포르스테라이트

Forsterite
포르스테라이트
Forsterite on Sanidine - Ochtendung, Eifel, Germany.jpg
산니딘에 포스테라이트(큰 표와 무색) (작은 무색 결정)
헤마이트를 함유한
일반
카테고리네소실라테스
공식
(기존 단위)		규산 마그네슘(MgSiO24)
스트룬츠 분류9.AC.05
크리스털 시스템정형외과
크리스털 클래스디피라미달(mmm)
H-M 기호: (2/m 2/m 2/m)
스페이스 그룹Pbnm
단위세포a = 4.7540 å, b = 10.1971 å
c = 5.9806 å; Z = 4
식별
공식 질량140.691 g·1998−1
색무색, 녹색, 노란색, 노란색, 흰색
수정습관쌍둥이자리 프리즘은 종종 표로 되어있고, 일반적으로 세밀하거나 작은 질량이다.
트윈닝{100}, {011} 및 {012}
클라바주{010}의 불완전한 {100}에 완벽함
골절콘코이드
모스 눈금 경도7
루스터유리성
스트릭흰색
발데인성투명에서 반투명까지
비중3.21 – 3.33
광학 특성이축(+)
굴절률nα = 1.636 – 1.730 nβ = 1.152 – 1.739 nγ = 1.669 – 1.772
바이레프링스δ = 0.033 – 0.042
2V 각도82°
녹는점1890°C[1]
참조[2][3][4]

Forsterite(MgSiO24, 일반적으로 Fo로 약칭되며 흰색 올리빈이라고도 함)는 올리빈 고체 용액 시리즈의 마그네슘이 풍부한 최종 성분이다. 철분이 풍부한 최종 멤버인 페얄라이트와는 이질성이 없다. Forsterite는 Orthorhombic 시스템(공간 그룹 Pbnm)에서 결정되며, 셀 파라미터는 4.75 47(0.475 nm), b 10.20 20(1.020 nm), c 5.98 59(0.598 nm)[1]이다.

Forsterite는 화성암과 변성암과 연관되어 있으며 운석에서도 발견되었다. 2005년에는 스타더스트 탐사선에 의해 되돌아온 행성 먼지에서도 발견되었다.[5] 2011년에 그것은 형성되는 별 주위의 먼지투성이의 가스 구름에서 작은 결정체로 관찰되었다.[6]

포스테라이트의 폴리모형은 와들리이트(직교형)와 링우드라이트(등각형, 입방정계) 등 두 가지로 알려져 있다. 둘 다 주로 운석으로부터 알려져 있다.

페리도트는 포스테라이트 올리빈의 원석 품종이다.

구성

테프로이트가 함유된 오렌지 포스테라이트

순수한 포스테라이트는 마그네슘, 산소, 실리콘으로 구성되어 있다. 화학식은 MgSiO이다24. Forsterite, Fayalite(FeSiO24) 및 Tephroite(MnSiO24)는 올리빈 고형 용액 시리즈의 최종 멤버로, Ni와 Ca와 같은 다른 원소는 올리빈에서 Fe와 Mg를 대체하지만 자연 발생 시 작은 비율에 불과하다. 칼슘이 풍부한 흔치 않은 미네랄인 몬티셀라이트(CaMgSiO4)와 같은 다른 미네랄은 올리빈 구조를 공유하지만 올리빈과 이러한 다른 미네랄 사이의 고체 용액은 제한적이다. 몬티셀라이트는 접촉 변성 돌로마이트에서 발견된다.[1]

지질학적 발생

포스테라이트가 풍부한 올리빈은 약 400km(250mi)의 깊이의 맨틀에서 가장 풍부한 미네랄이다. 피록세네는 맨틀의 이 윗부분에서도 중요한 미네랄이다.[7] 순수한 포스테라이트는 화성암에서 발생하지 않지만, 더나이트에는 포스테라이트 함량이 적어도 Fo92(포스테라이트 92% – 페얄라이트 8%)만큼의 포스테라이트 함량이 있는 올리빈을 함유하는 경우가 많다. 일반 페리도타이트에는 일반적으로 포와88 같이 Mg-rich의 올리빈이 함유되어 있다.[8] 높은 용해점 때문에 올리빈 크리스탈은 종종 정형외과로센과 함께 응결된 과정에서 매직 용해로부터 침전된 최초의 미네랄이다. 포스테라이트가 풍부한 올리빈은 맨틀에서 유래한 마그마의 일반적인 결정화 제품이다. 마피크 암석과 울트라마피 암석의 올리빈은 전형적으로 포스테라이트 최종 구성원이 풍부하다.

포스테라이트는 또한 높은 마그네슘 리메스톤과 돌로미트의 변태에서 발생하는 돌로미틱 대리석에서도 발생한다.[9] 거의 순수한 포르테라이트는 변성된 독사나이트에서 발생한다. 파얄라이트가 풍부한 올리빈은 훨씬 덜 흔하다. 거의 순수한 페얄라이트는 일부 화강암과 같은 암석의 소성분이며, 일부 변성 띠철 성분의 주요 성분이다.

구조, 형성 및 물리적 특성

포스터라이트는 주로 음이온 SiO와44− 양이온 Mg를2+ 어금니 비율 1:2로 구성한다.[10] 실리콘은 SiO44− 음이온의 중심 원자다. 각각의 산소 원자는 단일 공동 결합에 의해 실리콘에 결합된다. 네 개의 산소 원자는 실리콘과의 공밸런트 결합 때문에 부분 음전하를 가진다. 그러므로 산소 원자는 서로 멀리 떨어져 있어야 그들 사이의 반발력을 줄일 수 있다. 반발력을 줄일 수 있는 최고의 기하학적 구조는 사면체형이다. 양이온들은 M1과 M2인 서로 다른 두 개의 팔면 부지를 차지하고 규산염 음이온과 이온 결합을 형성한다. M1과 M2는 약간 다르다. M2 현장은 그림 1과 같이 M1보다 크고 규칙적이다. 포스테라이트 구조물의 포장은 밀도가 높다. 이 구조물의 공간군은 Pbnm이고 점군은 2/m 2/m 2/m로 직교형 결정 구조다.

그림 1: 축을 따라 바라보는 포스테라이트의 원자 눈금 구조. 산소는 빨간색으로, 실리콘은 분홍색으로, 그리고 Mg는 파란색으로 표시된다. 단위 셀의 투영은 검은색 직사각형으로 표시된다.

이 포스테라이트의 구조는 마그네슘을 철로 대체함으로써 완전한 고체 용액을 형성할 수 있다.[11] 철은 Fe와2+ Fe라는3+ 두 개의 다른 양이온을 형성할 수 있다. 다리미.II) 이온은 마그네슘 이온과 전하가 같으며 마그네슘과 매우 유사한 이온 반경을 가지고 있다. 결과적으로, Fe는2+ 올리빈 구조에서 마그네슘 이온을 대체할 수 있다.

올리빈 고체 용액에서 포스테라이트의 비중을 높일 수 있는 중요한 요인 중 하나는 철의 비율()이다.II) 이온과 마그마(Magma)의 철(III) 이온 사이.[12] 아이언으로서.II) 이온은 산화하여 철(III) 이온이 되고, 철(III) 이온은 3+전하 때문에 올리빈을 형성할 수 없다. 철의 산화에 의한 포르스테라이트의 발생은 이탈리아의 스트롬볼리 화산에서 관측되었다. 화산이 부서지면서 마그마 챔버에서 가스와 휘발성 물질이 빠져나갔다. 기체가 빠져나가면서 마그마의 결정화 온도는 높아졌다. 왜냐하면 철()II) 이온은 스트롬볼리 마그마에서 산화되었는데, 작은 철(little iron)이다.II)는 Fe-rich Olivine (fayalite)을 형성할 수 있었다. 이리하여 결정화 올리빈은 Mg가 풍부하고, 포스테라이트가 풍부한 화성암들이 형성되었다.

어금니 부피 vs 상온에서의 압력

고압에서 Forsterite는 Wadsleyite로 단계적 전환을 겪는다. 지구의 상부 맨틀에 만연한 조건 하에서 이러한 변화는 ca. 14–15 GPA의 압력에서 일어날 것이다.[13] 고압 실험에서는 Forsterite가 거의 50 GPA의 압력에서 측정 가능한 상태를 유지할 수 있도록 변환이 지연될 수 있다(그림 참조).

돌로마이트와 석영 사이의 진행적 변형은 스테라이트, 석회석 및 이산화탄소를 형성하는 데 반응한다.

Forsterite는 석영과 반응하여 다음과 같은 반응으로 Orthopyroxene 미네랄 enstatite를 형성한다.

검색 및 이름

현무암에 약간의 피록세네(갈색)가 있는 포스테라이트 바. 페리도트. 애리조나 주 페리도트 근처에서 모였어

Forsterite는 1824년 이탈리아 베수비우스의 Somma 산에서 발생한 사건으로 처음 묘사되었다. 1824년 영국의 자연학자 겸 광물 수집가 아돌라리우스 제이콥 포르스터의 이름을 따서 아르망 레비에 의해 명명되었다.[15][16]

적용들

포스터라이트는 우수한 기계적 특성 때문에 현재 임플란트의 잠재적 생체 재료로 연구되고 있다.[17]

참조

  1. ^ a b c Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius, Jr. (1985). Manual of Mineralogy (20th ed.). Wiley. pp. 373–375. ISBN 978-0-471-80580-9.
  2. ^ http://rruff.geo.arizona.edu/doclib/hom/forsterite.pdf 광물학 핸드북
  3. ^ http://www.mindat.org/min-1584.html: forsterite 광물 정보 및 데이터
  4. ^ http://webmineral.com/data/Forsterite.shtml 웹 미니어처: Forsterite 광물 데이터
  5. ^ Lauretta, Ds.; Keller, L.P.; Messenger, S. (2005). "Supernova olivine from cometary dust". Science. 309 (5735): 737–741. Bibcode:2005Sci...309..737M. doi:10.1126/science.1109602. PMID 15994379.
  6. ^ 스피처는 2011년 5월 27일 Physorg.com에서 유아 별 휘트니 클라빈과 트렌트 페로토의 바깥 구름에서 크리스탈 '비'를 본다.
  7. ^ Kushiro, I. "The system forsterite – diopside – silica with and without water at high pressure" (PDF). American Journal of Science. 267: 269–294.
  8. ^ 사슴, W. A., 하위, R. A., 주스만, J. (1992년) 암석 형성 광물에 대한 소개(2차 개정판) 할로우: 롱맨 ISBN 0-582-30094-0.
  9. ^ Tormmsdof, V. (1966). "Progressive metamorphose kieseliger karbonatgesteine in den Zentralalpen zwischen Bernina und Simplon". Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen. 46: 431–460.
  10. ^ Iishi, K. (1978). "Lattice dynamics of forsterite" (PDF). American Mineralogist. 63 (11–12): 1198–1208.
  11. ^ Wood, B. J.; Kleppa, O. J. (1981). "Thermochemistry of forsterite – fayalite olivine solutions". Geochimica et Cosmochimica Acta. 45 (4): 529–534. Bibcode:1981GeCoA..45..529W. doi:10.1016/0016-7037(81)90185-X.
  12. ^ Wilson, M.; Condliffe, E.; Cortes, J.A; Francalanci, L. (2006). "The occurrence of forsterite and highly oxidizing conditions in basaltic lavas from Stromboli volcano, Italy". Journal of Petrology. 47 (7): 1345–1373. Bibcode:2006JPet...47.1345C. doi:10.1093/petrology/egl012.
  13. ^ D. C. Presnall(1995): 지구 형성 광물의 위상 다이어그램. 인: 광물 물리학 & 결정학 — 물리적 상수의 핸드북, T. J. 아렌스, AGU 참조 선반 제2권, 미국 지구물리학 연합, 워싱턴 D.C., 페이지 248–268
  14. ^ Deer, William A. (Dec 1, 1982). Rock-Forming Minerals: Orthosilicates, Volume 1A. Geological Society of London. p. 264.
  15. ^ Frondel, C. (1972). "Jacob Forster (1739–1806) and his connections with forsterite and palladium" (PDF). Mineralogical Magazine. 38 (297): 545–550. Bibcode:1972MinM...38..545F. CiteSeerX 10.1.1.605.3767. doi:10.1180/minmag.1972.038.297.02.
  16. ^ http://minrec.org/labels.asp?colid=726 광물학 기록, 인명 기록 보관소.
  17. ^ Ramesh, S.; Yaghoubi, A.; Lee, K.Y.S.; Chin, K.M.C.; Purbolaksono, J.; Hamdi, M.; Hassan, M.A. (2013). "Nanocrystalline forsterite for biomedical applications: Synthesis, microstructure and mechanical properties". Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 25: 63–69. doi:10.1016/j.jmbbm.2013.05.008. PMID 23726923.