Armalcolit

General
Armalcolit Categoria IV : oxizi și hidroxizi
Cereale de armacolit dintr-o mină birmaneză (mai puțin de 5 mm)
Clasa Strunz	4.CB.15 4 OXIZI (Hidroxizi, V [5,6] vanadate, arsenite, antimonite, bismutite, sulfiți, seleniți, teluriți, iodate) 4.C Metal: Oxigen = 2: 3, 3: 5 și similar 4.CB Cu mediu cationi de dimensiuni 4.CB.15 Armalcolit (Mg, Fe ++) Ti2O5 Grup spațial Bbmm Punct grup 2 / m 2 / m 2 / m 4.CB.15 Mongshanit (Mg, Cr, Fe ++) 2 (Ti, Zr ) 5O12 Space Group Unk Point Group Hex 4.CB.15 Pseudobrookite (Fe +++, Fe ++) 2 (Ti, Fe ++) O5 Space Group Bbmm Point Group 2 / m 2 / m 2 / m
Clasa Danei	7.7.1.2 Oxizi 7. Oxizi multipli
Formula chimica	Fe Mg O 5 Ti (Fe, Mg) Ti 2 O 5
Identificare
Formați masa	167,939 ± 0,004 amu Fe 16,63%, Mg 7,24%, O 47,63%, Ti 28,5%,
Culoare	observabil pe secțiunea lustruită: gri, maroniu, negru-maroniu, gri până la maro deschis în reflexie
Clasa de cristal și grupul spațial	rombic-dipiramidal 2 / m 2 / m 2 / m Bbmm
Sistem de cristal	ortorombic
Rețeaua Bravais	parametru mesh a = 9.7762 Å , b = 10.0341 Å c = 3.7504 Å, Z = 4
Clivaj	neobservat
Habitus	Cristalit hipidiomorf 300 μm, masă mică milimetrică corneeană
Facies	cristal fără distorsiuni și fațete vizibile (hipidiomorfe)
Înfrățire	comun la exemplarele maronii, rare la gri alungit
Scara Mohs	4.5
Linia	negru-maroniu
Scânteie	metalic
Proprietati optice
Pleochroism	biaxial, reflexie și anizotropie observate în ulei
Transparenţă	opac
Proprietăți chimice
Densitate	4,94 (uneori 4,64)
Proprietăți fizice
Magnetism	scăzut
Radioactivitate	orice

Unități de SI & STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel.

Armalcolite este o substanță chimică minerală constând dintr - un titanatul de fier și magneziu , cu formula moleculară (Mg 2+ , Fe 2+ ) 1 (Ti 2 O 5 4 ) sau (Mg, Fe) Ti 2 O 5 sau din nou (Mg II , Fe II ) 1 Ti IV 2 O 5 .

Acest mineral cu „ oxid multiplu ” , cu simetrie cristalină ridicată, este unul dintre cele trei minerale descoperite din probe de bazalt cu aspect vacuolar prelevate de pe Lună , alături de tranquillitită și piroxferroit .

Descriere

Dacă a fost adus înapoi pe Pământ de probele de roci lunare recuperate de misiunea americană Apollo 11 , de la baza Liniștirii pe Mare Tranquillitatis , în 1969, de atunci, armalcolitul a atras o nebunie în omul de știință comunitar, chiar cu adevărat popular în Statele Unite . Numele său este explicat de seria atașată a inițialelor numelor astronauților Arm strong, Al drin și Col lins, urmată de sufixul mineralogic -ite;

Acest mineral aparținând sistemului de cristal ortorombic a fost găsit pe Pământ, mai întâi în probe de dig vulcanic (coș de fum) și gât (proeminență și nas) pe bază de lamproit vulcanic în Smoke Hill sau Smoky Butte, județul Garfield (Montana) , Statele Unite și chiar sintetizat în laborator prin tehnici de călire luminoase la presiuni scăzute și temperaturi ridicate, care induce o scădere termică de 1000 ° C până la 20 ° C .

De fapt, sub 1000 ° C , mineralul este instabil și se descompune într-un amestec de ilmenit și rutil magnezian. Cinetica degradării încetinește brusc cu o temperatură mai scăzută. Această nevoie de stingere explică deficitul de pe pământ, precum și aceste asocieri cu alte minerale, inclusiv cele rezultate din descompunerea sa.

S-a constatat că acest mineral destul de rar este prezent în roci bazaltice bogate în titan , lave vulcanice și uneori pegmatite granitice, roci ultramafice , lamproite și kimberlite . Este foarte des asociat cu oxizi de fier și titan , grafit , analcim , diopsid , ilmenit, flogopit și rutil magnezian.

Apare mai ales în inserția milimetrică în lava bazaltică răcită sub formă de cristale lungi care depășesc 0,1-0,3 mm . Analiza petrografică atestă geneza sa la presiune scăzută și temperatură ridicată.

Proprietăți și cristalochimie

Formează mase opace care prin reflexie apar la ochi, gri în cazul soiului orto, foarte frecvent la probele sintetice și maro deschis sau roșu în cazul soiului para-armacolit. Cu toate acestea, structura cristalină este aceeași pentru orto și para-armalcolit. Compozițiile lor par atât de apropiate, cu excepția conținutului fin de MgO și Cr 2 O 3 , care este de facto responsabil pentru colorare.

Caracteristică oxizilor și hidroxizilor minerali, dimensiunea anionilor mari O 2- și HO - este mare, cu raze ionice Shannon de ordinul a 120 picometri. Dimensiunea cationilor metalici este relativ mică, cu o rază ionică de aproximativ 80 picometri, sau 1/3 mai mică. Stivele de anioni sunt decisive, cationii ocupând doar interstițiile goale. astfel, oxizii simpli sau multipli prezintă, în general, simetrie cristalină la nivel înalt.

Armalcolitul este clasificat într-un grup omonim, numit și pseudobroocit sau feropseudobroocit magnezian, care conține minerale cu formula generală X 2 YO 5 . Dacă O reprezintă oxigen, X și Y reprezintă, în general, fier feros Fe 2+ sau fier feric Fe 3+ , magneziu Mg, aluminiu Al sau titan Ti. Membrii limitativi ai compoziției soluțiilor solide izostructurale, caracteristice acestui grup cristalin de zăbrele ortorombice, prezente atât pe Lună, cât și pe Pământ, sunt:

armalcolit ((Mg, Fe) Ti IV 2 O 5 ),
pseudobrookit (Fe III 2 Ti IV O 5 ),
ferropseudobrookite (FeTi IV 2 O 5 )
karroite (MgTi 2 O 5 ).

Compoziția chimică a majorității probelor armacolite a fost analizată în concentrație sau procente masice de oxizi minerali binecunoscute: TiO 2 între 71 și 76% din masă, FeO între 10 și 17%, MgO între 5,5 și 9, 4%, Al 2 O 3 între 1,48 și 2%, Cr 2 O 3 între 0,3 și 2% și MnO între 0 și 0,83%. În timp ce conținutul de titan este relativ constant, raportul Mg / Fe variază, fiind de obicei mai mic decât unitatea, adică elementul fier este predominant.

Există o varietate de așa-numitele armacolite Cr-Zr-Ca, denumite distinct pentru conținutul său ridicat de cromat Cr 2 O 3 între 4,3-11,5%, zirconi ZrO 2 între 3,8 și 6,2%, var de CaO între 3 și 3,5%. Aceste soiuri nu sunt de fapt distincte, deoarece există un continuum de compoziții intermediare. Indiferent dacă este sărac în fier sau bogat în magneziu, armacolitul are aceeași structură cristalină, este un mineral din scoarța terestră, la fel ca karroitul.

Majoritatea titanului prezent are o valență pozitivă de IV, gradul teoretic de oxidare a ionului Ti patru fiind explicat de mediu. Dar există o fracțiune de titan III în probele lunare, caracteristică acestui mediu mai redus și extrem. Raportul Ti III / Ti IV servește ca indicator al fugacității sau presiunii parțiale a oxigenului gazos în acțiune în timpul genezei mineralului. Acest lucru face posibilă în mod eficient distincția eșantioanelor lunare și terestre, mediul terestru implicând o valoare a acestui raport minut sau tendind spre 0.

Formula XY 2 O 5 aplicată mineralului nostru dă X este echivalentă cu Mg 2+ și / sau Fe 2+ și Y = Ti. Cele două situri X și Y sunt coordonate într-un octaedru, raportul razei dintre cationi și anioni este de trei din cinci, structura octaedrică fiind dobândită la 0,6

Armacolitul este un mineral bogat în Ti. Este intermediar în grupul feropseudobroocit magnezian între Fe II Ti 2 O 5 și MgTi 2 O 5 . Datorită simetriei sale octaedrice, există soluții solide, prin substituirea cationilor echivalenți Fe 2+ , Fe 3+ , Mg 2+ , Al 3+ și Ti 3+ , datorită similarității lor cu raza atomică și sarcina electrică. Structura cristalografică este o piramidă dublă ortorombică, din categoria ortorombică, aparținând grupei punctului cristalografic 2 / m 2 / m 2 / m și grupului spațial Bbmm. Parametrii ochiurilor sunt a = 9.7762 Å , b = 10.0341 Å și c = 3.7504 Å.

În siturile M1, fierul cu o dimensiune consecventă este plasat în mod ideal, în timp ce siturile M2 găzduiesc alegerea magneziului și titanului. În siturile metalice, titanul este octocoordonat, în timp ce magneziul și fierul sunt de doar patru ori. Raport Mg / Fe scade odată cu scăderea temperaturii, de la 0.81 până la de 1200 ° C până la 0,59 la 1150 ° C . Odată ce armacolitul a atins 1125 ° C , acesta este înlocuit cu ilmenit, Fe II TiO 3 , căruia îi lipsesc atât fierul, cât și magneziul.

Structura cristalină descrisă se apropie de cea a unui brookit deformat. Se bazează pe octaedrul deformat, cu un atom de Ti plasat în centru și înconjurat de șase atomi de oxigen. Micii ioni de magneziu și feroși își găsesc locul în interstițiile stivei și nu par să contribuie la stabilitatea structurii reticulare menținută de legăturile Ti-O, constituind octaedrul descris mai sus. Cu toate acestea, acești cationi mici inserați joacă un rol de pol pozitiv în structura ionică și afectează proprietățile optice ale mineralului, într-adevăr opace, spre deosebire de exemplu de dioxidul de titan TiO 2 , transparent în stare pură.

Gitologie

Se găsește în mod obișnuit pe Mare Tranquillitatis , precum și pe Taur - Valea Littrow și Munții Descartes. Majoritatea eșantioanelor provin din misiunile Apollo 11 și 17.

Pe Pământ, apare și la locul impactului craterului de la Nördlinger Ries din Bavaria , în Groenlanda, pe insula Disko , în Mexic, în conul vulcanic El Toro, de tip Cinder Cone din San Luis Potosi, în Africa de Sud Sud, în minele de kimberlit adânci din Jägersfontein, Bultfontein și Dutoitspan, chiar și în Spania în provincia Albacete și în Jumilla, în Murcia, în Ucraina (Pripyat Swell), în Statele Unite (cariera Knippa, județul Uvalde, Texas și Smoky Butte, Iordania, Montana) și Zimbabwe (districtul Mwenezi).

Armalcolitul a fost găsit și pe meteoritii Dhofar 925 și 960 descoperiți în Oman .

Sinteză

Se pot pregăti cristale mici de câțiva milimetri: un amestec de cantități adecvate de pulberi ultra-fine de oxizi de fier, titan și magneziu este încălzit și apoi topit într-un cuptor la aproximativ 1.400 ° C , apoi amestecul trebuie lăsat să se amestece cristalizează încet la 1020 ° C și, în cele din urmă, după obținerea cristalelor, provoacă o stingere bruscă prin aducerea mediului de cristalizare la temperatura camerei. Această etapă finală este necesară atât în laborator, cât și în natură (terestră sau spațială) deoarece evită transformarea uneori rapidă, la presiunea ambiantă și la o temperatură sub 1000 ° C , a armalcolitului într-un amestec de ilmenit. Magnezian (Mg- Fe) TiO 3 și rutil TiO 2 .

Această transformare aproape inevitabilă a armalcolitului explică abundența sa terestră scăzută și asocierea sa cu ilmenit și rutil. În consecință, raportul relativ al cantităților de ilmenit și armacolit într-o rocă vulcanică poate fi utilizat ca un indicator fiabil al cineticii de răcire a acestor constituenți minerali în timpul formării sale.

Referințe

Clasificarea mineralelor alese este aceea de Strunz , cu excepția polimorfi de siliciu, care sunt clasificate în rândul silicați.
Webmineral - Armalcolit (engleză)
Baza de date a structurii cristaline a mineralogilor americani - Armalcolit (engleză, 1977)
Conform cărții în limba engleză Rock-Forming Minerals: Non-Silicates: Oxides, Hydroxides and Sulphides publicată de JFW Bowles, RA Howie, DJ Vaughan, J. Zussman; opus citat
calculate în masă moleculară de „ masele atomice ale elementelor 2007 “ pe www.chem.qmul.ac.uk .
Prima descriere a echipei lui Anderson din 1970 oferă o compoziție medie de (Mg 0,5 , Fe 0,5 ) Ti 2 O 5 . Lucrarea lui Bowles publicată în 1988 oferă o compoziție mult mai extinsă, de exemplu (Mg, Fe 2+ , Al) (Ti 2+ , Fe 3+ ) 2 O 5 , sau chiar o gamă de soluții solide Mineralul este, de asemenea, numit kennedyite.
(în) „ armalcolit ” pe Mindat.org (accesat la 20 iulie 2019 ) .
(în) „ tranquillityite ” pe Mindat.org (accesat la 20 iulie 2019 ) .
(în) „ pyroxferroite ” pe Mindat.org (accesat la 20 iulie 2019 ) .
(în) „ Lunar Sample Mineralogy ” pe https://curator.jsc.nasa.gov/ ,2003(accesat la 20 iulie 2019 ) .
Mările lunare lunare, în realitate denumirea de zone întunecate, sunt formate în principal din bazalturi, precum și din materiale meteoritice similare.
Lunar Sample Mineralogy, NASA

Bibliografie

BA Wechsler, CT Prewitt, JJ Papike, Chimie și structură a armalcolitului lunar și sintetic , Earth and Planetary Science Letters , volumul 29, numărul 1, februarie 1976, p. 91–103 .
Mirjam van Kan Parkera, Paul RD Masonb, Wim van Westrenena, " Trace element partitioning between ilmenite, armalcolite and anhydrous silicate topt: Implications for the formation of lunar high-Ti mare bazaltts " în Geochimica et Cosmochimica Acta , Volumul 75, Ediția 15, 1 august 2011, p. 4179–4193 .
„Armalcolit”, în Minerale de formare a rocilor: non-silicați: oxizi, hidroxizi și sulfuri , volumul 5A publicat de JFW Bowles, RA Howie, DJ Vaughan, J. Zussman, Geological Society of London, ediția a doua, 2011, 920 de pagini, în special p. 306-321 .

Vezi și tu

Articole similare

Întărire