Оливин
Оливин | |
---|---|
Общий | |
Категория | Несиликат Оливиновая группа Оливиновая серия |
Формула (повторяющаяся единица) | (Mg,Fe) 2 SiO 4 |
Имеет символ IMA. | Ол [1] |
Классификация Штрунца | 9.AC.05 |
Кристаллическая система | орторомбический |
Космическая группа | Пбнм (№62) |
Идентификация | |
Цвет | От желтого до желто-зеленого |
Кристальная привычка | От массивного до зернистого |
Расщепление | Бедный |
Перелом | раковистый |
упорство | хрупкий |
шкала Мооса твердость | 6.5–7.0 |
Блеск | стекловидное тело |
Полоса | бесцветный или белый |
прозрачность | От прозрачного до полупрозрачного |
Удельный вес | 3.2–4.5 [2] [3] [4] [5] |
Оптические свойства | Двухосный (+) |
Показатель преломления | n α = 1630–1650 n β = 1,650–1,670 n γ = 1,670–1,690 |
Двойное лучепреломление | δ = 0,040 |
Ссылки | [6] [7] [8] |
Минерал оливин iː ( / ˈ ɒ l . ɪ ˌ v и n / ) представляет собой магния железа силикат с химической формулой ( Mg , Fe ) 2 Si O 4 . Это разновидность неосиликата или ортосиликата . Земли Основной компонент верхней мантии . [9] это распространенный минерал в недрах Земли, но на поверхности он быстро выветривается. Оливин имеет множество применений, например, драгоценный камень перидот (или хризолит), а также промышленное применение, например, в процессах металлообработки .
Соотношение магния и железа варьируется между двумя конечными членами ряда твердых растворов : форстеритом (концевой член Mg: Mg
2 Си О
4 ) и фаялит (Fe-конечный член: Fe
2 Си О
4 ). Составы оливина обычно выражаются в виде молярных процентов форстерита (Fo) и/или фаялита (Fa) ( например , Fo 70 Fa 30 или просто Fo 70 с подразумеваемым Fa 30 ). Температура плавления форстерита необычно высока при атмосферном давлении, почти 1900 °C (3450 °F), тогда как температура плавления фаялита намного ниже — около 1200 °C (2190 °F). Температура плавления двух концевых элементов плавно варьируется, как и другие свойства. Оливин содержит лишь незначительное количество других элементов, кроме кислорода (O), кремния (Si), магния (Mg) и железа (Fe). Марганец (Mn) и никель (Ni) обычно являются дополнительными элементами, присутствующими в самых высоких концентрациях.
Оливин дал название группе минералов родственной структуры ( группа оливина ), в которую входят тефроит ( Mn 2 SiO 4 ), монтичеллит ( Ca MgSiO 4 ), ларнит (Ca 2 SiO 4 ) и киршштейнит (CaFeSiO 4 ) ( обычно также пишется кирштейнит [10] ).
Кристаллическая структура оливина включает в себя аспекты ромбической , решетки Браве которая возникает в результате соединения каждой единицы кремнезема (SiO 4 ) двухвалентными катионами металлов, при этом каждый кислород в SiO 4 связан с тремя ионами металлов. Он имеет структуру, подобную шпинели , похожую на магнетит, но использует один четырехвалентный и два двухвалентных катиона M 2 . 2+ М 4+ O 4 вместо двух трехвалентных и одного двухвалентного катиона. [11]
Идентификация и парагенезис
[ редактировать ]Оливин назван в честь своего типичного оливково-зеленого цвета, который, как полагают, является результатом присутствия следов никеля . [ нужна ссылка ] хотя он может измениться на красноватый цвет в результате окисления железа.
Полупрозрачный оливин иногда используется в качестве драгоценного камня, называемого перидот ( peridot , французское слово, обозначающее оливин). Его также называют хризолитом (или хризолитом , от греческих слов, обозначающих золото и камень), хотя сейчас это название редко используется в английском языке. Некоторые из лучших оливинов ювелирного качества были получены из массива мантийных пород на острове Забаргад в Красном море . [12] [13]
Оливин встречается как в основных , так и в ультраосновных магматических породах , а также в качестве основного минерала в некоторых метаморфических породах . Богатый магнием оливин кристаллизуется из магмы , богатой магнием и бедной кремнеземом . Эта магма кристаллизуется в основные породы, такие как габбро и базальт . [14] Ультраосновные породы обычно содержат значительное количество оливина, а те, в которых содержание оливина превышает 40%, называются перидотитами . Дунит имеет содержание оливина более 90% и, вероятно, представляет собой кумулат, образовавшийся в результате кристаллизации оливина и его осаждения из магмы или жильного минерала, выстилающего магматические каналы. [15] Оливин и структурные варианты высокого давления составляют более 50% верхней мантии Земли, а оливин является одним из наиболее распространенных минералов Земли по объему. [16] Метаморфизм с нечистого доломита или других осадочных пород высоким содержанием магния и низким содержанием кремнезема также приводит к образованию богатого магнием оливина или форстерита .
Богатый железом оливиновый фаялит встречается относительно гораздо реже, но он встречается в магматических породах в небольших количествах в редких гранитах и риолитах , а чрезвычайно богатый железом оливин может стабильно существовать с кварцем и тридимитом . Напротив, богатый магнием оливин не встречается стабильно с минералами кремнезема , поскольку он будет реагировать с ними с образованием ортопироксена ( Mg, 2Si2O6 ) ( Fe ) .
Богатый магнием оливин стабилен при давлении, эквивалентном глубине около 410 км (250 миль) на Земле. Поскольку считается, что это самый распространенный минерал в мантии Земли на небольших глубинах, свойства оливина оказывают доминирующее влияние на реологию этой части Земли и, следовательно, на потоки твердого тела, которые вызывают тектонику плит . Эксперименты показали, что оливин при высоких давлениях (12 ГПа , давление на глубинах около 360 км (220 миль)) может содержать по меньшей мере около 8900 частей на миллион (вес) воды, и что такое содержание воды резко снижает сопротивление оливина течению твердого тела. Более того, поскольку оливина так много, в мантийном оливине может быть растворено больше воды, чем содержится в океанах Земли. [17]
Оливиновый сосновый лес ( растительное сообщество ) уникален для Норвегии. Он редок и встречается на сухих оливиновых хребтах в фьордовых районах Суннмёре и Нордфьорд. [18]
- Светло-зеленые кристаллы оливина в ксенолитах перидотита в базальте из Аризоны.
- Оливиновый базальт с Луны, собранный в 1971 году экипажем Аполлона-15.
- Ярко-зеленый оливин из Пакистана с долотом и шелковистым блеском.
- Оливин в лаве с Азорских островов
Внеземные явления
[ редактировать ]Богатый магнием оливин также был обнаружен в метеоритах . [19] на Луне [20] и Марс , [21] [22] Падая в младенческие звезды, [23] а также на астероиде 25143 Итокава . [24] К таким метеоритам относятся хондриты , скопления обломков ранней Солнечной системы ; и палласиты — смеси железа с никелем и оливином. Предполагается, что редкие астероиды А-типа имеют поверхность, в которой преобладает оливин. [25]
Спектральные признаки оливина были замечены в пылевых дисках вокруг молодых звезд. Хвосты комет (которые сформировались из пылевого диска вокруг молодого Солнца ) часто имеют спектральные признаки оливина, а наличие оливина было подтверждено в образцах кометы с космического корабля Stardust. [ сломанный якорь ] в 2006 году. [26] Кометоподобный (богатый магнием) оливин также был обнаружен в планетезимальном поясе вокруг звезды Бета Живописца . [27]
Кристаллическая структура
[ редактировать ]Минералы группы оливина кристаллизуются в ромбической системе ( пространственная группа P bnm ) с изолированными силикатными тетраэдрами, что означает, что оливин является неосиликатом . Структуру можно описать как гексагональную плотноупакованную решетку ионов кислорода , в которой половина октаэдрических позиций занята ионами магния или железа, а одна восьмая тетраэдрических позиций занята ионами кремния.
Существует три отдельных сайта кислорода (отмечены O1, O2 и O3 на рисунке 1), два отдельных сайта металла (M1 и M2) и только один отдельный сайт кремния. O1, O2, M2 и Si лежат в зеркальных плоскостях , а M1 находится в центре инверсии. O3 находится в общем положении.
Полиморфы высокого давления
[ редактировать ]При высоких температурах и давлениях, обнаруженных на глубине Земли, структура оливина больше не является стабильной. На глубине около 410 км (250 миль) оливин претерпевает экзотермический фазовый переход в соросиликат , вадслеит , а на глубине около 520 км (320 миль) вадслеит экзотермически превращается в рингвудит , который имеет структуру шпинели . На глубине около 660 км (410 миль) рингвудит разлагается на силикатный перовскит ( (Mg,Fe)SiO 3 ) и ферропериклаз ( (Mg,Fe)O ) в эндотермической реакции. Эти фазовые переходы приводят к скачкообразному увеличению плотности мантии Земли , что можно наблюдать сейсмическими методами. Считается также, что они влияют на динамику мантийной конвекции , поскольку экзотермические переходы усиливают поток через фазовую границу, тогда как эндотермическая реакция препятствует ему. [28]
Давление, при котором происходят эти фазовые переходы, зависит от температуры и содержания железа. [29] При 800 ° C (1070 K; 1470 ° F) концевой элемент из чистого магния, форстерит, превращается в вадслеит при 11,8 гигапаскалях (116 000 атм ) и в рингвудит при давлении выше 14 ГПа (138 000 атм). Увеличение содержания железа снижает давление фазового перехода и сужает поле устойчивости вадслеита . При мольной доле фаялита около 0,8 оливин превращается непосредственно в рингвудит в диапазоне давлений от 10,0 до 11,5 ГПа (99 000–113 000 атм). Фаялит превращается в Fe
2 СиО
Шпинель 4 при давлении ниже 5 ГПа (49 000 атм). Повышение температуры увеличивает давление этих фазовых переходов.
Выветривание
[ редактировать ]Согласно ряду растворения Гольдича, оливин — один из менее стабильных распространенных минералов на поверхности . Он легко превращается в иддингсит (комбинация глинистых минералов, оксидов железа и ферригидрита ) в присутствии воды. [30] Искусственное увеличение скорости выветривания оливина, например, путем рассеивания мелкозернистого оливина на пляжах, было предложено как дешевый способ изолировать CO 2 . [31] [32] Присутствие иддингсита на Марсе предполагает, что там когда-то существовала жидкая вода, и может позволить ученым определить, когда на планете в последний раз была жидкая вода. [33]
Из-за быстрого выветривания оливин редко встречается в осадочных породах . [34]
Горное дело
[ редактировать ]Норвегия
[ редактировать ]Норвегия является основным источником оливина в Европе, особенно на территории, простирающейся от Охайма до Тафьорда и от Хорниндала до Флемсёя в районе Суннмёре . также есть оливин В муниципалитете Ид . Около 50% мирового оливина для промышленного использования производится в Норвегии. В Свартхаммарене в Норддале оливин добывался примерно с 1920 по 1979 год, ежедневная добыча достигала 600 метрических тонн. Оливин также добывали на строительной площадке ГЭС в Тафьорде. В Роббервике в муниципалитете Норддал с 1984 года работает открытый карьер. Характерный красный цвет отражен в нескольких местных названиях с «красным», таких как Раудбергвик (Залив Красных скал) или Рауднаккен (Красный хребет). [35] [36] [37] [38]
Ханс Стрём в 1766 году описал типичный красный цвет оливина на поверхности и синий цвет внутри. Стрём писал, что в районе Норддал большое количество оливина было извлечено из коренной породы и использовано в качестве точильных камней . [39]
Каллскарет возле Тафьорда — природный заповедник с оливином. [40]
Приложения
[ редактировать ]Оливин используется вместо доломита на сталелитейных заводах. [41]
В литейной промышленности алюминия используется оливиновый песок для отливки предметов из алюминия. Оливиновый песок требует меньше воды, чем кварцевый песок, но при этом удерживает форму во время обработки и заливки металла. Меньше воды означает меньше газа (пара), выходящего из формы при заливке металла в форму. [42]
В Финляндии оливин позиционируется как идеальный камень для банных печей из-за его сравнительно высокой плотности и устойчивости к атмосферным воздействиям при многократном нагревании и охлаждении. [43]
Оливин ювелирного качества используется в качестве драгоценного камня под названием перидот .
Желаемое использование
[ редактировать ]реакцией с оливином, имеющее отношение к секвестрации углерода удаление CO 2 Было рассмотрено . Конечными продуктами очень медленной реакции являются диоксид кремния , карбонат магния и оксид железа. [44] [45] Некоммерческая организация Project Vesta исследует этот подход на пляжах, который увеличивает волнение и площадь поверхности измельченного оливина за счет воздействия волн. [46]
См. также
[ редактировать ]- Серия реакций Боуэна - Порядок кристаллизации минералов в магме.
- Список минералов - Список минералов со статьями в Википедии.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
- ^ Мик Р. Смит (1999). Камень: строительный камень, каменный наполнитель и бронекамень в строительстве . Геологическое общество Лондона. стр. 62–. ISBN 978-1-86239-029-4 .
Удельный вес 3,5–4,5
- ^ Джессика Эльзиа Когель (2006). Промышленные минералы и горные породы: товары, рынки и использование . МСП. стр. 679–. ISBN 978-0-87335-233-8 .
Удельный вес составляет примерно 3,2, когда чистота увеличивается с увеличением содержания железа.
- ^ «Оливин» . Science.smith.edu. Архивировано из оригинала 20 января 2014 г. Проверено 14 ноября 2013 г.
G = от 3,22 до 4,39. Удельный вес увеличивается, а твердость уменьшается с увеличением Fe.
- ^ «Страницы минералов Университета Миннесоты: оливин» . Geo.umn.edu. Архивировано из оригинала 17 октября 2013 г. Проверено 14 ноября 2013 г.
Удельный вес: от 3,2 (разновидность с высоким содержанием магния) до 4,3 (разновидность с высоким содержанием железа) (средний вес)
- ^ Оливин. Архивировано 9 декабря 2014 г. в Wayback Machine . Webmineral.com Проверено 16 июня 2012 г.
- ^ Оливин. Архивировано 2 февраля 2008 г. в Wayback Machine . Mindat.org Проверено 16 июня 2012 г.
- ^ Кляйн, Корнелис; К.С. Херлберт (1985). Руководство по минералогии (20-е изд.). Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-80580-9 .
- ^ Чеснок, Сара (2014). Карманный путеводитель по камням и минералам Северной Америки . Национальное географическое общество . п. 23. ISBN 9781426212826 .
- ^ Кляйн и Херлбат 1985 , с. 373.
- ^ Эрнст, WG Earth Materials . Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл, 1969. с. 65
- ^ Информация и история перидота острова Сент-Джонс на Mindat.org.
- ^ Губелин, Эдвард (весна 1981 г.). «Забаргад: древний остров перидотов в Красном море» (PDF) . Драгоценные камни и геммология . 17 : 2–8. дои : 10.5741/GEMS.17.1.2 . Проверено 6 февраля 2021 г.
- ^ Кляйн и Херлбат 1985 , стр. 374–375.
- ^ Филпоттс, Энтони Р.; Аг, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. стр. 44, 138, 142, 385. ISBN. 9780521880060 .
- ^ Макдонаф, ВФ; Рудник, Р.Л. (1998). «Минералогия и состав верхней мантии» . Обзоры по минералогии . 37 : 139–164 . Проверено 6 февраля 2021 г.
- ^ Смит, младший; Фрост, диджей; Нестола, Ф.; Холл, СМ; Бромили, Г. (2006). «Гидратация оливина в глубокой верхней мантии: влияние температуры и активности кремнезема» (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 33 (15): L15301. Бибкод : 2006GeoRL..3315301S . CiteSeerX 10.1.1.573.4309 . дои : 10.1029/2006GL026194 . hdl : 11577/1563853 . S2CID 35342757 . Архивировано из оригинала (PDF) 9 августа 2017 г. Проверено 26 октября 2017 г.
- ^ Брандруд, Т.Э. (2009). «Оливиновый сосновый лес и виды, занесенные в Красную книгу, в Бьёркедалене, Волда: природная ценность и возможности управления» . Отчет NINA (на норвежском языке). 461 . Проверено 14 февраля 2021 г.
- ^ Фукан и другие палласиты. Архивировано 21 декабря 2008 г. в Wayback Machine . Farlang.com (30 апреля 2008 г.). Проверено 16 июня 2012 г.
- ^ Мейер, К. (2003). «Морской базальтовый вулканизм» (PDF) . Образовательный набор тонких срезов НАСА для лунной петрографии . НАСА . Архивировано (PDF) из оригинала 21 декабря 2016 года . Проверено 23 октября 2016 г.
- ^ Довольно зеленый минерал.... Архивировано 4 мая 2007 г. в обновлении миссии Wayback Machine 2006... Архивировано 5 июня 2010 г. на веб-сайте Wayback Machine UMD Deep Impact, Ball Aerospace & Technology Corp. Университета Мэриленда. Получено в июне. 1, 2010 г.
- ^ Hoefen, TM и др. 2003. «Открытие оливина в области ямок Нили на Марсе». Наука 302, 627–30. " Хофен, ТМ (2003). «Открытие оливина в районе ямок Нили на Марсе» . Наука . 302 (5645): 627–630. Бибкод : 2003Sci...302..627H . дои : 10.1126/science.1089647 . ПМИД 14576430 . S2CID 20122017 . "
- ^ Спитцер видит хрустальный дождь... Архивировано 29 мая 2011 г. на Wayback Machine . веб-сайте НАСА
- ↑ Япония утверждает, что Хаябуса вернул зерна астероида... Архивировано 18 ноября 2010 г. на Wayback Machine , получено 18 ноября 2010 г.
- ^ Санчес, Хуан А.; и др. (январь 2014 г.). «Астероиды с преобладанием оливина: минералогия и происхождение». Икар . 228 : 288–300. arXiv : 1310.1080 . Бибкод : 2014Icar..228..288S . дои : 10.1016/j.icarus.2013.10.006 . S2CID 42791787 .
- ^ Пресс-релиз 06-091. Архивировано 28 августа 2006 г. в Wayback Machine . Веб-сайт Лаборатории реактивного движения Stardust, получено 30 мая 2006 г.
- ^ Де Врис, БЛ; Акке, Б.; Бломмарт, JADL; Велкенс, К.; Уотерс, LBFM; Ванденбуше, Б.; Мин, М.; Олофссон, Г.; Доминик, К.; Дечин, Л.; Барлоу, MJ; Брандекер, А.; Ди Франческо, Дж.; Глаузер, AM; Гривз, Дж.; Харви, премьер-министр; Голландия, Вашингтон; Айвисон, Р.Дж.; Лизо, Р.; Пантин, Э.Э.; Пилбратт, GL; Ройер, П.; Сибторп, Б. (2012). «Кометная минералогия кристаллов оливина во внесолнечном прото-поясе Койпера». Природа . 490 (7418): 74–76. arXiv : 1211.2626 . Бибкод : 2012Natur.490...74D . дои : 10.1038/nature11469 . ПМИД 23038467 . S2CID 205230613 .
- ^ Кристенсен, UR (1995). «Влияние фазовых переходов на мантийную конвекцию». Анну. Преподобный Планета Земля. Наука . 23 : 65–87. Бибкод : 1995AREPS..23...65C . doi : 10.1146/annurev.ea.23.050195.000433 .
- ^ Дир, Вашингтон; Р.А. Хоуи; Дж. Зуссман (1992). Введение в породообразующие минералы (2-е изд.). Лондон: Лонгман. ISBN 978-0-582-30094-1 .
- ^ Кюблер, К.; Ван, А.; Хаскин, Луизиана; Джоллифф, Б.Л. (2003). «Исследование изменения оливина в иддингсит с использованием рамановской спектроскопии» (PDF) . Лунная и планетарная наука . 34 : 1953. Бибкод : 2003LPI....34.1953K . Архивировано (PDF) из оригинала 25 октября 2012 г.
- ^ Гольдберг, Филип; Чэнь Чжун-Инь; Коннор, Уильям'О; Уолтерс, Ричардс; Зиок, Ганс (2001). «Исследования секвестрации минералов CO2 в США» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 21 декабря 2016 г. Проверено 19 декабря 2016 г.
- ^ Шуйлинг, Р.Д.; Тикелл, О. «Оливин против изменения климата и закисления океана» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2016 г. Проверено 19 декабря 2016 г.
- ^ Мошенничество, Т.Д.; Трейман, А.Х.; Линдстрем, диджей; Буркланд, МК; Коэн, бакалавр; Гриер, JA ; Ли, Б.; Олсон, ЭК (2000). «Благородные газы в Иддингсите из метеорита Лафайет: свидетельства наличия жидкой воды на Марсе за последние несколько сотен миллионов лет» . Метеоритика и планетология . 35 (1): 107–15. Бибкод : 2000M&PS...35..107S . дои : 10.1111/j.1945-5100.2000.tb01978.x .
- ^ Вельбель, Майкл А. (октябрь 2009 г.). «Растворение оливина при естественном выветривании». Geochimica et Cosmochimica Acta . 73 (20): 6098–6113. Бибкод : 2009GeCoA..73.6098V . дои : 10.1016/j.gca.2009.07.024 .
- ^ Фурсет, Астор (1987): Норддал в течение 150 лет . Вальдал: Муниципалитет Норддал.
- ^ Геологическая служба Норвегии . Карт над минералресурсером. Архивировано 14 октября 2017 г. в Wayback Machine . По состоянию на 9.12.2012.
- ^ «Оливин» . www.ngu.no (на норвежском букмоле). Архивировано из оригинала 10 ноября 2017 г. Проверено 9 ноября 2017 г.
- ^ Гьелсвик, Т. (1951). Обзор скал в Суннмёре и прилегающих частях Нордфьорда. Архивировано 10 ноября 2017 г. в Wayback Machine . Геологические исследования Норвегии, отчет 179.
- ^ Стрём, Ганс: Физическое и экономическое описание поместья Сёндмёр, расположенного в Бергенской епархии в Норвегии. Опубликовано в Сорё, Дания, 1766 г.
- ^ «Каллскарет» . 28 сентября 2014 г. Архивировано из оригинала 10 ноября 2017 г. . Проверено 3 мая 2018 г. - из Store norske lexikon.
- ^ Минеральные ресурсы Норвегии; Статистика полезных ископаемых и отчет о добыче полезных ископаемых за 2006 год. Тронхейм: Норвежская горнодобывающая служба с начальником шахты на Шпицбергене. 2007.
- ^ Аммен, CW (1980). Библия заклинателя металла . Саммит Блу-Ридж, Пенсильвания: TAB. п. 331 . ISBN 978-0-8306-9970-4 .
- ^ «Камень оливин» . Суомен Киуаскиви . Архивировано из оригинала 5 марта 2021 года . Проверено 14 февраля 2021 г.
- ^ Гольдберг, П.; Чен, З.-Ю.; О'Коннор, В.; Уолтерс, Р.; Зиок, Х. (2000). « CO 2 Исследования секвестрации минералов в США» (PDF) . Технология . 1 (1): 1–10. Архивировано из оригинала (PDF) 7 декабря 2003 г. Проверено 7 июля 2008 г.
- ^ Шуйлинг, Р.Д.; Крийгсман, П. (2006). «Улучшенное выветривание: эффективный и дешевый инструмент для улавливания CO 2 ». Климатические изменения . 74 (1–3): 349–54. Бибкод : 2006ClCh...74..349S . дои : 10.1007/s10584-005-3485-y . S2CID 131280491 .
- ^ Делберт, Кэролайн (11 июня 2020 г.). «Как этот странный зеленый песок может обратить вспять изменение климата» . Популярная механика . Проверено 6 ноября 2020 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Довольно зеленый минерал – довольно сухой Марс? Линда М.В. Мартель, Отдел планетарных научных исследований, Гавайский институт геофизики и планетологии
- Страница Оливина Библиотека Фарланга: Исторические источники + современные статьи об Оливине и Перидоте
- Геологическая информация и несколько микроскопических изображений Университет Северной Дакоты