Piroxen

Mineral al grupului piroxenic

Piroxenii sunt silicați care împreună cu amfiboli constituie grupul de inosilicați . 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 volum de minerale comune. ^[1]

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

Piroxenii se pot forma atât în ​​roci magmatice, cât și în roci metamorfice. Piroxenii metamorfici se pot forma prin metamorfism termic (sau de contact) sau prin metamorfism regional . ^[3] În primul caz, acestea cristalizează într-o zonă limitată, numită halou 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 piroxenilor este formată din lanțuri unice care se dezvoltă de-a lungul axei c compuse din (SiO₄) ^4- tetraedre. 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 care repetă, care reprezintă dimensiunea c a celulei unitare, măsoară 5,2 Å și este alcătuită din două tetraedre de Si ₂ O _6. ^[1]

Un piroxen are formula generală XYZ ₂ O ₆ : ^[5]

• X reprezintă Na ⁺ , Ca ²⁺ , Fe ²⁺ , Mn ²⁺ , Mg ²⁺ și Li ⁺ la locul M2
• Y reprezintă Mg ²⁺ , Fe ²⁺ , Mn ²⁺ , Fe ³⁺ , Al ³⁺ , Cr ³⁺ și Ti ⁴⁺ în situl M1
• Z reprezintă Si ⁴⁺ și Al ³⁺ la siturile tetraedrice.

Figura 1 - Cadrilaterul piroxenilor

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

Variația compoziției piroxenelor poate fi reprezentată de patrulaterul piroxenilor din figura 1, în care sunt evidențiate soluțiile solide fundamentale: enstatit-ferosilit (ortopiroxen), diopsid-hedembergit și augit . Pigeonitul este, de asemenea, o soluție solidă de piroxeni, care nu este prezentată în figura 1.

Seria enstatit-ferosilit [Mg, Fe] SiO ₃ apare atunci când siturile M1 și M2 sunt ocupate de Fe ²⁺ și Mg ²⁺ . Acestea se numesc ortopiroxeni și pot conține până la 5% de moli de calciu dând naștere celor trei polimorfi protoenstatită și ortoenstatită ortorombică și clinoenstatită monoclinică (și echivalentul ferosilitelor). Raportul Fe: Mg este rareori mai mare de 1: 1. Enstatite Pure este compus din 60,0% _SiO2 și 40,0% MgO, iar CaO nu depășește 1,5%. Ferosilitul pur este rar întâlnit în natură, în timp ce toate celelalte compoziții sunt mai frecvente. ^{[5] [6]}

Prin creșterea conținutului de calciu, se formează pigeonită ([Mg, Fe, Ca] [Mg, Fe] Si ₂ O ₆ ) care cristalizează numai în sistemul monoclinic . Conține 5-15% moli de casio _3. ^[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 avea substituții mari, cum ar fi Mn, Fe ³⁺ , Ti, Na și până la 25% în aluminiu. Între augit și diopsid-hedembergit (CaMgSi ₂ O ₆ - CaFeSi ₂ O ₆ ) există o separare arbitrară stabilită 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, piroxeni 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 piroxenoizi . ^[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 aegirină (NaFe ³⁺ Si ₂ O ₆ ) există adăugarea unui ion de încărcare +3 în situl Y (respectiv aluminiu și fier (III)). Piroxenele bogate în sodiu, cu mai mult de 20% de moli de componente de calciu, magneziu sau fier (II) sunt cunoscute sub numele de onfacit și egirina-augit , cu 80% sau mai mult dintre aceste componente piroxenele cad în patrulaterul prezentat în figura 1. ^{[ 8] [9]}

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

Cristalografie

Morfologie și rochie

De obicei, cristalele de piroxen au un obicei prismatic gros și ușor alungit. Gemenii simpli sau lamelele polisintetice pot fi observate frecvent. ^[6]

• Piroxeni rombici : au în general un obicei prismatic. Cristalele sunt rare și adesea masive, fibroase sau lamelare. ^{[6] [10]}

• Piroxeni monoclinici : pigeonita are o rochie prismatică alungită conform c, dar cristalele bine formate sunt rare. 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 tăiate bazale, de piroxeni verde (cu clivaj avioane de 90 °) provenind dintr - un piroxenilor xenolith al Aparatului Vulsinio zona vulcanică a Munților Volsini (Lazio). lumină polarizată

Descuamare

Piroxenele prezintă un decolteu prismatic bun 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 piroxenilor variază de la aproximativ 3,0 la 4,0, în special ^[3] :

• Piroxeni rombici : 3,1 până la 3,5 în corelație cu creșterea conținutului de Fe ^[10]

• Piroxeni monoclinici : de la 3,2 la 3,6 conform compoziției. ^[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]}

• Piroxeni monoclinici : luciu în general vitros, uneori perlat în jadeit. ^{[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.

• Piroxeni rombici : enstatitele au o culoare gălbuie sau verde-maroniu deschis și sunt incolore în secțiune subțire , în timp ce ferosilitele variază de la maro la negru. ^[6]

• Piroxeni monoclinici : 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 soiuri de bijuterii de spodumene sunt kunzitul (liliacul) și hiddenita (verde smarald). ^[6]

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

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

Indici de refracție

• Piroxeni rombici : indicii de refracție cresc odată cu creșterea conținutului de Fe.

• Piroxeni monoclinici : indici de refracție mari

Valorile specifice sunt prezentate în Tabelul 1.

Birirefringe

• Piroxeni rombici : enstatitele au birefringență scăzută. ^[10]

• Piroxeni monoclinici : în cea mai mare parte au birefringență destul de remarcabilă, ridicată și în hegirine. ^[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 Minerale Noi și Denumiri Minerale a recunoscut 20 de nume de minerale și a aruncat 105 utilizate anterior. nume. ^[13]

Minerale și locație

Piroxenii pot fi împărțiți în două grupuri ^{[11] [14] [15] [16]} :

• Clinopiroxeni (monoclinici)
  • Augita (Ca, Na) (Mg, Fe, Al, Ti) (Si, Al) ₂ O ₆ constituent al rocilor de bază slabe sau lipsite de silice.
  • Cosmocloro NaCrSi ₂ O ₆ constituent accesoriu al unor meteoriți feroși.
  • Diopsid CaMgSi ₂ O ₆ răspândit în roci metamorfice, dar și în roci magmatice.
  • Aegirina NaFe ³⁺ Si ₂ O ₆ relativ rară, prezentă în principal în rocile magmatice bogate în sodiu și potasiu și sărace în SiO ₂ .
  • Esseneite CaFe ³⁺ [AlSiO ₆ ] relativ rar, se găsește în roci derivate din topirea lavei pe 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 presiuni ridicate 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 cavitățile miiarolitice ale granitului.
  • Johannsenit CaMn ²⁺ Si ₂ O ₆ limitat la calcarele metasomatizate.
  • Kanoit Mn ²⁺ (Mg, Mn ²⁺ ) Si ₂ O ₆ rar, întâlnit în fracturile dintre piroximangit și cummingtonit al rocilor metamorfice.
  • Namansilit NaMn ³⁺ Si ₂ O ₆ prezent în sedimente bogate în sodiu și mangan, foarte oxigenate și cu un 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.
  • Omfacit (Ca, Na) (Mg, Fe ²⁺ , Al) Si ₂ O ₆ tipic rocilor metamorfice de înaltă presiune.
  • Petedunnita Ca (Zn, Mn ²⁺ , Mg, Fe ²⁺ ) Si ₂ O ₆ disponibil în depozite de zinc metamorfozate și stratificate.
  • Pigeonit (Ca, Mg, Fe) (Mg, Fe) Si ₂ O ₆ comun în lavele de bază răcite rapid și în unele roci intruzive.
  • Spodumen LiAl (SiO ₃ ) ₂ rar, prezent aproape exclusiv în rocile pegmatite bogate în litiu.
• Ortopiroxeni (ortorombici)
  • Hyperstene (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 frecvent în peridotite, bazale și gabri, dar și în multe roci metamorfice în condiții de temperatură și presiune ridicate.
  • Ferosilit Fe ₂ Si ₂ O ₆ formă izomorfă rară de enstatită, cu care formează amestecuri izomorfe în natură.
  • Nchwaningit Mn ²⁺ ₂ SiO ₃ (OH) ₂ • (H ₂ O) găsit în cavitățile minereului de mangan.

Piroxenii pot fi găsiți în multe părți ale lumii. Piroxenii de magneziu-fier (enstatit și ferosilit) se găsesc pe 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). Piroxenii de sodiu sunt, de asemenea, distribuiți în diferite părți ale lumii: jadeita se găsește în Alpi , în California și Japonia , eegirină în Arkansas , Rusia și Quebec . Spodumenul (piroxenul de litiu) este disponibil în California și Dakota de Sud , în timp ce onfacitul se găsește în principal în Germania . Alte piroxeni pot fi găsite în state americane precum Minnesota (pigeonita), New Jersey (petedunnita), New York (donpeacoritul) și Wyoming (eseneita, disponibilă și în Rusia); dar și în alte state ale Noului Continent precum Mexic (cosmocloro) și Canada (hiperstene). În Rusia există depozite de namansilit și natalite, kanoitul este exploatat în regiunea Hokkaido , în timp ce nchwaningitul este exploatat în Africa de Sud . În Italia , în special în Piemont , se găsește jervisite.

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.

Soiurile diopsidei

Stea neagră diopsidă

Încălcați

• Crom-diopsid : are 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 în formă de ace încrucișate. Este rar, provine mai ales din India și variază de la verde închis la negru. ^[18]
• Tashmarin : are nuanțe de verde deschis care tind spre galben datorită prezenței rare a cromului. ^[19]
• Violet : rar, conține urme de mangan care dau nuanțe de albastru deschis care tind spre violet. ^[19]
• Rusă : are culori verzi intense, datorită prezenței cromului, uneori cu ușoare nuanțe albăstrui. Este rar, vine doar din vestul Siberiei și are o culoare asemănătoare cu smaraldul. ^[19]

Jad

Mască de jadeit aztecă

Cu acest nume piroxenilor se numește în mod obișnuit jadeit sau amfibole nefrit . 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 fabricarea de bijuterii. 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

Kunzita expusă 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]

• Soiul Trifane are o culoare albă sau galbenă, în funcție de procentul de fier și crom prezent.
• Soi Kunzite : culoare 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]
• Soi Hiddenite : soi foarte rar în care cromul este prezent în cantități mari, oferind diferite culori de verde. 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 ), cu o lungime de 13 metri și o greutate de 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 dicționarul lema « piroxen »
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe piroxen

linkuri externe

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

Portalul chimiei

Portal de mineralogie

Portalul Științelor Pământului