Армалколит

Армалколит
Армалколит
	Армалколит из Мьянмы (зернистость 5 мм).
Общий
Категория	Титановый минерал
Формула ; (повторяющаяся единица)	(Мг, Fe 2+ )Ti 2 O 5
Имеет символ IMA.	Рука
Классификация Штрунца	4.CB.15
Кристаллическая система	орторомбический
Кристаллический класс	Дипирамидальный (ммм) ; Символ HM : (2/м 2/м 2/м)
Космическая группа	Мммм
Элементарная ячейка	а = 9,743(30) ; б = 10,023(20) ; с = 3,738(30) [Å], Z = 5
Идентификация
Цвет	От серого до коричневого в отражении, непрозрачный
шкала Мооса твердость	<5
Блеск	Металлик
Удельный вес	4,64 г/см 3 (измерено)
Оптические свойства	Двухосный
Ссылки

Армалколит ( / ˌ ɑːr ˈ m ɑː l k ə l aɪ t / ) — богатый титаном минерал с химической формулой (Mg,Fe ²⁺)Ti ₂ O ₅ . Впервые он был обнаружен на базе «Спокойствие» на Луне в 1969 году во время Аполлон-11» назван в честь , Армстронга Олдрина и миссии « Коллинза , и трех астронавтов «Аполлона-11». Вместе с транквилтиитом и пироксферроитом он является одним из трех новых минералов, открытых на Луне. ^{[ 5 ]} Позже армалколит был обнаружен в различных местах на Земле и синтезирован в лаборатории. (Транквиллитиит и пироксферроит позже были также обнаружены в разных местах на Земле). ^{[ 6 ]} Синтез требует низкого давления, высоких температур и быстрой закалки от температуры примерно от 1000 ° C до температуры окружающей среды. Армалколит распадается на смесь богатого магнием ильменита и рутила при температуре ниже 1000 ° C, но при охлаждении превращение замедляется. Из-за необходимости закалки армалколит встречается относительно редко и обычно встречается в сочетании с ильменитом и рутилом, среди других минералов.

возникновение

Армалколит первоначально был найден на Луне, в Море Спокойствия на Базе Спокойствия , а также в долине Тавр-Литтроу и нагорье Декарта . Наибольшие суммы были предоставлены миссиями «Аполлон-11» и «Аполлон-17». Позже он был идентифицирован на Земле по образцам лампроитовых даек и пробок, взятых в Смоки-Бьютт, округ Гарфилд, штат Монтана , США . ^{[ 7 ]} На Земле встречается также в Германии ( ударный кратер Нёрдлингер-Рис в Баварии ), Гренландии ( остров Диско ), Мексике (шлаковый конус Эль-Торо, Сан-Луис-Потоси ), Южной Африке ( рудники Ягерсфонтейн , Бультфонтейн и Дутойтспан кимберлитовые ), Испании ( Провинция Альбасете и Хумилья , Мурсия ), Украина ( Припятский вал ), США (карьер Книппа, округ Увальде, Техас и Смоки) Бьютт, Джордан, Монтана ) и Зимбабве ( район Мвенези ). ^{[ 2 ]}^{[ 8 ]} Армалколит также был обнаружен в лунных метеоритах, таких как Dhofar 925 и 960, найденных в Омане. ^{[ 9 ]}

Армалколит — второстепенный минерал, встречающийся в богатых титаном базальтовых породах, вулканической лаве и иногда гранитных пегматитах , ультраосновных породах , лампроитах и кимберлитах. Он связан с различными смешанными оксидами железа и титана, графитом, анальцимом , диопсидом , ильменитом , флогопитом и рутилом . Он образует удлиненные кристаллы длиной примерно до 0,1–0,3 мм, заключенные в базальтовую матрицу. ^{[ 10 ]} Петрографический анализ показывает, что армалколит обычно образуется при низких давлениях и высоких температурах. ^{[ 2 ]}

Синтез

Кристаллы армалколита длиной до нескольких миллиметров можно вырастить, смешав порошки оксидов железа, титана и магния в правильном соотношении, плавив их в печи при температуре около 1400 °C и позволяя расплаву кристаллизоваться в течение нескольких дней при температуре около 1200 °C. , а затем закалку кристаллов до температуры окружающей среды. ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} Стадия закалки необходима как при лабораторном, так и при естественном синтезе, чтобы избежать превращения армалколита в смесь богатого магнием ильменита (Mg- FeTiO
₃ ) и рутил (TiO ₂ ) при температуре ниже 1000 °С. ^{[ 13 ]} Эта пороговая температура конверсии увеличивается с увеличением давления и в конечном итоге пересекает точку плавления, а это означает, что минерал не может образоваться при достаточно высоком давлении. Из-за этого превращения в ильменит армалколит имеет относительно небольшое содержание и связан с ильменитом и рутилом. ^{[ 14 ]} Следовательно, относительное количество ильменита и армалколита можно использовать как индикатор скорости остывания минерала при его образовании. ^{[ 15 ]}

Характеристики

Кристаллическая структура. Цвета: зеленый – Mg, синий – Ti, красный – кислород.

Армалколит имеет общую химическую формулу (Mg, Fe ²⁺)Ti ₂ O ₅ . Он образует непрозрачные массы, которые в отражении кажутся серыми (орто-армалколит) или коричневыми (пара-армалколит), причем наиболее распространены серые разновидности, особенно в синтетических образцах. Кристаллическая структура одинакова для орто- и параармалколита. Их химический состав существенно не различается, но имеется разница в содержании MgO и Cr ₂ O ₃ , что объясняется разной окраской. ^{[ 13 ]}^{[ 16 ]} Армалколит относится к группе псевдобрукитов , состоящей из минералов общей формулы X ₂ YO ₅ . X и Y обычно представляют собой Fe (2+ и 3+), Mg, Al и Ti. Конечными членами являются армалколит ((Mg,Fe)Ti ₂ O ₅ ), псевдобрукит (Fe ₂ TiO ₅ ), ферропсевдобрукит (FeTi ₂ O ₅ ) и « карроит » (MgTi ₂ O ₅ ). Они изоструктурны, имеют орторомбическую кристаллическую структуру и встречаются в лунных и земных породах. ^{[ 8 ]}^{[ 10 ]}^{[ 17 ]}

По химическому составу большинство образцов армалколита можно разложить на сумму оксидов металлов следующим образом: TiO ₂ (концентрация 71–76 %), FeO (10–17 %), MgO (5,5–9,4 %), Al ₂ O ₃ (1,48 %). –2%), Cr ₂ O ₃ (0,3–2%) и MnO (0–0,83%). В то время как содержание титана относительно постоянно, соотношение магния и железа варьируется и обычно ниже 1. ^{[ 2 ]}^{[ 10 ]} Выделяют так называемую Cr-Zr-Ca разновидность армаколита, имеющую повышенное содержание Cr ₂ O ₃ (4,3–11,5 %), ZrO ₂ (3,8–6,2 %) и CaO (3–3,5 %). Эти разновидности не являются самостоятельными, встречаются и промежуточные составы. ^{[ 13 ]} Бедная железом (богатая магнием) модификация армаколита имеет ту же кристаллическую структуру и встречается в земной коре, что и минерал, неофициально названный «карроит». ^{[ 15 ]}^{[ 18 ]}

Большая часть титана присутствует в армалколите в состоянии 4+ из-за восстановительной среды синтеза, но присутствует значительная доля Ti. ³⁺ в лунных образцах. Ти ³⁺/Из ⁴⁺ Соотношение в армалколите может служить индикатором фугитивности (эффективного парциального давления) кислорода во время образования минерала. Это также позволяет различать лунный и земной армалколит, так как Ti ³⁺/Из ⁴⁺ = 0 для последнего. ^{[ 13 ]}

Поскольку формула армалколита (Mg, Fe ²⁺)Ti ₂ O ₅ , это следует общей формуле XY ₂ O ₅ , где X=(Mg и Fe ²⁺), Y=Ti, а O представляет собой кислород. Оба сайта X и Y координированы октаэдрически, а соотношение радиусов между катионами и анионами в армалколите составляет соотношение три к пяти, равное 0,6, что делает структуру октаэдрической. Армалколит — это богатый титаном минерал, который относится к группе минералов магнезиального ферропсевдобрукита с содержанием железа. ²⁺Ti ₂ O ₅ и MgTi ₂ O ₅ в качестве конечных членов. ^{[ 8 ]} Благодаря октаэдрической симметрии армалколит имеет твердый раствор (катионное замещение) между несколькими элементами Fe. ²⁺, Фе ³⁺, Mg, Al и Ti; это происходит из-за сходства атомных радиусов и заряда. Кристаллографическая структура, демонстрируемая армалколитом, представляет собой ортомбическую дипирамиду, поэтому попадает в ромбическую категорию и имеет точечную группу 2/m 2/m 2/m и пространственную группу Bbmm. Внутри участков M1 для армалколита идеальное местонахождение железа из-за большего размера железа, а для M2 магний и титан распределены между двумя участками. В металлических узлах титан имеет восьмеричное значение; магний и железо с четырьмя координациями. ^{[ 13 ]}^{[ 16 ]} Соотношение магния и железа в армалколите уменьшается с понижением температуры от 0,81 при 1200 °С до 0,59 при 1150 °С. Как только армалколит достигает температуры 1125 °C, он заменяется ильменитом FeTiO ₃ , в котором отсутствует как магний, так и железо. ^{[ 7 ]}

Кристаллическая структура армалколита близка к искаженному брукиту . В его основе лежат деформированные октаэдры с атомом титана в центре и шестью атомами кислорода по углам. Ионы магния или железа располагаются в междоузлиях; они не вносят существенного вклада в каркас решетки, который удерживается связями Ti-O через углы октаэдров. Однако эти ионы влияют на оптические свойства, делая минерал непрозрачным в отличие от прозрачного диоксида титана TiO ₂ . ^{[ 13 ]}

См. также

Ссылки

^ 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 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Армалколит» (PDF) . Справочник минералов . Проверено 7 августа 2009 г.
^ «Армаколит» . Mindat.org . Проверено 7 августа 2010 г.
^ «Армаколит» . Вебминерал . Проверено 7 августа 2010 г.
^ Минералогия лунных образцов , НАСА
^ «Третий лунный минерал – Транквиллитиит, найденный в Западной Австралии» . Проверено 27 ноября 2017 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Д. Вельде (1975). «Армалколит-ти-флозопит-диопсид-анальцит-содержащие лампроиты Армалколит-ти-флозопит-диопсид-анальцит-беарин из Смоки-Бьютт, округ Гарфилд, Монтана» (PDF) . Американский минералог . 60 : 566–573.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Хайоб, Дж. Л. и Эссен Э. Дж. (1995). «Армальколит в ксенолитах парагнейса земной коры, центральная Мексика» (PDF) . Являюсь. Минерал 80 (7–8): 810. Бибкод : 1995AmMin..80..810H . дои : 10.2138/am-1995-7-817 . S2CID 201652852 .
^ Лунные метеориты: Dhofar 925, 960 и 961 (парные камни). Архивировано 20 июля 2011 г. в Wayback Machine , Департамент наук о Земле и планетах, Вашингтонский университет.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Андерсон, AT; и др. (1970). «Армалколит: новый минерал из образцов Аполлона-11» (PDF) . Геохим. Космохим. Акта . 34, Доп. 1: 55–63. Бибкод : 1970GeCAS...1...55A . дои : 10.1016/0016-7037(70)90170-5 .
^ Линд, доктор медицины; Хаусли, RM (1972). «Исследование кристаллизации лунных магматических пород: кристаллическая структура синтетического армалколита». Наука . 175 (4021): 521–3. Бибкод : 1972Sci...175..521L . дои : 10.1126/science.175.4021.521 . ПМИД 17755653 . S2CID 6613555 .
^ Ян, Х (1998). «Кристаллохимия катионного порядка-беспорядка в псевдобруките MgTi2O5». Журнал химии твердого тела . 138 (2): 238–244. Бибкод : 1998JSSCh.138..238Y . дои : 10.1006/jssc.1998.7775 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Грант Хейкен, Дэвид Ваниман, Беван М. Французский справочник по Луне: руководство пользователя по Луне , Архив CUP, 1991, ISBN 0-521-33444-6 , стр. 148–149
^ Линдсли, Д.Х.; Кессон, ЮВ; Харцман, М.Дж. и Кушман, М.К. (1974). «Стабильность армалколита – Экспериментальные исследования в системе MgO-Fe-Ti-O». Лунная научная конференция, 5-я, Хьюстон, Техас, 18–22 марта 1974 г., Материалы . 1 (А75-39540 19–91). Пергамон Пресс : 521–534. Бибкод : 1974LPSC....5..521L .
^ Перейти обратно: ^а ^б Питер Х. Кадоган Луна: наша сестра-планета , Архив CUP, 1981, ISBN 0-521-28152-0 стр. 179
^ Перейти обратно: ^а ^б Смит, Дж (1974). «Кристаллохимия армалколитов с Аполлона-17». Письма о Земле и планетологии . 24 (2): 262–270. Бибкод : 1974E&PSL..24..262S . дои : 10.1016/0012-821X(74)90104-6 .
^ Ферропсевдобрукит , Миндат
^ Сузуки, Ю.; Шинода, Ю. (2011). «Дититанат магния (MgTi2O5) со структурой псевдобрукита: обзор» . Наука и технология перспективных материалов . 12 (3): 034301. Бибкод : 2011STAdM..12c4301S . дои : 10.1088/1468-6996/12/3/034301 . ПМК 5090461 . ПМИД 27877389 .

Внешние ссылки

[1] 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 .

[handbook-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Армалколит» (PDF) . Справочник минералов . Проверено 7 августа 2009 г.

[mindat-3] «Армаколит» . Mindat.org . Проверено 7 августа 2010 г.

[webmin-4] «Армаколит» . Вебминерал . Проверено 7 августа 2010 г.

[5] Минералогия лунных образцов , НАСА

[6] «Третий лунный минерал – Транквиллитиит, найденный в Западной Австралии» . Проверено 27 ноября 2017 г.

[velde-7] Перейти обратно: ^а ^б Д. Вельде (1975). «Армалколит-ти-флозопит-диопсид-анальцит-содержащие лампроиты Армалколит-ти-флозопит-диопсид-анальцит-беарин из Смоки-Бьютт, округ Гарфилд, Монтана» (PDF) . Американский минералог . 60 : 566–573.

[mex-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с Хайоб, Дж. Л. и Эссен Э. Дж. (1995). «Армальколит в ксенолитах парагнейса земной коры, центральная Мексика» (PDF) . Являюсь. Минерал 80 (7–8): 810. Бибкод : 1995AmMin..80..810H . дои : 10.2138/am-1995-7-817 . S2CID 201652852 .

[9] Лунные метеориты: Dhofar 925, 960 и 961 (парные камни). Архивировано 20 июля 2011 г. в Wayback Machine , Департамент наук о Земле и планетах, Вашингтонский университет.

[o1-10] Перейти обратно: ^а ^б ^с Андерсон, AT; и др. (1970). «Армалколит: новый минерал из образцов Аполлона-11» (PDF) . Геохим. Космохим. Акта . 34, Доп. 1: 55–63. Бибкод : 1970GeCAS...1...55A . дои : 10.1016/0016-7037(70)90170-5 .

[11] Линд, доктор медицины; Хаусли, RM (1972). «Исследование кристаллизации лунных магматических пород: кристаллическая структура синтетического армалколита». Наука . 175 (4021): 521–3. Бибкод : 1972Sci...175..521L . дои : 10.1126/science.175.4021.521 . ПМИД 17755653 . S2CID 6613555 .

[12] Ян, Х (1998). «Кристаллохимия катионного порядка-беспорядка в псевдобруките MgTi2O5». Журнал химии твердого тела . 138 (2): 238–244. Бибкод : 1998JSSCh.138..238Y . дои : 10.1006/jssc.1998.7775 .

[b1-13] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Грант Хейкен, Дэвид Ваниман, Беван М. Французский справочник по Луне: руководство пользователя по Луне , Архив CUP, 1991, ISBN 0-521-33444-6 , стр. 148–149

[14] Линдсли, Д.Х.; Кессон, ЮВ; Харцман, М.Дж. и Кушман, М.К. (1974). «Стабильность армалколита – Экспериментальные исследования в системе MgO-Fe-Ti-O». Лунная научная конференция, 5-я, Хьюстон, Техас, 18–22 марта 1974 г., Материалы . 1 (А75-39540 19–91). Пергамон Пресс : 521–534. Бибкод : 1974LPSC....5..521L .

[b2-15] Перейти обратно: ^а ^б Питер Х. Кадоган Луна: наша сестра-планета , Архив CUP, 1981, ISBN 0-521-28152-0 стр. 179

[ReferenceA-16] Перейти обратно: ^а ^б Смит, Дж (1974). «Кристаллохимия армалколитов с Аполлона-17». Письма о Земле и планетологии . 24 (2): 262–270. Бибкод : 1974E&PSL..24..262S . дои : 10.1016/0012-821X(74)90104-6 .

[17] Ферропсевдобрукит , Миндат

[SizukiShinoda2011-18] Сузуки, Ю.; Шинода, Ю. (2011). «Дититанат магния (MgTi2O5) со структурой псевдобрукита: обзор» . Наука и технология перспективных материалов . 12 (3): 034301. Бибкод : 2011STAdM..12c4301S . дои : 10.1088/1468-6996/12/3/034301 . ПМК 5090461 . ПМИД 27877389 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]