פורסטריט

פורסטריט הוא מינרל נזוסיליקטי (סיליקט במבנה דמוי איים) השייך לקבוצת האוליבין. נוסחת המבנה הכימי של פורסטריט טהור היא Mg2SiO4, והוא הקצה העשיר במגנזיום של האוליבין, שורת מינרלים איזומורפיים (כלומר תרכובות דומות בהרכבן), שבהן כמויות משתנות של מגנזיום וברזל. בקצה השני של השורה האיזומורפית מצוי הפאיאליט העשיר בברזל (Fe2SiO4). שורה איזומורפית נוספת קיימת בין הפורסטריט לטפרואיט (Mn2SiO4). יסודות נוספים כדוגמת ניקל, וסידן יכולים להחליף את המגנזיום והברזל באוליבין, אבל רק בכמויות זעירות כשהתופעה מתרחשת בטבע. למינרלים כדוגמת מונטיצ'ליט (CaMgSiO4), מינרל נדיר העשיר בסידן יכול להיות מבנה דומה לאוליבין, אלא ששורה איזומורפית בין אוליבין ומינרלים אחרים אלו מוגבלת. מונטיצ'ליט מצוי בדולומיט שעבר התמרת מגע. הפורסטריט מתגבש במערכת האורתורומבית (חבורת סימטריות מרחבית Pbnm) כשהפרמטרים של תא היחידה הם: Å‏a=4.75‏, b=10.20Å‏, c=5.98Å. לפורסטריט יש שני פולימורפים מוכרים: ודסלייט (wadsleyite, נתגלה ב-1983), שגם מבנהו אורתורומבי, ורינגוודיט (ringwoodite, נתגלה ב-1969), שמבנהו איזומטרי. שני הפולימורפים נתגלו במטאוריטים. פרידוט הוא סוג של פורסטריט בעל גוון ירוק. עומק הצבע הירוק תלוי בכמות ברזל הכלולה במבנה הגביש, ומשתנה מצהוב-ירוק לצבע זית לירוק חום במקצת. הפרידוט בעל הצבע הנאה ביותר מכיל פחות מ-15% ברזל וכולל יסודות קורט של ניקל וכרום. בניסיון להגדיל את שיווקו יש צורפים המשווקים את הפרידוט תחת השם המסחרי "אזמרגד של ערב" (Evening Emerald), אבל לעומתם יש המכנים בלעג את הפרידוט "אזמרגד לעניים" (לאזמרגד יש גוון ירוק כהה בהשוואה לגוון הירוק צהבהב של הפרידוט). הפורסטריט מופיע בטבע בדרך כלל במקבצים גרגיריים או חסרי צורה. גבישים מפותחים הם נדירים. גודלם עד 17 ס"מ, וצורתם פריזמות לוחיות שטוחות או דמויות תיבה, שפאותיהן מקווקוות, המסתיימות בפירמידה כפולה. גבישים תאומים נדירים, אבל כשהם מופיעים בשלושה (טרילינגים) נוצרת לעיתים צורת כוכב. הפורסטריט נשבר בצורת קונכייה. הקשיות של המינרל בינונית-גבוהה, 7 בסולם מוס, והמשקל הסגולי הוא בממוצע 3.2. אופטית המינרל הוא דו-צירי והוא ניחן בשבירה כפולה. מקדם השבירה של הפורסטריט נע בין 1.64ל-1.71. גבישי הפורסטריט הם לפעמים שקופים לחלוטין וחסרי צבע, אבל בדרך כלל הם מופיעים בגוונים של ירוק בהיר, צהוב, ירוק צהבהב ולבן. המינרל נתגלה לראשונה ב-1824 בהר סומה שסמוך להר הגעש וזוב שבמחוז קמפניה, שבאיטליה. את השם למינרל נתן המינרלוג הצרפתי יהודי ארמן לוי באותה שנה על שם ג'ייקוב פורסטר (Adolarius Jacob Forster ‏1806-1739), מינרלוג חובב, אספן וסוחר במינרלים. פורסטר אסף בחייו אוסף עשיר של מינרלים אותו הוריש לאחיינו הנרי היולנד (John Henry Heuland, על שמו היולנדיט) שהגדיל את האוסף ואז מכר אותו. ב-1820 ביקש היולנד מלוי למיין ולקטלג את אוסף המינרלים שפורסטר החל בבנייתו. לוי קרא למינרל על שם פורסטר בשל "תרומותיו לקידום המינרלוגיה על ידי אוספיו הנרחבים בענף זה של המדע". כמה מקורות טוענים בטעות כי המינרל קרוי על שם המינרלוג וחוקר הטבע הגרמני "יוהאן רינהולד פורסטר" (Johann Reinhold Forster‏ 1798-1729). פורסטריט בנוי בעיקר מהאניון SiO2-4 והקטיון Mg2+. צורן הוא האטום המרכזי באניון SiO2-4. כל אטום חמצן קשור לאטום הצורן בקשר קוולנטי בודד. לארבעת אטומי החמצן יש מטען חשמלי שלילי שיורי בשל הקשר הקוולנטי עם הצורן. לכן אטומי החמצן חייבים להתרחק האחד מהשני על מנת לצמצם את כוח הדחייה שביניהם. הגאומטריה הטובה ביותר לצמצם את הדחייה עד למינימום היא צורת הארבעון. הקטיונים תופשים אחד משני אתרים שונים המסומנים באיור שמשמאל כ-M1 ו-M2 כשהם יוצרים קשר יוני עם מולקולות הסיליקט. M1 ו-M2 שונים במידת מה. אתר M2 גדול וסדיר יותר מ-M1 כפי שמופגן באיור שמשמאל. האריזה במבנה הפורסטריט היא דחוסה. חבורת הסימטריות המרחבית היא Pbnm וחבורת הסימטריות הנקודתית היא 2/m 2/m 2/m (מערכת גבישית אורתורומבית). מבנה זה של הפורסטריט יכול ליצור תמיסה מוצקה מלאה על ידי החלפת המגנזיום בברזל. ברזל מסוגל ליצור שני סוגי קטיונים שונים: Fe+2, ו-Fe+3. ליון הברזל בערכיות 2 יש מטען חשמלי זהה לזה של יון המגזיום וקוטרו דומה מאוד לזה של המגנזיום. עקב כך יכול הקטיון Fe+2 להחליף את קטיון המגנזיום באוליבין. אחד הגורמים החשובים שיש להגדלת חלקו של הפורסטריט בתמיסה המוצקה של האוליבין היא היחס שבין יוני הברזל בערכיות 2+ ליוני הברזל בערכיות 3+ במגמה. כאשר יוני הברזל בערכיות 2 מתחמצנים והופכים ליונים בערכית 3, לא יכולים יוני הברזל בערכיות 3 ליצור אוליבין בשל המטען החשמלי החיובי הגדול יותר. היווצרות פורסטריט כתוצאה מהתחמצנות הברזל נתגלתה בהר הגעש סטרומבולי. כאשר נבקע הר הגעש, נמלטו גזים ויסודות קלים מתא המגמה. הטמפרטורה של התגבשות המגמה עלתה כשהגזים נמלטו. מכיוון שבמגמה של סטרומבולי התחמצנו יוני הברזל בערכיות 2, נותרו מעט מאוד יוני ברזל כאלו על מנת ליצור אוליבין. מכאן שהאוליבין שהתגבש היה עשיר במגנזיום ונוצרו סלעי יסוד עשירים בפורסטריט. בשל נקודת ההיתוך הגבוהה של הפורסטריט נעשה לעיתים שימוש בו בלבנים חסינות אש, כחול לטש, וכעפרה של מגנזיום. הסוג המכונה פרידוט הוא אבן חן ירוקה. לעיתים קרובות מוצאים גבישים גדולים של פורסטריט במטאוריטים של ברזל-ניקל. נוהגים לנסר מהמטאוריטים פיסות דקות, ללטש אותן ולמכור את התוצאה המוגמרת. לפיסות כאלו יש ברק של פלדה מלוטשת המשובצת בגבישים שקופים בצבע ירוק באיכות של אבן חן. לעיתים מחלצים גבישי הפורסטריט ממטאוריט על מנת לחתוך אותם כאבני חן. גבישי פורסטריט, כמו מינרלים אחרים, נמכרים בחנויות לאספנים. הפורסטריט מצוי בדרך כלל בסלעי יסוד ובסלעים מותמרים ונמצא גם במטאוריטים. ב-2005 הוא גם נמצא באבק שבשביט שהוחזר לכדור הארץ על ידי הגשושית סטארדאסט. בשל נקודת ההתכה הגבוה של הפורסטריט הוא המינרל הראשון המתגבש ראשון בשורת בואן, והפאיאליט אחריו. אוליבין עשיר בפורסטריט הוא המינרל הנפוץ ביותר במעטפת כדור הארץ בעומקים של עד 400 קילומטרים מנקודת ההשקה עם קרום כדור הארץ. פירוקסנים גם הם מינרלים חשובים בחלק עליון זה של המעטפת. אף על פי שסלעי יסוד אינם מכילים פורסטריט טהור, דוניט לעיתים קרובות מכיל פורסטריט עם תכולת מגנזיום גבוהה כדי Fo92 ‏(92% פורסטריט, 8% פאיאליט). הפרידוטיט הנפוץ מכיל אוליבין עשיר במגנזיום עד כדי Fo88. אוליבין בסלעים מאפיים ואולטראמאפייים הוא בדרך כלל עשיר בפורסטריט. מכיוון שקוורץ הוא בין מינרלים האחרונים להתגבש בשורת בואן לא ימצא קוורץ יחד עם פורסטריט. יותר מכך פורסטריט מגיב עם קוורץ על מנת ליצור את המינרל אנסטטיט בתגובה הכימית הבאה M g 2 S i O 4 + S i O 2 ⟶ 2 M g S i O 3 {\displaystyle \mathrm {Mg_{2}SiO_{4}+SiO_{2}\;\longrightarrow \;2MgSiO_{3}} } אנסטטיט ⟶ {\displaystyle \longrightarrow } קוורץ + פורסטריט ניתן למצוא פורסטריט גם בשיש דולומיטי שמקורו בהתמרה של אבני גיר עשירות במגנזיום ודולומיטים. פורסטריט טהור כמעט לחלוטין נוצר בכמה סרפנטיניטים מותמרים. אוליבין עשיר בפאיאליט נפוץ פחות. פאיאליט טהור כמעט לחלוטין הוא מרכיב שולי בכמה סלעים דמויי גרניט, והוא מרכיב ראשי ב"תצורות ברזל מפוספס" שעברה התמרה. הפורסטריט הוא מינרל נפוץ למדי. מקומות בהם ניתן למצוא את גבישי מינרל מפותחים כוללים את הר סומה שסמוך להר הגעש וזוב שבמחוז קמפניה, שבאיטליה (המקום בו נתגלה המינרל לראשונה). גבישים גדולים יש במסיב קובדור בחצי האי קולה ובזלאטוסט והר איטקול, בהרי אורל ברוסיה. כמו כן בפורסטברג שבחבל הרי האייפל בגרמניה. גבישים באיכות של אבני חן בספט, כ-24 ק"מ צפונית מזרחית לנארן, שבפקיסטן, וכן בקבוצת האיים זגברגד המכונים גם "האי של יוחנן הקדוש" (כיום זבירגט בים האדום מול חופי מצרים). היוונים קראו לאי טופאזיוס (יוונית "לחפש", רמז לעובדה שהיה קשה לאתר את האי) ועל שמו לפורסטריט שבאי (סוג של פרידוט) "טופזיון" (המקור לשם האבן טופז שהיא כיום סוג אחר של אבן חן). מדיה וקבצים בנושא פורסטריט בוויקישיתוף אתר WebMineral אתר Mindat אתר Mineral Galleries פרויקט rruf הר געש קדום שפסגתו קרסה לפני כ-18 אלף שנה בפעילות געשית ובמרכז המכתש שנוצר צמח החרוט הגעשי הצעיר יותר של הר הגעש וזוב Jacob Forster (1739- 1806) and his connections with forsterite and palladium, Clifford Frondel מאמר מה-Mineralogy Magazine גיליון 38, עמ' 545–550, שנת 1972 Mineralogical Record, Biographical Archive Iishi, K. (1978). Lattice Dynamics of Forsterite. American Mineralogist, 63, 1198 – 1208 Keppla, O. J, & Wood, B. J. Thermochemistry of forsterite- fayalite olivine solutions. Geochimica et Cosmochimica Acta, 45, 529- 534 Wilson, M, Condliffe, E, Cortes, J. A, & Francalanci, L. (2006). The Occurrence of Forsterite and Highly oxidizing conditions in Basaltic Lavas from Stromboli Volcano, Italy. Journal of Petrology, 47, 1345- 1373 Lauretta, Ds, Keller, LP, & Messenger, S. (2005). Supernova Olivine from Cometary Dust. Science, 309, 737-741 Kushiro, I. The System Forsterite- Diopside- Silica with and without Water at High Pressure, American Journal of Science, 267, 269-294 Deer, W. A., Howie, R. A., and Zussman, J. (1992). An introduction to the rock-forming minerals (2nd ed.). Harlow: Longman ISBN 0-582-30094-0 Tormmsdof, V. (1966). Progressive Metamorphose kieseliger Karbonatgesteine in den Zentralalpen zwischen Bernina und Simplon. Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen=Bulletin Suisse de Mineralogie et Petrographie, 46, 431-460 לרשימה המלאה ניתן להיעזר בקישור לאתר Mindat.