wadsleyit
| Wadsleyicki | |
|---|---|
| generał | |
| Kategoria | Sorokrzemian |
|
Formuła (powtarzająca się jednostka) |
Mg2SiO4 _ _ _ |
| Symbol IMA | śr |
| Klasyfikacja Strunza | 9.BE.02 |
| Układ kryształów | Rombowy (Horiuchi i Sawamoto, 1981) |
| Kryształowa klasa |
Dipiramid (mmm) symbol HM : (2/m 2/m 2/m) |
| Grupa kosmiczna | Mamo |
| Komórka elementarna |
a = 5,7 A , b = 11,71 A, c = 8,24 A; Z = 8 |
| Identyfikacja | |
| Kolor | Ciemnozielony |
| Kryształowy zwyczaj | Agregaty mikrokrystaliczne |
| Przezroczystość | Przezroczysty |
| Środek ciężkości | 3,84 obliczone |
| Właściwości optyczne | Dwuosiowy |
| Współczynnik załamania światła | n = 1,76 |
| Bibliografia | |
Wadsleyit jest minerałem rombowym o wzorze β-(Mg,Fe) 2 SiO 4 . Po raz pierwszy został znaleziony w naturze w meteorycie Peace River z Alberty w Kanadzie . Powstaje w wyniku przemiany fazowej z oliwinu (α-(Mg,Fe) 2 SiO 4 ) pod rosnącym ciśnieniem i ostatecznie przekształca się w ringwoodyt o strukturze spinelu (γ-(Mg,Fe) 2 SiO 4 ) w miarę dalszego wzrostu ciśnienia. Struktura może przyjmować ograniczoną ilość innych dwuwartościowych kationów zamiast magnezu , ale w przeciwieństwie do struktur α i γ, struktura β o wzorze sumarycznym Fe 2 SiO 4 nie jest termodynamicznie stabilna. Jego parametry komórkowe wynoszą w przybliżeniu a = 5,7 Å, b = 11,71 Å i c = 8,24 Å.
płaszcza Ziemi na głębokości od 410 do 520 kilometrów (250 do 320 mil). Ponieważ atomy tlenu nie są związane z krzemem w grupach Si 2 O 7 wadsleyitu, niektóre atomy tlenu pozostają niedostatecznie związane. W ten sposób te tlenki łatwo się uwadniają, co pozwala na wysokie stężenie atomów wodoru w minerale. Uwodniony wadsleyit jest uważany za potencjalne miejsce magazynowania wody w płaszczu Ziemi ze względu na niski potencjał elektrostatyczny słabo związanych atomów tlenu. Chociaż wadsleyit nie zawiera H w swoim wzorze chemicznym, może zawierać więcej niż 3 procent wagowych H2O i może współistnieć z uwodnionym stopionym materiałem w strefie przejściowej w warunkach ciśnieniowo-temperaturowych. Rozpuszczalność wody i gęstość wadsleyitu zależą od temperatury i ciśnienia na Ziemi. Mimo że ich maksymalne możliwości magazynowania wody mogą zostać zmniejszone do około 0,5-1% wag. wzdłuż normalnej geotermii, strefa przejściowa który zawiera do 60% obj. wadsleyitu, może nadal być głównym zbiornikiem wodnym we wnętrzu Ziemi. Co więcej, uważa się, że przemiana prowadząca do wadsleyitu zachodzi również w przypadku wstrząsu, gdy meteoryt uderza w Ziemię lub inną planetę z bardzo dużą prędkością.
potwierdzony jako faza stabilna przez Akimoto i Sato w 1968 roku. Faza ta była pierwotnie znana jako β-Mg2SiO4 lub „ faza beta”. Wadsleyite został nazwany na cześć mineraloga Arthura Davida Wadsleya (1918–1969).
Kompozycja
W wartościach procentów wagowych tlenku, czysta magnezowa odmiana wadsleyitu zawierałaby 42,7% SiO2 i 57,3% masowych MgO. Analiza pierwiastków śladowych w wadsleyicie wskazuje na dużą liczbę pierwiastków: rubid (Rb), stront (Sr), bar (Ba), tytan (Ti), cyrkon (Zr), niob (Nb), hafn (Hf), tantal (Ta), tor (Th) i uran (U). Sugeruje to, że stężenia tych pierwiastków mogą być większe niż przypuszczano w strefie przejściowej górnego płaszcza Ziemi. Co więcej, wyniki te pomagają zrozumieć zróżnicowanie chemiczne i magmatyzm wewnątrz Ziemi.
Chociaż wadsleyit jest nominalnie bezwodny, może zawierać więcej niż 3 procent wagowych H2O , co oznacza, że jest w stanie wchłonąć więcej wody niż ziemskie oceany i może być znaczącym rezerwuarem H2 (lub wody) we wnętrzu Ziemi.
Zjawisko geologiczne
Wadsleyit został znaleziony w meteorycie Peace River, chondrycie hiperstenowo -oliwinowym L6 z Peace River , Alberta, Kanada . Uważa się, że wadsleyit w tym meteorycie powstał pod wysokim ciśnieniem podczas wstrząsu związanego z uderzeniem w Ziemię oliwinu w bogatych w siarczki żyłach meteorytu. Występuje w postaci mikrokrystalicznych fragmentów skał, często nieprzekraczających 0,5 mm (0,020 cala) średnicy.
Struktura
Wadsleyit jest spinelloidem, a struktura oparta jest na zniekształconym sześciennym upakowaniu atomów tlenu, podobnie jak spinele. Oś a i oś b to połowa przekątnej jednostki spinelu. Magnez i krzem są całkowicie uporządkowane w strukturze . Istnieją trzy różne miejsca oktaedryczne, M1, M2 i M3 oraz jedno miejsce czworościenne. Wadsleyit jest sorokrzemianem, w którym obecne są grupy Si 2 O 7 . [ potrzebne lepsze źródło ] W strukturze znajdują się cztery różne atomy tlenu. O2 jest tlenem mostkującym wspólnym dla dwóch czworościanów, a O1 jest tlenem niekrzemianowym (nie związanym z Si). Potencjalnie uwodniony atom O1 leży w środku czterech ośmiościanów Mg2 + mających wspólne krawędzie . [ potrzebne inne niż podstawowe źródło ] Jeśli ten tlen jest uwodniony (sprotonowany), w M3 może wystąpić wakat Mg. Jeśli inkorporacja wody przekracza około 1,5%, wakaty M3 można uporządkować z naruszeniem grupy przestrzennej Imma , redukując symetrię do jednoskośnej I 2/ m z kątem beta do 90,4º. [ potrzebne źródło ]
Wadsleyit II jest oddzielną fazą spineloidalną z pojedynczymi (SiO 4 ) i podwójnymi (Si 2 O 7 ) jednostkami czworościennymi. Jest to krzemian magnezowo-żelazowy o zmiennym składzie, który może występować między obszarami stabilności wadsleyitu i ringwoodytu γ-Mg 2 SiO 4 , ale modele obliczeniowe sugerują, że przynajmniej czysta forma magnezytu nie jest stabilna. Jedna piąta atomu krzemu znajduje się w izolowanych grupach czworościennych, a cztery piąte w grupach Si 2 O 7 , więc struktura może być traktowana jako mieszanina jednej piątej spinelu i czterech piątych wadsleyitu. [ potrzebne inne niż podstawowe źródło ]
Krystalografia i właściwości fizyczne
Wadsleyit krystalizuje w rombowym układzie krystalicznym i ma objętość komórki elementarnej 550,00 Å 3 . Jego grupą przestrzenną jest Imma , a parametry komórki to a = 5,6921 Å , b = 11,46 Å i c = 8,253 Å; niezależne badanie wykazało, że parametry ogniwa wynoszą a = 5,698 Å, b = 11,438 Å i c = 8,257 Å. Czysty wadsleyit magnezowy jest bezbarwny, ale odmiany zawierające żelazo są ciemnozielone.
Minerały wadsleyitowe mają na ogół teksturę mikrokrystaliczną i są spękane. Ze względu na mały rozmiar kryształów nie można było uzyskać szczegółowych danych optycznych ; jednakże wadsleyit jest anizotropowy z niskimi kolorami dwójłomności pierwszego rzędu . Jest dwuosiowy ze średnim współczynnikiem załamania światła n = 1,76 i ma obliczony ciężar właściwy 3,84. W proszkowej dyfrakcji rentgenowskiej jej najsilniejsze punkty we wzorze to: 2,886 (50) (040), 2,691 (40) (013), 2,452 (100,141), 2,038 (80) (240), 1,442 (80) (244) .
Prędkości dźwięku
Sawamoto i in. (1984) po raz pierwszy zmierzyli fali P (Vp) i prędkość fali S (Vs) członu końcowego wadsleyitu Mg w warunkach otoczenia za pomocą spektroskopii Brillouina . Ich dane sugerowały, że przejście fazowe oliwin-wadsleyit spowodowałoby skok Vp o ~ 13% i skok Vs o ~ 14%. Dlatego zasugerowano, że przejście fazowe oliwin-wadsleyit jest głównym powodem nieciągłości sejsmicznej na długości 410 km na granicy między Górnym Płaszczem a Strefą Przejściową Płaszcza na Ziemi.
Imiennik
Arthur David Wadsley (1918–1969) otrzymał przywilej otrzymania minerału nazwanego jego imieniem ze względu na jego wkład w geologię, taki jak krystalografia minerałów i innych związków nieorganicznych . Propozycja nadania wadsleyitowi imienia Wadsleya została zatwierdzona przez Komisję Nowych Minerałów i Nazw Minerałów Międzynarodowego Stowarzyszenia Mineralogicznego . Okaz typu jest obecnie zachowany w zbiorach Wydziału Geologii Uniwersytetu Alberty .