Wadsleyite
| Wadsleyitiska | |
|---|---|
| generalen | |
| Kategori | Sorosilikat |
|
Formel (upprepad enhet) |
Mg2SiO4 _ _ _ |
| IMA-symbol | Wds |
| Strunz klassificering | 9.BE.02 |
| Kristallsystem | Ortorhombic (Horiuchi och Sawamoto, 1981) |
| Kristallklass |
Dipyramidal (mmm) HM-symbol : (2/m 2/m 2/m) |
| Rymdgrupp | Imma |
| Enhetscell |
a = 5,7 Å , b = 11,71 Åc = 8,24 Å; Z = 8 |
| Identifiering | |
| Färg | Mörkgrön |
| Kristallvana | Mikrokristallina aggregat |
| Genomskinlighet | Transparent |
| Specifik gravitation | 3,84 beräknat |
| Optiska egenskaper | Biaxial |
| Brytningsindex | n = 1,76 |
| Referenser | |
Wadsleyit är ett ortorombiskt mineral med formeln β-(Mg,Fe) 2 SiO 4 . Den hittades först i naturen i Peace River -meteoriten från Alberta, Kanada . Det bildas genom en fastransformation från olivin (α-(Mg,Fe) 2 SiO 4 ) under ökande tryck och omvandlas så småningom till spinellstrukturerad ringwoodit ( γ-(Mg,Fe) 2 SiO 4 ) när trycket ökar ytterligare. Strukturen kan ta upp en begränsad mängd andra bivalenta katjoner istället för magnesium , men i motsats till α- och y-strukturerna är en β-struktur med summaformeln Fe 2 SiO 4 inte termodynamiskt stabil. Dess cellparametrar är ungefär a = 5,7 Å, b = 11,71 Å och c = 8,24 Å.
Wadsleyite visar sig vara stabil i den övre delen av övergångszonen av jordens mantel mellan 410–520 kilometer (250–320 mi) på djupet. På grund av syreatomer som inte är bundna till kisel i Si 2 O 7 -grupperna av wadsleyit, lämnar det vissa syreatomer otillräckligt bundna. Således hydratiseras dessa syrer lätt, vilket möjliggör höga koncentrationer av väteatomer i mineralet. Vattenhaltig wadsleyit anses vara en potentiell plats för vattenlagring i jordens mantel på grund av den låga elektrostatiska potentialen hos de underbundna syreatomerna. Även om wadsleyit inte innehåller H i sin kemiska formel, kan den innehålla mer än 3 viktprocent H2O och kan samexistera med en vattenhaltig smälta vid övergångszonens tryck-temperaturförhållanden. Vattnets löslighet och wadsleyitens densitet beror på temperaturen och trycket i jorden. Även om deras maximala vattenlagringskapacitet kan reduceras till cirka 0,5-1 viktprocent längs den normala geotermen, övergångszonen som innehåller upp till 60 volymprocent wadsleyit fortfarande vara en viktig vattenreservoar i jordens inre. Dessutom tros omvandlingen som resulterar i wadsleyit inträffa även i chockhändelsen när en meteorit träffar jorden eller en annan planet med mycket hög hastighet.
Wadsleyite identifierades först av Ringwood och Major 1966 och bekräftades vara en stabil fas av Akimoto och Sato 1968. Fasen var ursprungligen känd som β-Mg 2 SiO 4 eller "beta-fas". Wadsleyite fick sitt namn efter mineralogen Arthur David Wadsley (1918–1969).
Sammansättning
I värden för viktprocent oxid skulle den rena magnesianska varianten av wadsleyit vara 42,7% SiO2 och 57,3% MgO i vikt. En analys av spårämnen i wadsleyit visar ett stort antal grundämnen: rubidium (Rb), strontium (Sr), barium (Ba), titan (Ti), zirkonium (Zr), niob (Nb), hafnium (Hf), tantal (Ta), torium (Th) och uran (U). Detta tyder på att koncentrationerna av dessa element kan vara större än vad som har antagits i övergångszonen för jordens övre mantel. Dessutom hjälper dessa resultat till att förstå kemisk differentiering och magmatism inuti jorden.
Även om den är nominellt vattenfri kan wadsleyit innehålla mer än 3 viktprocent H 2 O, vilket betyder att den kan införliva mer vatten än jordens hav och kan vara en betydande reservoar för H (eller vatten) i jordens inre.
Geologisk förekomst
Wadsleyit hittades i Peace River-meteoriten, en L6 hypersten -olivinkondrit från Peace River , Alberta, Kanada . Wadsleyiten i denna meteorit tros ha bildats vid högt tryck under chockhändelsen relaterad till nedslaget på jorden från olivinen i meteoritens sulfidrika vener. Det förekommer som mikrokristallina stenfragment, som ofta inte överstiger 0,5 mm (0,020 tum) i diameter.
Strukturera
Wadsleyit är en spinelloid, och strukturen är baserad på en förvrängd kubisk-närmast packning av syreatomer liksom spinellerna. A-axeln och b-axeln är spinellenhetens halva diagonal. Magnesium och kisel är helt ordnade i strukturen . Det finns tre distinkta oktaedriska platser, M1, M2 och M3, och en enda tetraedrisk plats. Wadsleyit är ett sorosilikat i vilket Si 2 O 7 -grupper är närvarande. [ bättre källa behövs ] Det finns fyra distinkta syreatomer i strukturen. O2 är ett överbryggande syre som delas mellan två tetraedrar, och O1 är ett icke-silikatsyre (ej bundet till Si). Den potentiellt hydratiserade O1-atomen ligger i mitten av fyra kantdelande Mg 2+ oktaedrar . [ icke-primär källa behövs ] Om detta syre är hydrerat (protonerat) kan en Mg-vakans uppstå vid M3. Om vattenintaget överstiger cirka 1,5 % kan M3-vakanserna beställas i strid med rymdgruppen Imma , vilket minskar symmetrin till monoklinisk I 2/ m med betavinkel upp till 90,4º. [ citat behövs ]
Wadsleyite II är en separat spinelloid fas med både en enkel (SiO 4 ) och dubbla (Si 2 O 7 ) tetraedriska enheter. Det är ett magnesium-järnsilikat med varierande sammansättning som kan förekomma mellan stabilitetsregionerna av wadsleyit och ringwoodit γ-Mg 2 SiO 4 , men beräkningsmodeller tyder på att åtminstone den rena magnesiumformen inte är stabil. En femtedel av kiselatomen är i isolerad tetraedrisk och fyra femtedelar är i Si 2 O 7 -grupper så att strukturen kan ses som en blandning av en femtedel spinell och fyra femtedelar wadsleyit. [ icke-primär källa behövs ]
Kristallografi och fysikaliska egenskaper
Wadsleyit kristalliserar i det ortorombiska kristallsystemet och har en enhetscellvolym på 550,00 Å3 . Dess rymdgrupp är Imma och dess cellparametrar är a = 5,6921 Å , b = 11,46 Å och c = 8,253 Å; en oberoende studie fann att cellparametrarna var a = 5,698 Å, b = 11,438 Å och c = 8,257 Å. Ren magnesiansk wadsleyit är färglös, men järnhaltiga sorter är mörkgröna.
Wadsleyitmineralerna har i allmänhet en mikrokristallin konsistens och spricker. På grund av liten kristallstorlek kunde detaljerade optiska data inte erhållas; dock är wadsleyit anisotrop med låga första ordningens dubbelbrytande färger. Den är biaxiell med ett medelbrytningsindex på n = 1,76 och har en beräknad specifik vikt på 3,84. Vid röntgenpulverdiffraktion är dess starkaste punkter i mönstret: 2.886(50)(040), 2.691(40)(013), 2.452(100.141), 2.038(80)(240), 1.442(80)(244 ) .
Ljudhastigheter
Sawamoto et al. (1984) mätte först P- vågshastigheten (Vp) och S-vågshastigheten (Vs) för Mg-ändelementet av wadsleyit vid omgivningsförhållanden med Brillouin-spektroskopin . Deras data antydde att olivin-wadsleyit fasövergång skulle orsaka ett Vp-hopp på ~13% och ett Vs-hopp på ~14%. Därför har fasövergången olivin-wadsleyit föreslagits som huvudorsaken till den 410 km långa seismiska diskontinuiteten vid gränsen mellan den övre manteln och mantelövergångszonen på jorden.
Namne
Arthur David Wadsley (1918–1969) fick privilegiet att få ett mineral uppkallat efter sig på grund av hans bidrag till geologi som kristallografi av mineraler och andra oorganiska föreningar . Förslaget att få wadsleyit uppkallad efter Wadsley godkändes av kommissionen för nya mineraler och mineralnamn från International Mineralogical Association . Typexemplaret finns nu bevarat i samlingen av Institutionen för geologi vid University of Alberta .