Piroxen

Mineral al grupului piroxenic

Piroxenul este silicați care formează, împreună cu amfibolul , grupul inosilicaților . Formula lor generală este XYZ ₂ O ₆ și structura lor de bază constă din lanțuri unice de tetraedre compuse din siliciu și oxigen . Acestea sunt componente fundamentale ale multor roci magmatice și metamorfice : se estimează că reprezintă aproximativ 11% din volumul mineralelor comune. ^[1]

Originea numelui provine din greaca veche πυρ (pir = foc) și ξένος (Xenos = străin, străin) cu piatră care înseamnă străin de foc. A fost inventat de René Just Haüy pentru a descrie cristalele verzi pe care le observase în multe lave, crezând că au fost incluse accidental în aceste roci, de unde și denumirea de „foc ciudat”, care este străin de rocile magmatice. ^[2]

Piroxenii se pot forma atât în ​​roci magmatice, cât și în roci metamorfice. Piroxenul metamorfic poate fi format prin metamorfism termic (sau contact) sau prin metamorfism regional . ^[3] În primul rând cristalizează într-o zonă limitată, numită aureolă de contact , la presiuni scăzute și temperaturi ridicate; în timp ce în al doilea caz se formează în profunzime la temperaturi ridicate și presiune hidrostatică ridicată. ^[4]

Structura și compoziția

Structura piroxenei este formată din lanțuri individuale care se dezvoltă de-a lungul axei c este compusă din tetraedre (SiO₄) ^4-. Fiecare tetraedru este unit cu următorul prin legături între oxigen și siliciu de 50% caracter ionic și 50% covalent, formând astfel lanțul unic (raport Si: O de 1: 3). Unitatea recurentă și care reprezintă dimensiunea c a celulei elementare , măsurând 5,2 Å și este formată din două tetraedre Si ₂ O _6. ^[1]

Un piroxen are formula generală XYZ ₂ O _6: ^[5]

• X este Na ^+, Ca ^2+, Fe ^2+, Mn ^2+, Mg ²⁺ și Li ⁺ în site-ul M2
• Y este site-ul Mg ^2+, Fe ^2+, Mn ^2+, Fe ^3+, Al ^3+, Cr ³⁺ și Ti ⁴⁺ în M1
• Z reprezintă It ⁴⁺ și Al ³⁺ în siturile tetraedrice.

Figura 1 - Cadrilaterul piroxenilor

Structura, pe lângă siturile tetraedrice, are două situsuri cationice : M1 (Y) în corelație octaedrică și M2 (X) coordonare variabilă de la 6 la 8, în funcție de raza ionică a cationului. ^[5]

Variația compoziției piroxenei poate fi reprezentată de patrulaterul piroxenelor din Figura 1, în care evidențiem soluțiile solide fundamentale: enstatit-ferosilit (ortopirosseni), diopsid-hedembergit și augit . Chiar și pigeonita este o soluție solidă de piroxen, care nu este prezentată în figura 1.

Seria enstatite-Ferrosilite [Mg, Fe] SiO ₃ este atunci când site - urile M1 și M2 sunt ocupate de Fe ²⁺ si Mg ^2+. Acestea se numesc ortopirosseni și pot conține până la 5% în moli de calciu dând naștere celor trei polimorfi protoenstatite și ortoenstatite ortorombice și clinoenstatite monoclinice (și echivalenți ferosiliti). Raportul Fe: Mg este rareori mai mare de 1: 1. Purul enstatite este compus pentru 60,0% _SiO2 și 40,0% MgO, CaO și nu depășește 1,5%. Ferosilitul pur este rar întâlnit în natură, în timp ce toate celelalte compoziții sunt mai frecvente. ^{[5] [6]}

Creșterea conținutului de calciu se formează pigeonit ([Mg, Fe, Ca] [Mg, Fe] Si ₂ O _6), care cristalizează doar în sistemul monoclinic . Conține 5-15% în cele ₃ chei ale lui Casio. ^[6]

Există o gamă de imiscibilitate între compozițiile de pigeonită și augite, deoarece piroxenii de Mg-Fe-Ca cu conținut de calciu între aproximativ 15 și 25% mol nu sunt stabile. Acest lucru se datorează faptului că raza ionică a calciului nu permite coexistența de calciu și magneziu (sau fier) ​​în astfel de proporții în structura cristalină . De fapt, diferența razelor ionice dintre calciu și magneziu este de 50%, iar între calciu și fier este de 34%. ^[7]

Augitele se extind de-a lungul liniei diopsid-hedenbergite cu lățime limitată și crescând cu temperatura. ^[7] Pot prezenta înlocuiri ample precum Mn, Fe ^3+, Ti, Na și până la 25% aluminiu. Dintre augite și diopside-hedembergite (CaMgSi ₂ O ₆ - CaFeSi ₂ O ₆₎ există o corespondență de separare arbitrară la 45% în moli de calciu. În seria diopsid-hedembergit, magneziul și fierul bivalent se înlocuiesc reciproc în toate proporțiile, în timp ce aluminiul poate fi prezent între 1-3%. ^[6]

Figura 2 - Nomenclatura piroxenilor bogați în sodiu

Deoarece ionul de calciu nu poate ocupa locul Y, piroxenii cu mai mult de 50% mol calciu nu sunt posibili. Wollastonitul are formula termenului pur Casio _3, dar diferențe structurale importante înseamnă că nu poate fi grupat cu piroxeni, ci cu pirossenoidi . ^[2]

Un al doilea grup important este cel al piroxenelor bogate în sodiu, care corespund nomenclaturii prezentate în figura 2. Prezența sodiului, care are o sarcină +1, în piroxeni implică necesitatea unui mecanism de echilibrare a sarcinii. În jadeit (NaAlSi ₂ O ₆₎ și în ' Aegirina ( NAPE ³⁺ Si ₂ O ₆₎ se adaugă o încărcare de ion +3 în situl Y (aluminiu și, respectiv, fier (III)). Piroxenele bogate în sodiu, cu mai mult de 20% în moli de componente de calciu, magneziu sau fier (II) sunt cunoscute sub numele de onfacită și aegirină-augită , cu 80% sau mai mult dintre aceste componente, piroxenii se încadrează în patrulaterul prezentat în Figura 1. ^{[ 8] [9]}

Există un singur piroxen de litiu, spodumenul și soiurile sale.

Cristalografie

Morfologie și rochie

De obicei, cristalele de piroxen au îmbrăcăminte prismatică îndesată, ușor alungită. Frecvent se pot observa lamele geminate simple sau polisintetice. ^[6]

• Piroxen rombic: au în general îmbrăcăminte prismatică. Cristalele sunt rare și adesea masive, fibroase sau lamelare. ^{[6] [10]}

• Piroxeni monoclinici: pigeonitul prezintă rochie alungită prismatică conform c, dar sunt cristale rare bine formate. Diopsidele, hedembergitele și augitele formează în general cristale prismatice cu secțiuni pătrate sau cu opt fețe. Ele pot fi granulare, masive, lamelare sau coloane. Cristalele unice de jadeit sunt rare și se găsesc adesea în agregate granulare masive și compacte. Cristalele de agirină se găsesc adesea în agregate fibroase și au un obicei prismatic alungit, cu terminații ascuțite și fețe imperfecte. Cristalele prismatice de spodumen sunt adesea turtite cu dungi verticale profunde. De obicei au aspect grosier cu fețe aspre. ^{[6] [10]}

Proprietăți fizice și optice

Secțiune subțire, în tăietură bazale, piroxeni verde (cu planuri de clivaj de 90 °) de la un xenolith pirossenico dell ' Aparatură Vulsinio zona vulcanică Volsino (Lazio). lumină polarizată

Descuamare

Piroxenii au o bună prismatică de descuamare conform planului {110}, cu unghiuri de intersecție de aproximativ 87 ° și 93 ° observabile în secțiunile bazale. Acest lucru îi deosebește de amfiboli, care au un decolteu similar, dar cu un unghi de aproximativ 124 °. ^[3]

Greutate specifică

Greutatea specifică a piroxenului de la aproximativ 3,0 la 4,0, în special ^[3] :

• Piroxen rombic: de la 3,1 la 3,5 în raport cu creșterea conținutului de Fe ^[10]

• Piroxen monoclinic: 3,2 până la 3,6 în funcție de compoziție. ^[10]

Duritate

Duritatea pe scara Mohs variază de la 5 la 7. ^{[10] [3]}

Strălucire

• Piroxen rombic: enstatiti și ferosiliti cu luciu vitros sau lucios perlat prezintă uneori bronz submetallic. ^{[6] [10]}

• Piroxen monoclinic: luciu în general vitros, uneori jadeit perlat. ^{[6] [10]}

Proprietati optice

Culoare

În general, piroxenii au o culoare variind de la verde închis la negru, dar există și termeni în verde deschis, purpuriu, albicios, maro sau incolor, în funcție de compoziția chimică.

• Piroxen rombic: enstatitii au culoarea gălbuie sau maroniu-verde deschis și sunt incolori în secțiune subțire , în timp ce ferosilitii variază de la maro la negru. ^[6]

• Piroxen monoclinic: pigeonita variază de la maro verzuie la negru. Diopsidele au o culoare albicioasă până la verde deschis, care se întunecă odată cu creșterea conținutului de fier. Hedembergitul și augitul sunt de obicei negri. Jadeitul variază de la alb la verde măr până la verde smarald. Uneori apare alb cu pete verzi. Aegirina este de culoare maro sau verde, iar spodumenul este incolor, alb, gri, roz, galben sau verde. Cele două varietăți de pietre spodumene sunt Kunzite (violet) și hiddenite (Smarald). ^[6]

În secțiune subțire, piroxenele monoclinice bogate în magneziu sunt, în general, ușor colorate sau incolore, în timp ce termenii bogați în fier și cei alcalini au culori și caracteristici pleocroism . ^[10]

Piroxenii ortorombici diferă de monoclinici prin dispariție paralelă. ^[3]

Indici de refracție

• Piroxen rombic: indicele de refracție crește odată cu conținutul de Fe.

• Piroxeni monoclinici: indici de refracție mari

Valorile specifice sunt prezentate în Tabelul 1.

Birirefringe

• Piroxen rombic: enstatiti au birefringență scăzută. ^[10]

• Piroxeni monoclinici: în cea mai mare parte au birefringență destul de remarcabilă, ridicată chiar și în egirină. ^[10]

Valorile specifice sunt prezentate în Tabelul 1.

Nomenclatură

Structura lanțului de siliciu al piroxenilor oferă multă flexibilitate în încorporarea diferiților cationi, iar numele piroxenilor sunt definite în principal prin compoziția lor chimică. Piroxenii sunt denumiți în raport cu speciile chimice care ocupă situl X (sau M2), situl Y (sau M1) și situl tetraedric T. Comisia Asociației Internaționale Mineralogice pentru Noi Minerale și Nume Minerale a recunoscut 20 de nume de minerale și a aruncat 105 utilizate anterior. nume. ^[13]

Minerale și locație

Piroxenul poate fi împărțit în două grupe ^{[11] [14] [15] [16]} :

• Clinopiroxeni (monoclinici)
  • Augita (Ca, Na) (Mg, Fe, Al, Ti) (Si, Al) ₂ O ₆ constituent al rocilor de bază sărace sau lipsit de silice.
  • Kosmochlor NaCrSi ₂ O ₆ constituent accesoriu al unor meteoriti de fier.
  • Diopsid CaMgSi ₂ O ₆ răspândit în roci metamorfice, dar și în roci magmatice.
  • Aegirina NAPE ³⁺ Si ₂ O ₆ relativ rară, prezentă în principal în roci magmatice bogate în sodiu și potasiu și sărace în SiO _2.
  • Esseneite CaFe ³⁺ [Alsium _6] relativ rar, se află în roci derivate din fuziunea lavei de roci sedimentare în condiții de temperatură ridicată și presiune scăzută.
  • Jadeitul Na (Al, Fe ³⁺⁾ Si ₂ O ₆ se găsește numai în roci metamorfice, în condiții de presiune ridicată și temperaturi relativ scăzute.
  • Hedenbergita CaFe ²⁺ Si ₂ O ₆ răspândită în roci metamorfice și magnee.
  • Jervisite (Na, Ca, Fe ²⁺⁾ (Sc, Mg, Fe ²⁺⁾ Si ₂ O ₆ prezent în cavitatea de granit miarolitiche.
  • Johannsenite CaMn ²⁺ Si ₂ O ₆ metasomatizzati limitate la calcare.
  • Kanoit Mn ²⁺ (Mg, Mn ²⁺⁾ Si ₂ O ₆ rar, disponibil în fracturile dintre pirossimangit și cummingtonit al rocilor metamorfice.
  • Namansilit NaMN ³⁺ Si ₂ O ₆ prezent în sedimente bogate în sodiu și mangan, foarte oxigenat și cu nivel scăzut de metamorfoză.
  • Natalyit Na (V ^3+, Cr ³⁺⁾ Si ₂ O ₆ prezent în roci cuarț-diopsidice, care fac parte din complexele metamorfice precambriene.
  • Omphacite (Ca, Na) (Mg, Fe ^2+, Al) Si ₂ O ₆ tipice rocilor metamorfice ale hipertensiunii arteriale.
  • Petedunnita Ca (Zn, Mn ^2+, Mg, Fe ²⁺⁾ Si ₂ O ₆ găsită în depozite de zinc metamorfozate și laminate.
  • Pigeonit (Ca, Mg, Fe) (Mg, Fe) Si ₂ O ₆ sub spălare comună de bază s-a răcit rapid și unele roci intruzive.
  • Spodumen LiAl (SiO _{3) 2} rar, prezent aproape exclusiv în roci pegmatite bogate în litiu.
• Ortopiroxeni (ortorombici)
  • Hiperstenă (Mg, Fe) SiO ₃ intermediar în compoziția enstatit-ferosilit; frecvente în rocile magmatice de bază și meteoriții.
  • Donpeacorit (MGMn) MgSi ₂ O ₆ prezent în marmură silicioasă bogată în mangan.
  • Enstatit Mg ₂ Si ₂ O ₆ comun în peridotită, bazalt și gabro, dar și în multe roci metamorfice în condiții de temperatură și presiune ridicate.
  • Ferosilitul Fe ₂ Si ₂ O ₆ formează izomorfe rare dell'enstatite, cu care în natură formează amestecuri izomorfe.
  • Nchwaningit Mn ²⁺ ₂ SiO ₃ (OH) ₂ • (H ₂ O) găsit în cavitățile mineralelor brute de mangan.

Piroxenii pot fi găsiți în multe părți ale lumii. Piroxenul și magneziul-fier (enstatit și ferosilit) se găsesc în coasta atlantică a Statelor Unite , în zona lacului Superior și în regiunea canadiană Labrador . Piroxenii de calciu (diopsid, hedenbergit, augit și johannsenit) sunt distribuiți în Ural , Tirol , Trentino Alto Adige , Veneto și Toscana , statele americane New York , New Jersey și Connecticut și Brazilia (în special diopsidă). Chiar și piroxenul de sodiu este distribuit în diferite zone ale lumii: jadeitul se găsește în Alpi , în California și Japonia , aegirina în Arkansas , Rusia și Quebec . Spodumenul (piroxenul de litiu) poate fi găsit în California și Dakota de Sud , în timp ce onfacitul se găsește mai ales în Germania . Alte piroxeni pot fi găsite în state americane precum Minnesota (pigeonit), New Jersey (petedunnit), New York (donpeacorit) și Wyoming (esenit, disponibil și în Rusia); dar și în alte state ale noului continent precum Mexic (kosmochlor) și Canada (hipersten). În Rusia sunt raportate depozite de namansilit natalit și, în regiunea Hokkaido se extrage kanoit, în timp ce în Africa de Sud se extrage nchwaningit. În Italia , în special în Piemont , recuperează jervisitul.

Utilizări

Piroxenii sunt utilizați în domeniul colecționar și științific. Unele dintre ele sunt folosite în bijuterii, pentru extragerea elementelor utile în domeniul industrial și în multe alte domenii.

Soi de diopsid

Stea neagră diopsidă

Încălcați

• Crom-diopsid: prezintă nuanțe intense de verde, în raport cu procentul de crom prezent, dar este destul de rar (extras doar în Siberia). ^[17]
• Steaua Neagră: arată o stea cu patru brațe în centru, fenomen datorat prezenței incluziunilor sub formă de ace încrucișate. Este rar, provine mai ales din India și variază de la verde închis la negru. ^[18]
• Tashmarin: prezintă nuanțe de verde deschis până la galben care tind la prezența slabă a cromului. ^[19]
• Violat: rar, conține urme de mangan, care conferă nuanțe de albastru pal care tind spre violet. ^[19]
• Rusă: are culori intense de verde, datorită prezenței cromului, uneori cu ușoară nuanță albăstruie. Este rar, provine doar din Siberia de Vest și are o culoare similară cu smaraldul. ^[19]

Jad

Mască de jadeit aztecă

Acest nume este denumit în mod obișnuit jadeit piroxenic sau „ nefrită amfibolică ”. Folosit în timpuri străvechi în special în Asia (China și Japonia) pentru fabricarea diverselor obiecte, de la butoane la cele mai faimoase statui care înfățișează dragoni, dar și de către civilizațiile precolumbiene și din Europa. Astăzi este folosit în principal pentru confecționarea bijuteriilor. Este un material foarte dur (duritatea nefritului și cea mai rară jadeită de 6,5 și respectiv 7 pe scara Mohs) și în funcție de compoziție poate da naștere la șase culori naturale diferite: nuanțe de verde, violet, roșu, galben, alb și negru. ^[20]

Spodumen

Malachit expus razelor UV

Hiddenite din Afganistan

Poate varia de culoare de la incolor la gălbui. Având în vedere reactivitatea ridicată a litiului, se găsește numai în complexe cu alte elemente. Unul dintre cele mai bogate minerale litiu este, de fapt, spodumenul, care este, prin urmare, foarte semnificativ din punct de vedere comercial; este extras în principal din Rusia, China și Zimbabwe. ^[21]

• Varietatea trifane prezintă alb sau galben, în funcție de procentul de fier, crom prezent.
• Soi Kunzite: roz-violet, în funcție de cantitatea de mangan. Exportat din Brazilia, Madagascar, Pakistan și în special din Afganistan. O particularitate a acestei bijuterii este fosforescența, adică capacitatea de a emite radiații luminoase după ce a fost expusă razelor ultraviolete. ^[22]
• Hiddenite Variety: soi rar în care cromul este prezent în cantități mari, oferind diverse culori verzi. Bijuteria cu culoare verde smarald intens este considerată cea mai prețioasă. Zăcămintele de Hiddenite se găsesc în Carolina de Nord, California, Afganistan și Brazilia. ^[23]

Specimene notabile

Cel mai mare piroxen găsit este un spodumen găsit în Dakota de Sud ( SUA , lungime de 13 metri și cântărire 66 de tone). Din aceeași localitate provine un alt spodumen lung de 14 metri și cântărind 28 de tone.

Notă

Elemente conexe

• Mineral
• Mineralogie
• Silicați
• Neutilizat

Alte proiecte

• Wikționarul conține intrarea din dicționar „ piroxen ”
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere cu piroxen

linkuri externe

• (EN) Pyroxene on Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) Mindat - Grup de piroxeni de pe mindat.org.

Portalul chimiei

Portal de mineralogie

Portalul Științelor Pământului