Piroksēni: inosilikātu minerāli — struktūra, īpašības un izplatība

Piroksēni — inosilikātu minerāli: dziļa struktūras, īpašību un izplatības analīze vulkāniskos un metamorfajos iežos. Uzzini identificēšanu un nozīmi.

Piroksēni ir svarīga iežus veidojošu inosilikātu minerālu grupa, kas sastopama daudzos vulkāniskajos un metamorfajos iežos. Tiem ir kopīga struktūra, kas sastāv no atsevišķām silīcija dioksīda kristālu ķēdēm ar vispārējo formulu XY(Si,Al)₂ O₆ , kur X un Y ir metāla joni. Lai gan alumīnijs plaši aizvieto silīciju tādos silikātos kā laukšpati un amfiboli, vairumā piroksēnu šī aizvietošana notiek tikai ierobežotā apjomā.

Piroksenīts ir vulkānisks iezis, ko veido piroksēnu grupas minerāli.

Struktūra un kristalogrāfija

Piroksēnu pamatstruktūra sastāv no vienkāršās silīcija–skābekļa (SiO4) tetraēdru rindām, kas savienojas malām, veidojot vienķēžu ino­silikātus. Šī vienķēžu uzbūve dod piroksēniem raksturīgās īpašības, piemēram, divas labas šķelšanās plaknes, kas krusto­jas aptuveni 87–93° leņķī (bieži apmēram 90°), kas atšķir piroksēnus no amfiboliem, kuriem šķelšanās plaknes krustojas aptuveni 120°/60°.

Piroksēni kristalizē galvenokārt divos sistēmas tipos:

• Ortorombiskā grupa (ortopiroksēni, piemēram, enstatīts–ferrosilīts sērijā),
• Monoklinā (klinopiroksēni, piemēram, diopsīds, augīts, jadeīts).

Ķīmija un savienojumu variācijas

Piroksēnu vispārējā formula XY(Si,Al)₂O₆ nozīmē, ka vietās X un Y var atrasties dažādi metāla joni. Tipiskākās sastāvdaļas ir Mg, Fe, Ca, Na, Al un retāk arī Mn, Cr vai Ti. No šīm kombinācijām rodas vairākas svarīgas grupas un minerāli:

• Mg–Fe rindas (ortopiroksēni): enstatīts (Mg₂Si₂O₆) — ferrosilīts (Fe₂Si₂O₆) veido izotopu (solid solution) sēriju, kuru bieži sauc par hiperstēnu, kad to saprot kā ķīmisko nepārtrauktību.
• Ca–Mg–Fe piroksēni (klinopiroksēni): diopsīds (CaMgSi₂O₆), hedenbergīts (CaFeSi₂O₆) un augīts (komplekss Ca–Na–Mg–Fe minerāls).
• Na–Al piroksēni: jadeīts (NaAlSi₂O₆) un aegirīns (NaFe³⁺Si₂O₆), kas biežāk sastopami augsta spiediena vai alkaliskos apstākļos.

Daudzi piroksēni veido šķīdņu cietvielu serijas (solid solutions), un temperatūras/spiediena izmaiņu rezultātā var rasties ekzsolūcijas lamellas (piemēram, piroksēnu lamelāras struktūras), kas ir redzamas mikroskopā un svarīgas iežu interpretācijā.

Fizikālās īpašības

• Krāsa: plašs toņu klāsts — no pelēkas, zaļganas un brūnas līdz melnai; caurspīdīgums parasti caurspīdīgs līdz matēts.
• Cietība: aptuveni 5–6 pēc Mohsa skalas.
• Blīvums: parasti 3,2–3,9 g/cm³, atkarībā no Fe vai Ca satura.
• Šķelšanās: divas labi attīstītas plaknes, kas krustojas apmēram 90°.
• Stiepšana un fraktūra: gareniskā šķiedrainība dažiem piroksēniem, trūces parasti šķembu vai ķīļveida.

Galvenie piroksēnu veidi un piemēri

• Enstatīts (Mg-rīks ortopiroksēns)
• Ferrosilīts (Fe-rīks ortopiroksēns)
• Diopsīds (CaMgSi₂O₆) — bieži sastopams skarī (skarn) un mafiskos iežos
• Hedenbergīts (CaFeSi₂O₆)
• Augīts — vispārīgs klinopiroksēns vulkāniskajos un plutoniskajos mafos iežos
• Pigeonīts — Ca-pārpalikums zems; raksturīgs ātri atdzisušiem vulkāniskiem iežiem
• Jadeīts — vērtīgs minerāls (džadeite), sastopams augsta spiediena apstākļos un tiek izmantots kā pusdārgakmens
• Aegirīns — Na–Fe laboratoriski raksturīgs, bieži sastopams alkaliskajos magmatiskajos iežos

Izplatība un ģeoloģiskā nozīme

Piroksēni ir dominējoši daudzos mafa un ultramafa iežos: basaltos, gabros, peridotītos un pyroxenitos. Tie sastopami arī metamorfos iežos ar augstu temperatūru, piemēram, granulitos un eclogitos; jadeīts norāda uz augstu spiedienu (subdukcijas zonās).

Piroksēni ir nozīmīgi:

• kā indikatori iežu cēloņiem un termobarometriskām apstākļu rekonstrukcijām (piem., piroksēnu ķīmija liecina par krāsnīšanas temperatūru un spiedienu),
• iežu klasifikācijā (piem., piroksenīts ir iezis, kurā dominē piroksēni),
• lai atšķirtu magmatiskos procesus — diferenciāciju, kristalizāciju, ekzsolūciju un maisīšanos.

Atšķirība no amfīboliem un praktiskā nozīme

Galvenā atšķirība no amfīboliem — piroksēni ir vienķēžu (single-chain) silikāti, kamēr amfīboli ir divķēžu (double-chain). Tas nosaka arī atšķirīgas šķelšanās leņķus un dažas fizikālās īpašības. Praktiskā ziņā daži piroksēni (jadeīts) ir nozīmīgi kā dārgakmeņi; piroksēnu sastopamība var ietekmēt iezis izmantojamību celtniecībā un rūpniecībā, un piroksēni var koncentrēt vai hostēt dažus ekonomiski svarīgus elementus (piem., Ni, Cr kā ultramafiskos nogulumos).

Noslēgums

Piroksēni ir daudzveidīga un ģeoloģiski svarīga minerālu grupa ar raksturīgu vienķēžu silikātu struktūru, plašu ķīmisko variāciju un būtisku lomu magmatisko un metamrofāro iežu izcelsmes un transformācijas izpētē. Zināšanas par piroksēnu veidiem, sastāvu un tekstūrām palīdz ģeologiem saprast procesus zemes garozā un to vēsturi.

Meklēt pēc burta