olivin

Olivin
Kategori  IX  : silikatlar
Olivin makalesinin açıklayıcı görüntüsü
Piton de la Fournaise , Reunion Adası'nda örneklenen bazalt matrisindeki olivin kristalleri
Genel
Strunz sınıfı 09.AC.05

9 Sınıflandırılmamış Strunz SİLİKATLAR (Almanlar)
 9.A Nesosilikatlar
  9.AC Ek anyon içermeyen Nesosilikatlar;
   9.AC.05 Forsterit Mg2SiO4
Uzay Grubu Pbnm
Nokta Grubu 2 / m 2 / m 2 / m
   9.AC.05 Glokokroit CaMnSiO4
Uzay Grubu Pbnm
Nokta Grubu 2 / m 2 / m 2 / m
   9.AC.05 Fayalit Fe + + 2SiO4
Uzay Grubu Pbnm
Nokta Grubu 2 / m 2 / m 2 / m
   9.AC.05 Olivin (Mg, Fe) 2SiO4
Uzay Grubu Pbnm
Nokta Grubu 2 / m 2 / m 2 / m
   9.AC.05 Kirschsteinite CaFe + + SiO4
Uzay Grubu Pbmn
Nokta Grubu 2 / m 2 / m 2 / m
   9.AC.05 Laihunite Fe ++ Fe +++ 2 (SiO4) 2
Uzay Grubu P 2 1 / b
Nokta Grubu 2 / m
   9.AC. 05 Liebenbergit (Ni, Mg) 2SiO4
Uzay Grubu Pbnm
Nokta Grubu 2 / m 2 / m 2 / m
   9.AC.05 Tefroit Mn2SiO4
Uzay Grubu P nma
Nokta Grubu 2 / m 2 / m 2 / m

Dana'nın sınıfı 51.03.01.00

Ortosilikatlar
51. Ada SiO 4 grupları


Kimyasal formül Fe Mg 1.6 O 4 Si (Mg, Fe) 2 [SiO 4 ]
Kimlik
Form kütlesi 153.309 ± 0.003 amu
Fe %14.57, Mg %25.37, O %41.74, Si %18.32,
Renk sarı yeşilden koyuya
Kristal sınıfı ve uzay grubu ortorombik-dipiramidal;
Pnma
kristal sistemi ortorombik
Bravais ağı ilkel P
bölünme {001} iyi ve {010} kusurlu
ara konkoidal
alışkanlık yuvarlak taneler,
nadiren kristalize
Mohs ölçeği 6.5 - 7
Hat Beyaz
ışıltı camsı
Optik özellikler
Kırılma indisi α = 1,630-1,650
β
= 1,650-1,670 γ = 1,670-1,690
çift ​​kırılma Δ = 0.040; pozitif çift eksenli
Kimyasal özellikler
Yoğunluk 3.2 - 3.6
Erime sıcaklığı forsterit: 1890 °C
Fayalit: 1208 °C
eriyebilirlik Erimez, Fe uzuvları erir ve manyetik bir pelet verir
çözünürlük HNO 3'te çözünür, Sıcak asitlerde Mg üyeleri
Fiziki ozellikleri
Manyetizma Hayır
radyoaktivite hiç
Aksi belirtilmedikçe SI ve STP birimleri .

Olivin a, mineral grubundan silikatlar , alt grup Nezosilikatlar . Ortorombik sistemde kristalleşir .

Olivin, Uluslararası Mineraloji Birliği tarafından tanınan bir tür statüsüne sahip değildir , çünkü "olivin" aslında forsterit - fayalit serisindeki tüm minerallerin genel adıdır .

Gem çeşitliliği forsterit olarak kullanılan ince taş içinde takı adı altında peridot .

Açıklama ve unvanların Tarihçesi

Mucit ve etimoloji

Olivin, 1790'da Alman mineralog Abraham Gottlob Werner tarafından tanımlanmıştır  ; adını zeytin yeşili renginden almaktadır.

fizikokimyasal özellikler

Belirleme kriterleri

kristalokimya

Olivinlerin genel formülü XYTO 4'tür., veya :

Doğal olivinlerin bileşimi, köşeler olarak fazlara sahip bir tetrahedron içinde yer alır:

Kalsiyum üyesi, Portland çimentosu ve metalurjik cürufun önemli bir bileşenidir . Tarımsal gübrelerin bileşiminde de kullanılır . Birkaç polimorf verir ve bu düşük sıcaklık fazı olmasına rağmen doğada olivin yapısı ile nadiren oluşur.

Kompozisyonun tetrahedronunda , fazlara karşılık gelen iki karışabilirlik boşluğu gözlemliyoruz :

Benzetme yoluyla, ara fazlar olmasalar bile iki ara bileşene de özel bir isim veriyoruz:

Fo-Fa ekseni boyunca aşağıdaki gibi sınıflandırılan en önemli olivinleri buluyoruz:

Çok miktarda çinko ve az miktarda nikel ve krom içeren olivinler de bilinmektedir.

kristalografi

Olivin, gözlem mikroskobu polarizöründe güçlü bir rahatlamaya ve  analiz edilen ışıkta güçlü bir çift kırılmaya, 2 e ila 3 e sıra polarize edici mikroskopta canlı tonlara sahiptir .

Olivin Mg 2 SiO 4içerisinde kristalize Alan grubu Pnma ile, parametreler arasında örgü = 10,091  A , = 5,961  Â ve = 4.730  Â (hücre başına, Z = 4 formları birim). Hacmi klasik örgü 284,52 Å 3 hesaplanan yoğunluk, 3.285 g / cc, 3 .

Olivin bir neosilikattır  : SiO 4 tetrahedrayapısında Mg2 + iyonları ile birbirlerinden izole edilirler . İki var olmayan eşdeğer siteleri Mg için + 2 iyonları bulunmaktadır, MG1 ve Mg2 (sırasıyla şekil açık yeşil ve koyu yeşil), oktahedral koordinasyon oksijen. MgO 6 oktahedrakenarlarından birbirine bağlanır ve b yönüne paralel zincirler oluşturur . Ortalama bağ uzunlukları Mg-O = 2.099 olan  A ve Si-O = 1.630  Â .

Jeokimya

İçerikleri minör , iz ve ultra iz elementler çeşitli kaplama on farklı bölgelerden yedi olivinler ölçülmüştür petrolojik kökeni ( magma , hidrotermal ve mantle- kökenli olivinler ), forsterit içeriği yansıtarak (83,2-94,1%) petrojenetik çeşitlilik . Konsantrasyonlar olarak hidrojen 0-54 arasında değişen  ppm , H 2 O. 3072 ila 4333 ppm arasında değişen küçük elementlerin ( Ni ve Mn )  konsantrasyonları ve safsızlıklar Ni, Mn, Ca veya B tarafından domine edilir . Toplam eser element konsantrasyonları 8,2 ila 1473 ppm aralığındadır  . Nadir toprak elementlerinin ve diğer ultra eser elementlerin toplam konsantrasyonları çok düşüktür (<0.5  ppm ). Magmatik olivinler en fazla safsızlığa sahip olanlardır ve hidrotermal olivinler en az, mantodan türetilen olivinler ise ara konsantrasyonlara sahiptir.

polimorfizm

Mg 2 SiO 4yerkabuğundaki olivin yapısı ile manto geçiş zonunun üst kısmına kadar oluşur. Geçiş zonunun ortasında, yaklaşık 400  km derinlikte, olivin, wadsleyite veya β-Mg 2 SiO 4'e dönüşür.Si 2 O 7 grupları içeren modifiye spinel yapıya sahip. Daha büyük derinliklerde, manto geçiş bölgesinin tabanında, ringwoodit veya γ-Mg 2 SiO 4'tür., kararlı hale gelen bir spinel yapısı ile .

Fo-Fa serisinde polimorfizm gözlenmez ve hatta daha az yaygın olan üyeler (örneğin nikelli) bir olivin yapısına sahiptir.

Olivin ve levha tektoniği paradoksu

850-1 100 ° C'de olivin deformasyonlarının incelenmesi,  bu mineral için daha önce 1.200-1.300 ° C'de gerçekleştirilen deneylerden çıkarılandan daha düşük bir litosferik manto direnci (< 500  MPa )  öngören yeni bir sürünme yasasını ortaya çıkardı ( > 2 GPa ). Manto reolojisi modelleri ile levha tektoniği gözlemleri arasındaki büyük bir paradoks bu şekilde çözülebilir ( "manto konveksiyonu tarafından üretilen kuvvetler şimdiye kadar önceden zayıflatılmamış bir litosferi deforme etmek için yetersizdi" ).  

Kristallerdeki veya agregalardaki olivin, güçlü bir mekanik anizotropi ve aynı zamanda sürünme anomalileri sergiler . Montpellier ve Metz, üniversiteleri ile bağlantılı olarak UMET laboratuvarda ait Üniversitesi Lille-ı etrafında 2014, hesabına alma dayalı yeryüzünün manto içinde kayaların akışı için yeni bir açıklayıcı mekanizma keşfettiler kristal kusurları", şimdiye kadar dikkate alınmaz " ( çıkıklar veya isteksizlikler ). Bu model nihayet mümkün anlamak için yapar olarak "olivin deformasyonun paradoksu" sıra "Atom ölçeğinden manto kadar karıştırın engin konveksiyon hareketleri o kadar gezegenimizin iç dinamikleri" .

Mevduat ve mevduat

Kesitler genellikle volkanik kayaçlarda otomorfik , kaba kayaçlarda daha çok ksenomorfiktir .

Gitoloji ve ilgili mineraller

Yerkabuğunda Mg bakımından zengin üyeler, mafik ve ultramafik magmatik kayaçların önemli bileşenleridir ; ayrıca termal olarak metamorfozlanmış dolomitik kireçtaşlarında da bulunurlar. Fe bakımından zengin üyeler, alkali magmatik kayaçların ve metamorfoza uğramış demir çökellerinin küçük fazlarıdır. Yüksek magnezyum seviyelerinde, forsterit periklaz (MgO) ile birlikte bulunur. Öte yandan, yüksek SiO 2 içeriklerindeforsterite enstatite dönüşür .

Olivin, mantoyu oluşturan kayaçlar olan peridotitlerde baskın mineraldir . Dünit, en az %90 olivin içeren bir kayadır.

Olivin, bir magma soğuduğunda kristalleşen ilk mineraldir. Bu nedenle bazaltlarda sıklıkla bulunur. Yaklaşık 1000  °C sıcaklıkta kristalleşebilir . Reaksiyon takımının ilk mineralidir:

Olivin (Mg) → Olivin (Fe, Mg) → Piroksen (Mg) → Piroksen (Fe, Mg) → Amfiboller → Biyotit (yüksek sıcaklıklardan düşük sıcaklıklara).

Forsterite asla kuvars ile ilişkilendirilmez; aslında, forsterit ve kuvarsın eşzamanlı varlığı , kendiliğinden piroksen oluşumuna yol açacaktır .

Demir zengin Olivinler belirli kuvars kuvars ile bir arada olabilir granit ve siyenit , örneğin piroksenler gibi başka demir silikatlar ile ilişkilidir, Hedenberjit Cafesi 2 O 6, Piroksen aegyrine NaFeSi 2 O 6ve amfibol arfvedsonit Na 3 (Fe 2+ 4 Fe 3+ ) Si 8 O 22 (OH) 2.

Metamorfik olivinler daha az yaygındır, ancak bazı saf olmayan mermerlerde ve ultramafik metamorfozlu kayalarda hala önemli minerallerdir.

Serpantinleşme ve diğer metamorfizmalar

Olivinler , Goldich'in yasasına mükemmel bir şekilde yanıt verir  : "mineraller, oluşum koşulları yüzeyde hüküm sürenlerden ne kadar farklıysa, o kadar savunmasızdır". Yüksek sıcaklıkta ve suyun yokluğunda oluşan olivinler, atmosferik etkenlere, hidrotermal alterasyona, hidrasyon, oksidasyon, silisleşme veya karbonatlaşmayı içeren düşük dereceli metamorfizmaya karşı çok hassastır . Bunlar bozulacaktır serpantin , klorit , amfibol , ( "kızarması" olarak bilinen transformasyon) demir oksitler, talk .

Örneğin, varlığında, karbon dioksit ve su , olivin serpentinizes (sırayla serpantin silikon oranı, demir varsa) x , 0.5 den daha büyüktür:

Mg 2− x Fe x SiO 4 + 4−2 x/3 H 2 O + x/12 CO 22− x/3 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 + 2 x -1/3 SiO 2 + x/3 Fe 3 O 4 + x/12 CH 4.

Olağanüstü örnekler üreten tortular

kullanır

Çelik endüstrisi

Olivin, aglomeranın hazırlanmasına girdiği çelik endüstrisinde katkı maddesi olarak kullanılır . Bu getiren magnezya için koymak demir cevheri içinde , yüksek fırın olarak hizmet etmek amacıyla, akı ve özelliklerini kontrol etmek için cüruf . Olivin tüketimi esas olarak yüksek fırın işlemine bağlıdır:

“Çelik üreticisi için, olivin ile eş anlamlıdır dunitler yüksek olan MgO içeriği [...] Madencilik faaliyeti tek bir büyük tüketici, çelik endüstrisi dayanır [...] O yapar mümkün magnezya sağlamak ve artırmak bazisitesini korurken cüruf uygun eriyebilirlik ve viskozite özellikleri . Magnezya, dökme demir ve cüruf arasında daha iyi bir kükürt bölme katsayısı sağlamak için yüksek fırınlarda gereklidir […] Peletlerin hazırlanmasında , aşağıdaki formüle sahip demir ve magnezyumun bu doğal silikatı : (Mg, Fe) 2 SiO4 eklenir ( şişmelerini azaltmak için %3 ile %6 arasında; ancak dirençlerini azaltır ve termal tüketimi artırır. Olivin, dolomitin tamamını veya bir kısmını […] "

- Jacques Corbion, Bilgi… demir - Yüksek fırın sözlüğü

Olivinde bulunan magnezya, kristalize yüksek fırın cürufunun nemi emdiğinde parçalanmasını da önler.

Bu mineral, aynı zamanda zaman zaman kullanılan dökümhanede için "genişleme nedeniyle düşük katsayısı, olivin üretiminde, bazı uygulamalar vardır çekirdek  " .

jeomühendislik

Bir geoengineering yöntem , zorunlu ayrışma , düzeltmek için ince öğütülmüş olivin uygulanmasını kapsar atmosferik karbon tarımsal topraklarda dioksit.

Galeri

Wikimedia Commons'daki diğer resimler  : Olivine et Péridot .

Notlar ve referanslar

Notlar

  1. mineral sınıflandırılması seçilmiş olduğu bu Strunz ait silikatlar arasında sınıflandırılır silis polimorflar haricinde.
  2. hesaplanan moleküler kütlesi Elements 2007 Atom ağırlıkları  " üzerine www.chem.qmul.ac.uk .
  3. Olivinlerin kalsik kutbu larnit adı altında dilin kötüye kullanılmasıyla belirlenir . Larnitin bileşimi Ca 2 SiO 4'tür.ama monoklinik . Aynı bileşime sahip, düşük sıcaklıkta stabil bir form olan, ancak doğal halinde nadir görülen ortorombik minerale kalsio-olivin denir .

Referanslar

  1. (içinde) "  Resmi IMA-CNMNC Mineral Adları Listesi  " [ "IMA ve CNMNC tarafından tanınan mineral adlarının listesi"]Mart 2016( 19 Nisan 2016'da erişildi ) .
  2. (tr) Mindat'ta larnit
  3. (tr) Mindat üzerinde Kalsiyum-olivin
  4. ICSD No. 83.793; (tr) Michael Haiber , Pietro Ballone ve Michele Parrinello , “  Protonlanmış Mg 2 SiO 4'ün yapısı ve dinamiği: Bir ab-initio moleküler dinamik çalışması  ” , American Mineralogist , cilt.  82, n kemik  9-10,1997, s.  913-922 ( çevrimiçi okuyun )
  5. (in) Sylvie ve Olivier Demouchy Alard, Doğal olivinde hidrojen, eser ve ultra eser element dağılımı  " , Mineraloji ve Petrolojiye Katkılar , cilt.  176,19 Mart 2021Öğe , n O  , 26 ( DOI  10.1007 / s00410-021-01778-5 ).
  6. Demouchy ve diğerleri, 2013 PEPI .
  7. Yerbilimleri Kıtasal litosferin deformasyonunun sayısal modellemesi: Litosferik koşullar altında manto kayalarının deformasyonu için yeni deneysel yasaların etkisinin analizi .
  8. K. Gouriet, P. Carrez & P. ​​Cordier (2014) Peierls-Nabarro-Galerkin modeline dayalı MgSiO3 perovskitte [100] ve [010] vida çıkıklarının modellenmesi  ; Malzeme Bilimi ve Mühendisliğinde Modelleme ve Simülasyon 7 Şubat 2014; 025020 (17pp) doi: 10.1088 / 0965-0393 / 22/2/025020 ( özet ).
  9. Perovskite MgSiO3'ün yapısını kırpın , 2013-06-27, 2014-03-02'ye erişildi.
  10. Cordier P, Demouchy S, Beausir B, Taupin V, Barou F & Fressengeas C (2014) Disclinations, mantodaki olivince zengin kayaları deforme etmek için eksik mekanizmayı sağlar - 27 Şubat 2014'te Nature'da çevrimiçi yayınlandı, DOI: 10.1038 / nature13043 ( özet ).
  11. Ouest-France, Hawaii'de yanardağ gökyüzüne taşlar tükürüyor [1]
  12. (in) "  Birincil ve Nihai Cüruf Cürufu  " , steeluniversity.org
  13. Jacques Corbion ( tercihan  Yvon Lamy), Le savoir… demir - Yüksek fırın sözlüğü: Madenciden kok kömürüne kadar demir ve dökme demir bölgesinin dili… (bazen lezzetli) dünün ve bugünün ağacı ,2003, 5 inci  baskı. [ baskıların ayrıntıları ] ( çevrimiçi okuyun ) , s.  3250

Şuna da bakın:

İlgili Makaleler