Иддингсайт

Иддингсайт
Магматическая порода
	Выветривание оливина на Иддингсите
Состав
	Оливин, глины, ферригидриты

Иддингсит — микрокристаллическая горная порода , образовавшаяся в результате изменения оливина . Обычно он изучается как минерал и состоит из смеси остатков оливина, глинистых минералов , оксидов железа и ферригидритов . Дебаты по поводу неопределенной кристаллической структуры иддингсита привели к исключению его из списка официальных минералов IMA ; поэтому его правильно называют камнем.

Иддингсит образуется в результате выветривания базальта описан в присутствии жидкой воды и может быть ^{[ кем? ]} как вкрапленник , т. е. имеет макроскопически видимые кристаллы в мелкозернистой основной массе породы порфировой . Это псевдоморфоз , состав которого постоянно меняется по сравнению с исходным оливином, проходя через множество стадий структурных и химических изменений , образуя полностью измененный иддингсит.

Поскольку иддингсит постоянно трансформируется, он не имеет определенной структуры и определенного химического состава. Химическая формула иддингсита аппроксимирована как MgO * Fe ₂ O ₃ * 3SiO ₂ * 4 H ₂ O. ^{[ 1 ]} где MgO может быть заменен CaO. Геологическое проявление иддингсита ограничено экструзивными или субвулканическими породами , которые образуются в результате инъекции магмы вблизи поверхности. Он отсутствует в глубокозалегающих породах и встречается на метеоритах . Поскольку она была обнаружена на марсианских метеоритах, ее возраст был рассчитан для получения абсолютного возраста, когда жидкая вода находилась на поверхности Марса или вблизи нее .

Он был назван в честь Джозефа П. Иддингса , американского петролога. ^{[ 1 ]}

Введение

Иддингсит является псевдоморфозой, и в процессе изменения у кристаллов оливина изменилась внутренняя структура или химический состав, хотя внешняя форма сохранилась. Это не верно для всех фаз изменения оливина, поскольку расположение атомов искажается и приводит к образованию неопределенной структуры. Иддингсит имеет состав, который постоянно меняется по сравнению с исходным оливином, проходя через множество стадий структурных и химических изменений. ^{[ 2 ]}

Иддингсит стал объектом исследований в последние годы из-за его присутствия в марсианских метеоритах. была жидкая Для образования иддингсита требуется жидкая вода, что дает ученым возможность оценить, когда на Марсе вода . ^{[ 3 ]} Калий-аргоновое датирование образцов метеоритов показало, что вода на поверхности Марса находилась где-то от 1300 до 650 млн лет назад. ^{[ 3 ]}

Состав

Иддингсит — горная порода, не имеющая определенного химического состава, поэтому точный состав рассчитать невозможно. Приблизительный состав гипотетического конечного продукта иддингсита был рассчитан следующим образом: SiO ₂ = 16%, Al ₂ O ₃ = 8%, Fe ₂ O ₃ = 62% и H ₂ O = 14%. На протяжении всего процесса изменения оливина происходит уменьшение SiO ₂ , FeO и MgO и увеличение Al ₂ O ₃ и H ₂ O. Химический процесс, связанный с изменением, состоит из добавления Fe ₂ O ₃ и удаления MgO (Гей и Ле Мэтр, 1961). Химическая формула иддингсита приближенно выглядит как MgO * Fe ₂ O ₃ * 4 H ₂ O, где MgO можно заменить на CaO в соотношении 1:4. ^{[ 4 ]} Есть также некоторые следовые компоненты Na ₂ O и K ₂ O, которые попадают в иддингсит по мере развития процесса изменения. ^{[ 2 ]}

Геологическое явление

Геологическое проявление иддингсита ограничено экструзивными или гипабиссальными породами и отсутствует в глубинных породах. Иддингсит — эпимагматический минерал, образующийся при окончательном охлаждении лавы в результате реакции между газами, водой и оливином. ^{[ 4 ]} Образование иддингсита не зависит от исходного состава оливина. Однако это зависит от условий окисления, гидратации и магмы, из которой образуется иддингсит, которая должна быть богата водяным паром. ^{[ 5 ]} Превращение оливина в иддингсит происходит в сильно окислительной среде при низком давлении и промежуточных температурах. Температура, необходимая для процесса изменения, должна быть выше температур, которые могут вызвать затвердевание оливина, но ниже температур, которые могут вызвать структурную реорганизацию. ^{[ 2 ]}

Структура

Структуру иддингсита трудно охарактеризовать из-за сложности возможных изменений, которые могут произойти с оливином. Иддингсит имеет тенденцию быть оптически однородным, что указывает на наличие некоторого структурного контроля. Структурные перестройки контролируются гексагональными последовательностями примерно плотноупакованных кислородных слоев. Эти кислородные слои перпендикулярны оси X ячейки оливина. Одно из плотноупакованных направлений параллельно оси z ячейки оливина. Такое расположение ионов внутри оливина контролирует структурную ориентацию продуктов изменений. Рентгенограммы показали, что существует пять структурных типов иддингсита, которые могут возникать на разных стадиях изменения. Это: оливиноподобные структуры, гетитоподобные структуры, гематитовые структуры, шпинелевые структуры и силикатные структуры. ^{[ 2 ]}

Оливин имеет ромбическую структуру с пространственной группой Pbnm. ^{[ 6 ]} Оливиноподобные структуры представляют собой стадию разрушения оливина с химическими изменениями, вызванными изменениями. ^{[ 2 ]} Эти структуры имеют размеры ячеек a = 4,8, b = 10,3 и c = 6,0 Å, пространственную группу Pbnm и d-расстояние 2,779 Å. Оси оливина ориентированы следующим образом: a параллельна оси X, b параллельна оси Y и c параллельна оси Z. ^{[ 6 ]} Рентгенограммы, полученные от иддингсита, варьируются от картины истинного оливина до картин, представляющих собой очень размытые пятна. Это признак искаженной структуры, вызванной заменой атомов, создающей искаженное расположение атомов. ^{[ 2 ]}

Гетитоподобные структуры распространены, поскольку гетит находится в той же пространственной группе, что и оливин. ^{[ 6 ]} Это позволяет гетиту расти внутри оливина, образуя плотноупакованные плоскости, общие для обеих структур. ^{[ 2 ]} Гетитоподобные структуры имеют размеры ячеек a=4,6, b=10,0 и c=3,0 Å . ^{[ 6 ]} Дифракционные пятна, вызванные гетитом, являются размытыми, хотя материал хорошо ориентирован. Эти структуры выровнены параллельно исходному оливину: ось a (гетит) параллельна оси a (оливин), ось b (гетит) параллельна оси b (оливин), а ось c (гетит) параллельна c-. ось (оливин). ^{[ 6 ]} Предпочтительная ориентация оливина и гетита — это когда они параллельны оси z. ^{[ 2 ]}

Гематитоподобные структуры встречаются аналогично гетиту. Гематит имеет треугольную кристаллическую систему и испытывает двойникование за счет наличия приблизительно гексагонального плотноупакованного кислородного каркаса и имеет структурную ориентацию, аналогичную оливину. ^{[ 2 ]} При возникновении двойникования ориентация гематитоподобного иддингсита следующая: ось a оливина параллельна оси c гематита, ось b оливина параллельна плоскости +/- [010] гематита и ось c оливина параллельна плоскости +/- [210] гематита. ^{[ 6 ]} Эта структура гематита очень хорошо ориентирована и возникает из-за высокой стабильности анионного каркаса и потому, что катионы могут мигрировать по всей структуре. ^{[ 2 ]}

Структуры шпинели состоят из множества оксидных структур кубической формы и плотной кубической упаковки. Структуры шпинели имеют скрученную ориентацию и контролируются плотноупакованными листами. ^{[ 2 ]} Эту скрученную ориентацию можно описать так: ось а оливина параллельна грани шпинели (111). Ось b оливина параллельна +/- (112), а ось c оливина параллельна +/- (110) грани шпинели. Эти изменения, как правило, редки в иддингсите, но когда они присутствуют, они демонстрируют резкое дифракционное пятно, что позволяет легко их идентифицировать.

Силикатные структуры являются наиболее вариативными среди всех рассмотренных структур. Обычная силикатная структура состоит из шестиугольного ряда цилиндров, длина которых параллельна оси X оливина, а сторона гексагональной ячейки параллельна оси Z оливина. Дифракционные эффекты, вызванные этой структурой, можно объяснить образованием пластинчатых силикатных структур с очень неупорядоченной укладкой слоев. ^{[ 2 ]}

Физические свойства

Иддингсит представляет собой псевдоморфозу, кристаллы которой обычно окружены тонкой зоной желтовато-коричневого или зеленоватого скрытокристаллического материала. ^{[ 6 ]} Цвет иддингсита варьируется от красно-коричневого до оранжево-коричневого, от темно-рубиново-красного до оранжево-красного. Цвет иддингсита в плоскополяризованном свете остается неизменным до более поздних стадий изменения, когда он становится более темным из-за усиливающего эффекта плеохроизма . Увеличение бета-показателя преломления, которое обычно составляет 1,9, можно увидеть в большинстве типов иддингсита по мере продолжения процесса изменения. Иддингсит также демонстрирует увеличение двойного лучепреломления и дисперсии по мере продолжения процесса изменения.

Некоторые образцы, завершившие изменения, имеют различные спайности, что делает их не очень хорошим диагностическим инструментом. Большинство образцов вообще не имеют спайности. ^{[ 2 ]} Шлифы из месторождения около Лисмора, Новый Южный Уэльс , Австралия , имеют пластинчатую форму с одной хорошо развитой спайностью и двумя дополнительными спайностями, расположенными под прямым углом друг к другу. Он имеет альфа от 1,7 до 1,68, гамма от 1,71 до 1,72 и двойное лучепреломление 0,04. ^{[ 6 ]} В среднем иддингсит имеет плотность около 2,65 г/см. ³ и твердость 3 (кальцит). ^{[ 7 ]} Ожидается, что эти значения будут варьироваться из-за различий в кристаллической структуре, которые могут возникать на разных стадиях процесса изменения.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Iddingsite , Mindat.org , получено 25 марта 2019 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м Гей Питер; Ле Мэтр, Р.В. «Некоторые наблюдения об Иддингсайте». Американский минералог . 46; 1–2, стр. 92–111. 1961.
^ Jump up to: ^а ^б Свиндл Т.Д. и др. «Благородные газы в Иддингсите из метеорита Лафайет: свидетельства наличия жидкой воды на Марсе за последние несколько сотен миллионов лет». Метеоритика и планетология 35, стр. 107–115, 2000.
^ Jump up to: ^а ^б Росс, Шеннон. «Происхождение, возникновение, состав и физические свойства минерала иддингсита». Учеб. Нац. США, Муз. , 67 1925.
^ Эдвардс, Эндрю. «Формирование Иддингсайта». Американский минералог , стр. 277–281, 1938.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Браун Джордж. «Структурное исследование Иддингсайта из Нового Южного Уэльса, Австралия». Американский минералог . 44; 3–4, стр. 251–260, 1959.
^ Дэвид Бартолми (31 декабря 2009 г.), «Данные о минералах Иддингсита» , база данных минералогии , получено 19 июля 2012 г.

Дополнительные источники

Борг Ларс, Дрейк Майклс. «Обзор метеоритных свидетельств определения времени магматизма и появления поверхностной или приповерхностной жидкой воды на Марсе». Журнал геофизических исследований . Том. 110, E12S03, стр. 1–10, 2005 г.
Эггетон, Ричард. «Формирование ободков иддингсита на оливине: исследование на просвечивающем электронном микроскопе». Глины и глинистые минералы , колонка 32. № 1, 1–11, 1984.
Смит, Кэтрин и др. «Выветривание базальта: образование Иддингсита». Глины и глинистые минералы , колонка 35. № 6, стр. 418–428, 1987.
Сунь Мин Шань. «Природа Иддингсита в некоторых базальтовых породах Нью-Мексико». Американский *Минералог . 42; стр. 7–8, 1957.

Внешние ссылки

Лекция в Университете Висконсина. Архивировано 12 июля 2007 г. в Wayback Machine.

[mindat_iddingsite-1] Jump up to: ^а ^б Iddingsite , Mindat.org , получено 25 марта 2019 г.

[Gay-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м Гей Питер; Ле Мэтр, Р.В. «Некоторые наблюдения об Иддингсайте». Американский минералог . 46; 1–2, стр. 92–111. 1961.

[Swindle-3] Jump up to: ^а ^б Свиндл Т.Д. и др. «Благородные газы в Иддингсите из метеорита Лафайет: свидетельства наличия жидкой воды на Марсе за последние несколько сотен миллионов лет». Метеоритика и планетология 35, стр. 107–115, 2000.

[Ross-4] Jump up to: ^а ^б Росс, Шеннон. «Происхождение, возникновение, состав и физические свойства минерала иддингсита». Учеб. Нац. США, Муз. , 67 1925.

[5] Эдвардс, Эндрю. «Формирование Иддингсайта». Американский минералог , стр. 277–281, 1938.

[Brown-6] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Браун Джордж. «Структурное исследование Иддингсайта из Нового Южного Уэльса, Австралия». Американский минералог . 44; 3–4, стр. 251–260, 1959.

[7] Дэвид Бартолми (31 декабря 2009 г.), «Данные о минералах Иддингсита» , база данных минералогии , получено 19 июля 2012 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]