
Кристален системорторомпски кристален систем
СраснувањеНа {100}, {011} и {012}
ЦепливостСовршено на {010} несовршено на {100}
Преломшколкест
Цврстина на Мосовата скала7
СјајСтаклест
Огреббела
Проѕирностпроѕирен
Специфична тежина3.21 – 3.33
Оптички својстваБиаксијален (+)
Показател на прекршувањеnα = 1.636 – 1.730 nβ = 1.650 – 1.739 nγ = 1.669 – 1.772
Двојно прекршувањеδ = 0.033 – 0.042
2V-агол82°
Точка на топење1890 °C[1]
Наводи[2][3][4]

Форстерит (Mg2SiO4; најчесто скратено Fo; познат и како бел оливин) — е крајниот член богат со магнезиум од серијата цврсти раствори на оливин. Тој е изоморфен со железо-богатиот краен член, фајалит. Форстеритот кристализира во орторомпски кристален систем (просторна група Pbnm) со параметри на ќелијата a 4.75 Å (0.475 nm), b 10.20 Å (1.020 nm) и c 5.98 Å (0.598 nm).[1]

Форстерит е поврзан со магматски и метаморфни карпи и е пронајден и во метеорити. Во 2005 година бил откриен и во прашина од комета вратена од сондата Стардаст.[5] Во 2011 година бил забележан како ситни кристали во правливите облаци од гас околу ѕвездообразба.[6]

Познати се два полиморфи на форстерит: вадслеит (исто така орторомпски) и рингвудит (изометричен, кубен кристален систем). И двата најчесто се познати од метеорити.

Перидот е скапоцената разновидност на форстеритниот оливин.

Состав

[уреди | уреди извор]
Портокалов форстерит со дел од тефроит

Чистиот форстерит е составен од магнезиум, кислород и силициум. Хемиската формула е Mg2SiO4. Форстерит, фајалит (Fe2SiO4) и тефроит (Mn2SiO4) се крајните членови на серијата на цврст раствор на оливин; други елементи како Ni и Ca ги заменуваат Fe и Mg во оливинот, но само во мали пропорции во природни појави. Други минерали како монтицелит (CaMgSiO4), редок калциум-богат минерал, ја делат структурата на оливин, но цврстиот раствор помеѓу оливин и овие минерали е ограничен. Монтицелит се среќава во контактно метаморфозирани доломити.[1]

Геолошка појава

[уреди | уреди извор]

Оливинот богат со форстерит е најзастапениот минерал во плаштот над длабочина од околу 400 kм (1,300,000 ст); пироксените се исто така важни минерали во овој горен дел од обвивката.[7] Иако чист форстерит не се јавува во магматски карпи, дунит често содржи оливин со содржина на форстерит најмалку Mg-богата како Fo
92 (92% форстерит – 8% фајалит); обичен перидотит содржи оливин типично најмалку Mg-богат како Fo
88.[8] Поради неговата висока точка на топење, кристалите на оливин се првите минерали што се таложат од магматска стопенка во процес на кумулат, често заедно со ортопироксени. Оливин богат со форстерит е чест кристализациски производ на од обвивката потекнатa магма. Оливинот во мафични и ултрамафични карпи обично е богат со форстеритниот краен член.

Форстерит се јавува и во доломитски мермер кој настанува од метаморфизмот на магнезиум-богати варовник и доломит.[9] Речиси чист форстерит се јавува во некои метаморфозирани серпентинити. Оливинот богат со фајалит е многу поредок. Речиси чист фајалит е минорна состојка во некои карпи слични на гранит, и е главна состојка на некои метаморфни слоевити железни формации.

Структура, формирање и физички својства

[уреди | уреди извор]

Форстеритот главно се состои од анјонот SiO44− и катјонот Mg2+ во моларен однос 1:2.[10] Силициумот е средишниот атом во анјонот SiO44−. Секој атом на кислород е поврзан со силициумот со единечна ковалентна врска. Четирите атоми на кислород имаат делумен негативен полнеж поради ковалентната врска со силициумот. Затоа, атомите на кислород треба да бидат оддалечени еден од друг за да се намали одбивната сила меѓу нив. Најдобрата геометрија за намалување на одбивањето е тетраедарска форма. Катјоните заземаат две различни октаедарски позиции, M1 и M2, и формираат јонски врски со силикатните анјони. Местоположбата M2 е поголема и порегуларна од M1 како што е прикажано на Сл. 1. Пакувањето во структурата на форстерит е густо. Просторната група на оваа структура е Pbnm, а точкестата група е 2/m 2/m 2/m што е орторомпска кристална структура.

Сл. 1: Атомската структура на форстерит гледана долж оската a. Кислородот е прикажан со црвено, силициумот со розово, а Mg со сино. Проекција на елементарната ќелија е прикажана со црн правоаголник.

Оваа структура на форстерит може да формира целосен цврст раствор со замена на магнезиумот со железо.[11] Железото може да формира два различни катјони, Fe2+ и Fe3+. Јонот на железо(II) има ист полнеж како јонот на магнезиум и има многу сличен јонски радиус. Следствено, Fe2+ може да го замени јонот на магнезиум во структурата на оливин.

Еден од важните фактори што може да го зголеми уделот на форстерит во серијата на цврст раствор на оливин е односот на јоните на железо(II) и железо(III) во магмата.[12] Кога јоните на железо(II) оксидираат и стануваат железо(III), јоните на железо(III) не можат да формираат оливин поради нивниот 3+ полнеж. Појавата на форстерит поради оксидација на железото била забележана кај сромболен вулкан во Италија. Кога вулканот избувнал, гасови и летливи компоненти излегле од магматската комора. Температурата на кристализација на магмата се зголемила со излегувањето на гасовите. Бидејќи јоните на железо(II) биле оксидирани во магмата на Стромболи, имало малку железо(II) достапно за формирање на железо-богат оливин (фајалит). Затоа, кристализираниот оливин бил Mg-богат, и биле формирани магматски карпи богати со форстерит.

Моларен волумен наспроти притисок при собна температура

Под висок притисок, форстерит претрпува фазен премин во вадслеит; под условите што владеат во горната обвивка на Земјата, оваа преобразба се случува при притисоци од околу 14–15 GPa.[13] Во експерименти под висок притисок, преобразбата може да се одложи така што форстерит може да остане метастабилен при притисоци до речиси 50 GPa (види сл.).

Прогресивниот метаморфизам помеѓу доломит и кварц реагира за да формира форстерит, калцит и јаглерод диоксид:[14]

Форстерит реагира со кварц за да го формира ортопироксен минералот енстатит во следната реакција:

Откривање и име

[уреди | уреди извор]
Форстерит вар. перидот со малку пироксен (кафеав) на везикуларен базалт. Собрано близу Перидот, Аризона.

Форстерит првпат бил опишан во 1824 година за појава кај Монте Сома, Везув, Италија. Бил именуван од Арман Леви во 1824 година по англискиот природонаучник и колекционер на минерали Адолар Џејкоб Форстер.[15][16]

Примени

[уреди | уреди извор]

Форстерит моментално се проучува како потенцијален биоматеријал за импланти поради неговите супериорни механички својства.[17]

Наводи

[уреди | уреди извор]
  1. 1 2 3 Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius Jr. (1985). Manual of Mineralogy (20th. изд.). Wiley. стр. 373–375. ISBN 978-0-471-80580-9.
  2. ↑ http://rruff.geo.arizona.edu/doclib/hom/forsterite.pdf Архивирано на 12 април 2012 г. Handbook of Mineralogy
  3. ↑ http://www.mindat.org/min-1584.html Mindat.org: Forsterite mineral information and data
  4. ↑ http://webmineral.com/data/Forsterite.shtml Webmineral: Forsterite Mineral Data
  5. ↑ Lauretta, Ds.; Keller, L.P.; Messenger, S. (2005). „Supernova olivine from cometary dust“. Science. 309 (5735): 737–741. Bibcode:2005Sci...309..737M. doi:10.1126/science.1109602. PMID 15994379. S2CID 23245986.
  6. ↑ Spitzer sees crystal 'rain' in outer clouds of infant star, Whitney Clavin and Trent Perrotto, Physorg.com, May 27, 2011 . Accessed May 2011
  7. ↑ Kushiro, I. „The system forsterite – diopside – silica with and without water at high pressure“ (PDF). American Journal of Science. 267: 269–294.
  8. ↑ Deer W.A., Howie R.A., and Zussman J. (1992). An introduction to the rock-forming minerals (2nd ed.). Harlow: Longman ISBN 0-582-30094-0.
  9. ↑ Tormmsdof, V. (1966). „Progressive metamorphose kieseliger karbonatgesteine in den Zentralalpen zwischen Bernina und Simplon“. Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen. 46: 431–460.
  10. ↑ Iishi, K. (1978). „Lattice dynamics of forsterite“ (PDF). American Mineralogist. 63 (11–12): 1198–1208.
  11. ↑ Wood, B. J.; Kleppa, O. J. (1981). „Thermochemistry of forsterite – fayalite olivine solutions“. 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, J.A; Francalanci, L. (2006). „The occurrence of forsterite and highly oxidizing conditions in basaltic lavas from Stromboli volcano, Italy“. Journal of Petrology. 47 (7): 1345–1373. Bibcode:2006JPet...47.1345C. doi:10.1093/petrology/egl012.
  13. ↑ D. C. Presnall (1995): Phase diagrams of Earth-forming minerals. In: Mineral Physics & Crystallography — A Handbook of Physical Constants, ed. by T. J. Ahrens, AGU Reference Shelf vol. 2, American Geophysical Union, Washington, D.C., pp. 248–268
  14. ↑ Deer, William A. (Dec 1, 1982). Rock-Forming Minerals: Orthosilicates, Volume 1A. Geological Society of London. стр. 264.
  15. ↑ Frondel, C. (1972). „Jacob Forster (1739–1806) and his connections with forsterite and palladium“ (PDF). Mineralogical Magazine. 38 (297): 545–550. Bibcode:1972MinM...38..545F. CiteSeerX 10.1.1.605.3767. doi:10.1180/minmag.1972.038.297.02. S2CID 93223692. Архивирано од изворникот (PDF) на 2009-03-27. Посетено на 2007-12-09.
  16. ↑ http://minrec.org/labels.asp?colid=726 Архивирано на 3 март 2016 г. Mineralogical Record, Biographical Archive.
  17. ↑ Ramesh, S.; Yaghoubi, A.; Lee, K.Y.S.; Chin, K.M.C.; Purbolaksono, J.; Hamdi, M.; Hassan, M.A. (2013). „Nanocrystalline forsterite for biomedical applications: Synthesis, microstructure and mechanical properties“. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 25: 63–69. doi:10.1016/j.jmbbm.2013.05.008. PMID 23726923.
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Форстерит&oldid=5559390“