Вадслеит
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
| Вадслеит | |
|---|---|
 Кристалл | |
| Общий | |
| Категория | Соросиликат |
| Формула (повторяющаяся единица) | Mg 2 SiO 4 |
| Имеет символ IMA. | Wds [ 1 ] |
| Классификация Штрунца | 9.BE.02 |
| Кристаллическая система | Орторомбический (Хориучи и Савамото, 1981) |
| Кристаллический класс | Дипирамидальный (ммм) Символ HM : (2/м 2/м 2/м) |
| Космическая группа | Но |
| Элементарная ячейка | а = 5,7 Å , b = 11,71 Å в = 8,24 Å; З = 8 |
| Идентификация | |
| Цвет | Темно-зеленый |
| Кристальная привычка | Микрокристаллические агрегаты |
| прозрачность | Прозрачный |
| Удельный вес | 3,84 рассчитано |
| Оптические свойства | Двухосный |
| Показатель преломления | п = 1,76 |
| Ссылки | [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] |
Вадслеит — ромбический минерал с формулой β-(Mg,Fe) 2 SiO 4 . Впервые он был найден в природе в Пис-Ривер метеорите из провинции Альберта, Канада . Он образуется в результате фазового превращения оливина (α-(Mg,Fe) 2 SiO 4 ) при повышении давления и в конечном итоге превращается в со шпинельной структурой рингвудит (γ-(Mg,Fe) 2 SiO 4 ) при дальнейшем увеличении давления. Структура может принять ограниченное количество других двухвалентных катионов вместо магния , но в отличие от α- и γ-структур, β-структура с формулой суммы Fe 2 SiO 4 не является термодинамически стабильной. Параметры его ячейки составляют примерно a = 5,7 Å, b = 11,71 Å и c = 8,24 Å.
Земли Обнаружено, что вадслеит стабилен в верхней части переходной зоны мантии на глубине 410–520 километров (250–320 миль). Поскольку атомы кислорода не связаны с кремнием в группах Si 2 O 7 вадслеита, некоторые атомы кислорода остаются недостаточно связанными. Таким образом, эти кислороды легко гидратируются, что обеспечивает высокую концентрацию атомов водорода в минерале. Земли Водный вадслеит считается потенциальным местом хранения воды в мантии из-за низкого электростатического потенциала слабосвязанных атомов кислорода. Хотя вадслеит не содержит H в своей химической формуле, он может содержать более 3 процентов по весу H 2 O и может сосуществовать с водным расплавом в условиях переходной зоны давление-температура. Растворимость воды и плотность вадслеита зависят от температуры и давления на Земле. Несмотря на то, что их максимальные возможности хранения воды могут быть снижены примерно до 0,5–1 мас.% при нормальной геотерме, [ 6 ] , Переходная зона содержащая до 60 об.% вадслеита, все еще может быть основным резервуаром воды в недрах Земли. Кроме того, считается, что преобразование, приводящее к образованию вадслеита, происходит также при ударе, когда метеорит сталкивается с Землей или другой планетой на очень высокой скорости.
Вадслеит был впервые идентифицирован Рингвудом и Мейджором в 1966 году и был подтвержден Акимото и Сато как стабильная фаза в 1968 году. [ 7 ] Первоначально эта фаза была известна как β-Mg 2 SiO 4 или «бета-фаза». Вадслеит был назван в честь минералога Артура Дэвида Уодсли (1918–1969).
Состав
[ редактировать ]По массовым процентам оксида чистая магнезиальная разновидность вадслеита будет содержать 42,7% SiO 2 и 57,3% MgO по массе. Анализ микроэлементов в вадслеите показывает большое количество элементов: рубидий (Rb), стронций (Sr), барий (Ba), титан (Ti), цирконий (Zr), ниобий (Nb), гафний (Hf), тантал. (Ta), торий (Th) и уран (U). Это говорит о том, что концентрации этих элементов могут быть больше, чем предполагалось в переходной зоне верхней мантии Земли. Более того, эти результаты помогают понять химическую дифференциацию и магматизм внутри Земли. [ 8 ]
Хотя номинально вадслеит является безводным, он может содержать более 3 процентов по массе H 2 O, [ 9 ] это означает, что он способен включать в себя больше воды, чем океаны Земли, и может быть значительным резервуаром для H (или воды) во недрах Земли.
Геологическое явление
[ редактировать ]Вадслеит был найден в метеорите Пис-Ривер, гиперстен- оливиновом хондрите L6 из Пис-Ривер , Альберта, Канада . Считается, что вадслеит в этом метеорите образовался под высоким давлением во время ударного события, связанного с воздействием на Землю оливина из богатых сульфидами жил метеорита. Он встречается в виде микрокристаллических фрагментов породы, часто не превышающих 0,5 мм (0,020 дюйма) в диаметре. [ 10 ]
Структура
[ редактировать ] | В этом разделе есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Вадслеит представляет собой шпинельоид, структура которого основана на искаженной плотнейшей кубической упаковке атомов кислорода, как и шпинели. Ось a и ось b представляют собой половину диагонали шпинельной единицы. Магний кремний и . полностью упорядочены в структуре Существует три различных октаэдрических узла: M1, M2 и M3, а также один тетраэдрический узел. Вадслеит представляет собой соросиликат, в котором Si 2 O 7 . присутствуют группы [ 11 ] [ нужен лучший источник ] В структуре четыре различных атома кислорода. O2 представляет собой мостиковый кислород, общий между двумя тетраэдрами, а O1 представляет собой несиликатный кислород (не связанный с Si). Потенциально гидратированный атом O1 находится в центре четырех соседних ребер Mg. 2+ октаэдры . [ 12 ] [ 13 ] [ нужен неосновной источник ] Если этот кислород гидратирован (протонирован), в M3 может возникнуть вакансия Mg. Если включение воды превышает примерно 1,5%, вакансии M3 могут упорядочиваться с нарушением пространственной группы Imma , снижая симметрию до моноклинной I 2/ m с углом бета до 90,4°. [ нужна ссылка ]
Вадслеит II представляет собой отдельную шпинеллоидную фазу, содержащую как одинарные (SiO 4 ), так и двойные (Si 2 O 7 ) тетраэдрические звенья. Это силикат магния и железа переменного состава, который может находиться между областями стабильности вадслеита и рингвудита γ-Mg 2 SiO 4 . [ 14 ] но вычислительные модели предполагают, что, по крайней мере, чистая магнезиальная форма нестабильна. [ 15 ] Одна пятая атома кремния находится в изолированных тетраэдрах, а четыре пятых — в группах Si 2 O 7, так что структуру можно рассматривать как смесь одной пятой шпинели и четырех пятых вадслеита. [ 16 ] [ нужен неосновной источник ]
Кристаллография и физические свойства
[ редактировать ]
Вадслеит кристаллизуется в ромбической кристаллической системе и имеет объем элементарной ячейки 550,00 Å. 3 . Его пространственная группа — Imma , а параметры ячейки — a = 5,6921 Å , b = 11,46 Å и c = 8,253 Å; [ 10 ] независимое исследование показало, что параметры ячейки составляют a = 5,698 Å, b = 11,438 Å и c = 8,257 Å. [ 16 ] Чистый магнезиальный вадслеит бесцветен, а железосодержащие разновидности имеют темно-зеленый цвет.
Минералы вадслеита обычно имеют микрокристаллическую текстуру и трещиноватые. Из-за небольшого размера кристалла подробные оптические данные получить не удалось; однако вадслеит анизотропен первого порядка с низкими цветами двойного лучепреломления . [ 10 ] Он двухосный со средним показателем преломления n = 1,76 и расчетным удельным весом 3,84. При порошковой рентгеновской дифракции наиболее сильными точками картины являются: 2,886(50)(040), 2,691(40)(013), 2,452(100,141), 2,038(80)(240), 1,442(80)(244). . [ 10 ]
Скорость звука
[ редактировать ]Савамото и др. (1984) [ 17 ] впервые измерил скорость продольной волны (Vp) и скорость поперечной волны (Vs) магниевого концевого члена вадслеита в условиях окружающей среды с помощью спектроскопии Бриллюэна . Их данные показали, что фазовый переход оливин-вадслеит вызовет скачок Vp на ~ 13% и скачок Vs на ~ 14%. Таким образом, фазовый переход оливин-вадслеит был предложен в качестве основной причины сейсмического разрыва 410 км на границе между верхней мантией и мантийной переходной зоной на Земле. [ 17 ]
Тезка
[ редактировать ]Артур Дэвид Уодсли (1918–1969) получил честь назвать минерал в его честь благодаря своему вкладу в геологию, например, в кристаллографию минералов и других неорганических соединений . [ 10 ] Предложение о присвоении вадслеиту имени Уодсли было одобрено Комиссией по новым минералам и названиям минералов Международной минералогической ассоциации . Типовой экземпляр сейчас хранится в коллекции факультета геологии Университета Альберты .
См. также
[ редактировать ]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 .
- ^ Mindat.org
- ^ Веб-минеральные данные
- ^ Энтони, Джон В.; Бидо, Ричард А.; Блад, Кеннет В.; Николс, Монте К., ред. (2022) [2001]. «Вадслейит». Справочник по минералогии (PDF) . Шантильи, Вирджиния: Минералогическое общество Америки . Проверено 5 июля 2022 г.
- ^ Список минералов IMA
- ^ Отани, Эйдзи; Литасов Константин; Хосоя, Томофуми; Кубо, Томоаки; Кондо, Тадаши (2004). «Перенос воды в глубокую мантию и образование водной переходной зоны». Физика Земли и недр планет . 143–144: 255–269. Бибкод : 2004PEPI..143..255O . дои : 10.1016/j.pepi.2003.09.015 . ISSN 0031-9201 .
- ^ Акимото, Сюн-ити; Сато, Йосико (1968). «Преобразование под высоким давлением в оливине Co2SiO4 и некоторые геофизические последствия». Физика Земли и недр планет . 1 (7): 498–504. Бибкод : 1968PEPI....1..498A . дои : 10.1016/0031-9201(68)90018-6 . ISSN 0031-9201 .
- ^ Мибе, Кенджи; Орихаси, Юджи; Накаи, Шуничи; Фуджи, Тосицугу (2006). «Распределение элементов между минералами переходной зоны и ультраосновным расплавом в водных условиях» . Письма о геофизических исследованиях . 33 (16). Бибкод : 2006GeoRL..3316307M . дои : 10.1029/2006gl026999 . ISSN 0094-8276 .
- ^ Иноуэ, Тору; Юримото, Хисаёси; Кудо, Ясухиро (1995). «Водородистая модифицированная шпинель, Mg1,75SiH0,5O4: новый резервуар воды в переходной области мантии». Письма о геофизических исследованиях . 22 (2): 117–120. Бибкод : 1995GeoRL..22..117I . дои : 10.1029/94gl02965 . ISSN 0094-8276 .
- ^ Jump up to: а б с д и Прайс, Джеффри Д. (1983). «Природа и значение дефектов упаковки в вадслеите, природном β-(Mg, Fe)2SiO4 из метеорита Пис-Ривер». Физика Земли и недр планет . 33 (2): 137–147. Бибкод : 1983PEPI...33..137P . дои : 10.1016/0031-9201(83)90146-2 . ISSN 0031-9201 .
- ^ Эшбрук, Шэрон Э.; Поллес, Лоран Ле; Пикард, Крис Дж.; Берри, Эндрю Дж.; Вимперис, Стивен; Фарнан, Ян (21 марта 2007 г.). «Изначальные расчеты твердотельных спектров ЯМР 17O и 29Si полиморфных модификаций Mg2SiO4» . Физическая химия Химическая физика . 9 (13): 1587–1598. Бибкод : 2007PCCP....9.1587A . дои : 10.1039/B618211A . ISSN 1463-9084 . ПМИД 17429552 .
- ^ Смит, Джозеф Р. (1 декабря 1987 г.). «бета-Mg2 SiO4; потенциальный хозяин воды в мантии?» . Американский минералог . 72 (11–12): 1051–1055. ISSN 0003-004X .
- ^ Смит, Джозеф Р. (1 октября 1994 г.). «Кристаллографическая модель водного вадслеита (β-Mg2SiO4): океан в недрах Земли?» . Американский минералог . 79 (9–10): 1021–1024. ISSN 0003-004X .
- ^ Клеппе, АК (2006). «Раман-спектроскопические исследования водного вадслеита II при высоком давлении». Американский минералог . 91 (7): 1102–1109. Бибкод : 2006AmMin..91.1102K . дои : 10.2138/am.2006.2060 . ISSN 0003-004X . S2CID 51496930 .
- ^ Токар, Камиль; Йохим, Павел Т.; Пекаж, Пшемыслав; Лажевский, Ян; Рулевой, Маргарет; Парлински, Кшиштоф (2013). «Термодинамические свойства и фазовая стабильность вадслеита II» . Физика и химия минералов . 40 (3): 251–257. Бибкод : 2013PCM....40..251T . дои : 10.1007/s00269-013-0565-9 . ISSN 0342-1791 .
- ^ Jump up to: а б Хориучи, Хироюки; Савамото, Хироши (1981). «β-Mg2SiO4: Рентгеноструктурное исследование монокристаллов» . Американский минералог . 66 (5–6): 568–575. ISSN 0003-004X .
- ^ Jump up to: а б САВАМОТО, Х.; ВАЙДНЕР, диджей; САСАКИ, С.; КУМАЗАВА, М. (1984). «Монокристаллические упругие свойства модифицированной шпинельной (бета) фазы ортосиликата магния». Наука . 224 (4650): 749–751. Бибкод : 1984Sci...224..749S . дои : 10.1126/science.224.4650.749 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17780624 . S2CID 6602306 .