Olivin

Olivin, yüksek sıcaklık silikat minerali ailesidir. Rengi siyahtan zeytin yeşiline değişir. Olivin adını,tephroit (Mn2SiO4), monticellit (CaMgSiO4), larnit (Ca2SiO4) ve kirschsteinite (CaFeSiO4)içeren mineraller grubuyla ilgili bir yapıya (olivin grubu) denir. Ortorombik simetride kristalleşen olivin grubu minerallerden (Mg,Fe)-olivinlerde (plajioklasların üyelerinde olduğu gibi) Mg2SiO4 (Forsterit, Fo) ve Fe2SiO4 (Fayalit, Fa) uç üyeleri arasında tam bir katı çözelti oluştururlar. Ayrıca Fe ve Mn olivinler arasında da sürekli bir seri bulunmaktadır. (Bowen tepkime serilerinde plajioklaslar gibi “kesiksiz tepkime serileri” oluştururlar ve magmada ilk kristalleşen minerallerdir). Ultrabazik ve bazik kayaçlarda görülen önemli bir mafik mineraldir. Dünit adı verilen ultrabazik kayalar %90,100 olivinden oluşur (Şekil 2.17). Dolomitik Kireç taşı bölgesel ve kontak metamorfizmaları sırasında yüksek dereceli metamorfizma koşullarında forsterit bakımından zengin olivinler oluşur. Olivinlerin kimyasal bileşimleri -plajioklaslarda An (anortit) cinsinden olduğu gibi- içerisinde barındırdığı forsterit (Fo) yüzdesi ile (yada Fa yüzdesi ile) ifade edilir. Örneğin Fo47 şeklindeki bir ifade mineralin % 47 forsteritten, % 53 fayalitten oluştuğunu gösterir.

Olivin yüksek sıcaklık ve silikat mineral grubuna ait, Magnezyum ve Demir iyonlarını içeren, siyahtan yeşile kadar değişebilen renk özelliğine sahip olan bir mineral çeşididir. Camsı bir parlaklığa sahiptir ve konkodial bir kırılma gösterir. Şeffaf olivin peridot adı verilen bir süstaşı olarak da kullanılır. Olivin genellikle iri kristallerden ziyade küçük kristal yapısına sahip olivince zengin kayaçlarda yuvarlaklaşmış ve tanesel kristalli görünümde bulunurlar.Olivinin kristal yapısı, her bir silikat (SiO4) biriminden, üç metal iyonuna bağlı SiO4 içerisindeki her bir oksijen ile metal iki değerli katyonlarla birleşen ortorombik P Bravais kafesinin özelliklerini içerir. Manyetite benzer spinel  benzeri bir yapıya sahiptir, ancak iki üç değerli  ve bir iki değerli katyon yerine bir dörtlü ve iki değerli katyon M22 + M4 + O4 kullanır. Olivin ve ilişkili türevlerinin, yerin üst mantosunun %50’lik kısmını oluşturduğu tahmin edilip düşünülmektedir. Mineral olivin (/ ɪˌlɪˌviːn /), (Mg2 +, Fe2 +) 2SiO4 formülüne sahip bir magnezyum demir silikattır. Böylece, bir tür nesosilikat veya ortosilikattır. Dünya'nın üst mantosunun birincil bileşeni olan Dünya'nın yüzeyindeki ortak bir mineraldir, ancak yüzeyde çabucak havalanır. Magnezyumun demire oranı, katı çözelti serisinin iki son üyesi arasında değişir: forsterit (Mg-son üye: Mg2SiO4) ve fayalit (Fe-son üye: Fe2SiO4). Olivin bileşimleri yaygın olarak forsterit (Fo) ve fayalit (Fa) molar yüzdeleri olarak ifade edilir (örn., Fo70Fa30). Forsteritin erime sıcaklığı atmosfer basıncında alışılmadık derecede yüksektir, neredeyse 1.900 °C (3.450 °F), fayalitlerin çok daha düşüktür - yaklaşık 1.200 °C (2.190 °F). Olivin oksijen (O), silikon (Si), magnezyum (Mg) ve demir (Fe) dışında çok az miktarda element içerir. Manganez (Mn) ve nikel (Ni) yaygın olarak en yüksek konsantrasyonlarda bulunan ek elementlerdir. Zeytin yeşili renge sahip olan olivin bazı magmatik kayaçlarda yaygın olarak bulunabilirken diğer birçok kayaçta görülemeyebilir.

Olivin kayası çevreleyen kayadan daha zordur ve arazide belirgin sırtlar olarak öne çıkar. Bu sırtlar genellikle az toprak ile kurudur. Kuraklığa dayanıklı İskoç çamı, olivin kayalarında gelişen az sayıdaki ağaçtan biridir.Olivin çam ormanı Norveç'e özgüdür. Nadirdir ve Sunnmøre ve Nordfjord'un fiyort bölgelerindeki kuru olivin sırtlarında bulunur.Olivin kayası sert ve taban bakımından zengindir. Olivinin değerli taşlarına peridot ve zebercet denir.

Olivin, nikel izlerinin bir sonucu olduğu düşünülen tipik zeytin yeşili rengiyle adlandırılır, ancak demirin Oksidasyonundan kırmızımsı bir renge dönüşebilir. Yarı Saydam olivin bazen peridot (péridot, Fransızca olivin kelimesi) adı verilen bir taş olarak kullanılır. Bu chrysolite (veya altın ve taş için Yunanca kelimelerden chrysolithe) olarak da adlandırılır. En iyi mücevher kalitesinde olivin, Kızıldeniz'deki Zabargad Adası'ndaki bir manto kayası gövdesinden elde edilmiştir.

Olivin hem mafik hem de ultramafik Magmatik kayaçlarda ve bazı Metamorfik kayaçlarda birincil mineral olarak bulunur. Mg zengini olivin, magnezyum açısından zengin ve silikat bakımından düşük magmadan kristalize olur. Bu magma Gabro ve bazalt gibi Mafik kayaçlara kristalleşir. Peridotit ve dunit gibi ultramafik kayalar magmaların çıkarılmasından sonra kalan kalıntılar olabilir ve tipik olarak kısmi eriyiklerin çıkarılmasından sonra olivin içinde daha zenginleştirilirler. Olivin ve yüksek basınçlı yapısal varyantlar Dünya'nın üst mantosunun %50'sinden fazlasını oluşturur ve olivin hacimce Dünya'nın en yaygın minerallerinden biridir. Saf olmayan Dolomit veya yüksek magnezyum ve düşük silikat içeriğine sahip diğer Tortul kayaçların metamorfizması da Mg açısından zengin olivin veya forsterit üretir.

Fe bakımından zengin olivin fayaliti nispeten daha az yaygındır, ancak nadir granitler ve riyolitlerde az miktarda magmatik kayalarda görülür ve aşırı derecede Fe bakımından zengin olivin Kuvars ve tridimit ile stabil olarak bulunabilir. Aksine, Mg bakımından zengin olivin, ortopiroksen ((Mg, Fe) 2Si206) oluşturmak için onlarla reaksiyona gireceği için silikat mineralleri ile stabil bir şekilde oluşmaz.

Mg zengini olivin, Dünya içinde yaklaşık 410 km (250 mi) derinliğe eşdeğer basınçlara karşı sabittir. Sığ derinliklerde Dünya'nın mantosunda en bol mineral olduğu düşünülen Olivinin özellikleri, Dünya'nın o kısmının reolojisi ve dolayısıyla plaka Tektoniğini harekete geçiren katı akış üzerinde baskın bir etkiye sahiptir. Deneyler, yüksek Basınçlardaki Olivinin (örneğin, 12 GPa, yaklaşık 360 km (220 mi) derinlikteki basınç) milyonda en az yaklaşık 8900 kısım (ağırlık) su içerir ve bu su içeriğinin olivinin katı akışa karşı direncini büyük ölçüde azaltır. Ayrıca, olivin çok bol olduğu için, mantonun Olivinde Dünya okyanuslarında olduğundan daha fazla su çözülebilir.

Kuyruklu yıldızların kuyrukları (genç Güneş çevresindeki toz diskinden oluşur) genellikle Olivinin spektral imzasına sahiptir ve 2006 yılında Stardust uzay aracından gelen bir kuyruklu yıldız örneğinde olivin varlığı doğrulanmıştır. Kuyruklu yıldız benzeri (magnezyum açısından zengin) olivin ayrıca Beta Pictoris yıldızının çevresindeki Gezegen kuşağında da tespit edilmiştir.

Olivin grubundaki mineraller ortorombik sistemde (uzay grubu Pbnm) izole silikat ile kristalleşir, yani olivin bir nesosilikattır. Alternatif bir görünümde, atomik yapı, magnezyum veya demir iyonları ile dolu oktahedral alanların yarısı ve silikon iyonları tarafından işgal edilen tetrahedral alanların sekizde biri ile altıgen, yakın paketlenmiş bir oksijen iyonları dizisi olarak tanımlanabilir. İki ayrı metal bölgesi ve sadece bir ayrı silikon bölgesi vardır.

Dünya'nın derinliklerinde bulunan yüksek sıcaklıklarda ve basınçlarda olivin yapısı artık sabit değildir. Yaklaşık 410 km (250 mi) olivinin derinliklerinin altında, sorosilikat, wadsleyite Ekzotermik faz geçişine uğrar ve yaklaşık 520 km (320 mi) derinlikte wadsleyite, ekzotermik olarak spinel yapıya sahip ringwoodite dönüşür. Yaklaşık 660 km (410 mi) derinlikte, ringwoodit bir Endotermik reaksiyonda silikat perovskit ((Mg, Fe) SiO3) ve ferroperiklaz ((Mg, Fe) O) içine ayrışır. Bu faz geçişleri, Dünya'nın mantosunun yoğunluğunda Sismik yöntemlerle gözlemlenebilecek süreksiz bir artışa yol açar. Ayrıca, ekzotermik geçişlerin faz sınırı boyunca akışı güçlendirmesi nedeniyle manto Konveksiyon dinamiklerini etkilediği düşünülürken, endotermik reaksiyon onu engelliyor.

Bu faz geçişlerinin meydana geldiği basınç sıcaklığa ve demir içeriğine bağlıdır. 800 °C'de (1.070 K; 1.470 °F) saf magnezyum uç elemanı, forsterit, 11.8 gigapaskal (116.000 atm) ile wadsleyite ve 14 GPa'nın (138.000 atm) üzerindeki basınçlarda ringwoodite dönüşür. Demir içeriğinin arttırılması, faz geçişinin basıncını azaltır ve wadsleyit stabilite alanını daraltır. Yaklaşık 0.8 mol fraksiyon fayalitinde olivin 10.0 ila 11.5 GPa (99.000–113.000 atm) basınç aralığında doğrudan ringwoodite dönüşür. Fayalit Fe'ye dönüşür 2SiO5 GPa'nın (49.000 atm) altındaki basınçlarda 4 spinel. Sıcaklığın arttırılması, bu faz geçişlerinin basıncını arttırır.

Olivin, Goldich çözünme serisine göre yüzeydeki zayıf ortak minerallerden biridir. Suyun varlığında kolayca idingzite  (kil mineralleri, demir oksitler ve ferrihidritlerin bir kombinasyonu) dönüşür. Olivinin hava koşullarına maruz kalma oranını yapay olarak  arttırmak Örneğin ince taneli olivini plajlara dağıtarak, CO2 'yi tutmak için bir yol önermiştir. Mars'ta idingzite'nin varlığı, bir zamanlar orada sıvı suyun var olduğunu ve bilim adamlarının gezegende sıvı suyun en son ne zaman olduğunu belirlemelerini sağlayabilir.

Norveç, özellikle Åheim'dan Tafjord'a uzanan bir bölgede ve Sunnmore bölgesindeki Hornindal'dan Flemsoy'a kadar Avrupa'nın  başlıca olivin kaynağıdır. Endüstriyel kullanım için dünyada olivininin yaklaşık %50'si Norveç'te üretilmektedir.Norddal'daki Svarthammaren'de, 1920'den 1979'a kadar günlük üretim, 600 metrik tona kadar çıkarıldı.Olivin, Tafjord'daki hidroelektrik santrallerinin şantiyesinden de elde edilmiştir.Norddal belediyesindeki Robbervika'da 1984'ten beri açık ocak işletilmektedir.Karakteristik kırmızı renk, Raudbergvik (kırmızı kaya körfez) veya Raudnakken (kırmızı sırt) gibi "kırmızı" ile birkaç yerel isme yansıtılır.

1776 'da Hans Strom olivinin yüzeyindeki tipik kırmızı rengini ve içindeki mavi rengi açıkladı.Strom, norddal bölgesinde büyük miktarlarda olivinin ana kayadan kırıldığını ve bileme taşları olarak kullanıldığını yazdı.

Artan hava koşulları olarak  mineral reaksiyonlarla CO2'yi sekestre etmek için ucuz süreçler dünya çapında araştırılmaktadır.Olivin reaksiyonlarla uzaklaştırılması çekici bir seçenektir, çünkü yaygın olarak mevcuttur ve atmosferden (asit) CO2 ile kolayca reaksiyona girer.Olivin ezildiğinde, tane büyüklüğüne bağlı olarak birkaç yıl içinde tamamen hava alır.Bir litre yağ yakılarak üretilen tüm CO2, bir litreden daha az olivin ile tutulabilir.Reaksiyon ekzotermik fakat yavaştır.Elektrik üretmek ve reaksiyon tarafından üretilen ısıyı geri kazanmak için, büyük miktarda olivin termal olarak iyi izole edilmelidir.Reaksiyonun son ürünleri silikon dioksit, magnezyum karbonat ve az miktarda demir oksittir.

Olivin, çelik işlerinde dolomitin yerine kullanılır. Olivin ayrıca çelik endüstrisinde her bir çelik hattında çıkarılan bir tıpa görevi gören yüksek fırınları tıkamak için kullanılır.

Alüminyum döküm endüstrisi, alüminyumdaki nesneleri dökmek için olivin kumu kullanır.Olivin kumu, metalin taşınması ve dökülmesi sırasında kalıbı bir arada tutarken silika kumlarından daha az su gerektirir.

Finlandiya'da olivin, nispeten yüksek yoğunluğu ve tekrarlanan ısıtma ve soğutma altında hava koşullarına karşı direnci nedeniyle sauna sobaları için ideal bir kaya olarak pazarlanmaktadır.

İnce kesitte genellikle renksiz olarak gözlenir. Ancak Demir bakımından zengin olanlarında tepkime sonucu yeşilimsi sarı (X ve Z), turuncumsu sarı (Y) bir renk görmek mümkündür. Demirce zengin olivinler çok nadiren de olsa Alkali ve Asidik bileşimli hem hipabisal (yarı derinlik) hem de plütonik (derinlik) kayaçlarda görülür. Bazı Granitlerde, Riyolitlerde Obsidyenlerde ve trakitlerde fayalite rastlanmaktadır. Magmanın soğumasında ilk kristallendiği için çok çabuk bozunmaya uğrar. Hidrotermal alterasyona ve düşük dereceli metamorfizma etkilerine oldukça hassastır. Alterasyon ürünlerinden en önemlileri, serpantin ve iddingsittir. İddingisit, smektit klorit ve götit/hematit karışımı bir agregat olup kırmızımsı kahverengi renklerine sahiptir.

(010) ve (100) yüzeylerine göre birbirlerine dik iki yönde çok kötü gelişmiş dilinimlere sahiptir ayrıca ince kesitte daha çok düzgün olmayan çatlakların varlığı gözlenir.

Olivin grubu mineralleri Forsterit ve Fayalit uç bileşenlerinin sınırsız olarak karıştığı bir katı çözelti serisi oluştururlar. Ara türleri Krizolit, Hıyalosiderit, Hortonolit, Ferrohortonolit adını alırlar.

Olivin genellikle diyopsit ile karıştırılabilir. Ancak unutulmamalıdır ki diyopsit iyi gelişmiş bir dilinime sahiptir. Eğik sönme gösterir ve çift kırması daha zayıftır. Epidot sarımsı bir renge ve pleokroizmaya sahiptir.Dilinimi daha iyi gelişmiştir benzediği diğer mineraller Montisellit, Humit ve kondrodit gibi örnekler verebiliriz.

Diğer minerallerle karşılaştırıldığında baktığımız üzere Olivin madenciliği oldukça yeni bir sanayinin ham maddesi sayılır. Avrupa ve dünyanın gelişmiş ülkelerinde Olivin madeni son 20-25 yıldan beri demir çelik, döküm sektöründe gerek kimyasal gerek fiziksel özellikleri bakımında oldukça önemli bir mineral durumuna gelmiştir ve ilgi görmüştür.

Olivin gerek dünyadaki gelişmiş ülkelerin çevre ve sağlık konusundaki, iş ve çevre sağlığı yönünden tehdit altına girmesini ve zararlarını önlemek amacıyla düzenledikleri kanunlar ile serbest Silisyum içeren mineral ve ham maddelerin kullanımını kısıtlama ve yasaklama yoluna gitmeleri gerekse Olivinin alternatifi olan madenlerden daha düşük fiyata elde edilmesi nedeniyle olivin tüketimi küresel dünyada hızla artmaya başlamıştır. (Türkiye'de de 2009 yılında serbest silis içeren mineral ve ham maddelerin kullanılması sağlık bakanlığı tarafından yasaklanmıştır.) Olivin madeni bünyesinde serbest silis bulundurmaz.

Olivin'e genel bir terim olarak baktığımızda Fosterit (Mg2SiO4) ve Fayalit(Fe2SiO4)' in katı çözelti karışımlarını içeren orta silikat grubunu anlatmakla beraber % 85 fosterit içeren mineralleri tanımlamak için kullanılır.

Magnezyumlu Olivinler, çoğunlukla ultrabazik kayaçlar içerisinde bulunurlar. ultrabazik magmada ilk kristalleşen mineraller Olivinlerdir. UltraBazik kayaçlar içerisinde en fazla olivin dünitler içerisinde bulunur. Dünit içerisinde olivin miktarı %95,99 arasındadır. Dünitler genel olarak kütleler halinde bulunur.

Dünyada genel olarak sanayide kullanılan Olivinlerde MgO miktarının % 46'nın üzerinde Toplam demir oksitlerin miktarının da % 7-8 den fazla olmaması istenmektedir. Ayrıca SiO2 miktarının % 38-42 arasında, diğer Metaloksitlerin toplamının %3 den az ve kızdırma kaybının da % 2'yi geçmemesi istenmektedir.