גדוליניט

גדוליניט הוא שם קיבוצי של שני מינרלים נזוסיליקטיים (סיליקטים במבנה דמוי איים). שניהם מכילים בריליום וברזל וכן צריום ואיטריום בכמויות משתנות, כאשר המינרל המכיל בעיקר צריום מכונה "גדוליניט-(Ce)", והמינרל המכיל בעיקר איטריום מכונה "גדוליניט-(Y)". בשני המינרלים יכולים להשתתף גם עפרות נדירות כדוגמת לנתן, נאודימיום ואף סקנדיום. הגדוליניט שייך לקבוצת המינרלים הקרויה על שמו "קבוצת הגדוליניט" (הקרויה לעיתים גם קבוצת הדטוליט על שם המינרל דטוליט או קבוצת הדטוליט/גדוליניט). נוסחת המבנה הכימי המצומצמת של "גדוליניט-(Ce)" היא Ce2Fe2+Be2Si2O10, ושל "גדוליניט-(Y)" היא Y2Fe2+Be2Si2O10. קבוצת הגדוליניט, הקרויה על שם הגדוליניט, היא קבוצה של מינרלים המאופיינים במבנה המשלב יריעות הבנויות מארבעונים של סיליקה (Sio4) ושל בוראט (B(O,OH)4) או של תחמוצת הבריליום, כשבין היריעות מחברים קטיונים מתכתיים. הקטיונים במקרה של הגדוליניט הם ברזל, ועפרות נדירות כדוגמת איטריום וצריום. הגדוליניט מתגבש במערכת המונוקלינית, חבורת סימטריות נקודתית "מונוקלינית רגילה" 2 / m   {\displaystyle 2/m\ } , כאשר חבורת הסימטריות המרחבית של "גדוליניט-(Y)" היא P21/a, וחבורת הסימטריות המרחבית של "גדוליניט-(Ce)" היא P21/c. הפרמטרים של תא היחידה של "גדוליניט-(Y)" הם: Å‏a=10‏, b=7.565Å‏, c=4.768Å, וגודל זווית β הוא 90.31°, ושל "גדוליניט-(Ce)" הם: Å‏a=4.82‏, b=7.58Å‏, c=10.01Å, וגודל זווית β הוא 90.47° (לאחר חימום ב-700° והתגבשות מחדש). הגדוליניט מופיע בטבע בדרך כלל כמסה חסרת צורה. הגבישים פריזמתיים דקים באורך של עד עשרים וחמישה סנטימטרים ("גדוליניט-(Y)") או עד שני סנטימטרים ("גדוליניט-(Ce)"), בחתך רוחב דמוי יהלום המסתיימים בכיפה משופעת. "גדוליניט-(Ce)" מכיל תוריום, יסוד רדיואקטיבי, ולכן גם המינרל רדיואקטיבי (יותר מ-70 Bq לגרם). הרדיואקטיביות הורסת את המבנה הגבישי של המינרל, תופעה המכונה מטאמיקטיזציה, ולכן מופיע המינרל כגוש אמורפי מרובה סדקים. הגדוליניט נשבר באופן בלתי שווה עד דמוי קונכייה. הקשיות של המינרל בינונית-גבוהה, 7.5-6 בסולם מוס, והמשקל הסגולי הוא בממוצע 4.4. אופטית ה"גדוליניט-(Y)" הוא דו-צירי חיובי, בעוד שהרס הגביש ב"גדוליניט-(Ce)" בשל תופעת המטאמיקטיזציה גורם לו להיות איזוטרופי. מקדם השבירה של ה"גדוליניט-(Y)" נע בין 1.77 ל-1.82, ושל ה"גדוליניט-(Ce)" הוא 1.78. צבעם של גבישי הגדוליניט הוא שחור בלבד ("גדוליניט-(Ce)") או שחור, שחור-ירקרק, חום או ירוק ("גדוליניט-(Y)"), כאשר בגוון שחור הגבישים אטומים, ובשאר הגוונים הם שקופים עד שקופים למחצה. המינרל איננו פלואורסצנטי. המינרל נתגלה לראשונה ב-1787 במחצבה ליד הכפר איטרבי (Ytterby) באי רסארה (Resarö) (כיום חלק מהארכיפלג של סטוקהולם) שבשוודיה על ידי קרל אקסל ארהניוס (Carl Axel Arrhenius‏, 1824-1757), קצין צבא שוודי שהיה גם כימאי במשרה חלקית. בתחילה חשב ארהניוס שהמינרל הבלתי מוכר השחור והכבד שמצא מכיל טונגסטן, יסוד שנתגלה ארבע שנים קודם לכן. לכן שלח ארהניוס דגימות של המינרל החדש, אותו כינה "איטרביט" על שם הכפר, לכימאים שונים לאנליזה נוספת. ב-1789 זיהה המינרלוג והכימאי הפיני יוהאן גדולין (Johan Gadolin‏, 1852-1760), ששהה אז באקדמיית אובו, תחמוצת של יסוד חדש בתוך המינרל ופרסם את תוצאותיו ב-1794. ב-1797 אימת הכימאי השוודי אנדרס גוסטף אקברג (Anders Gustaf Ekeberg‏ 1813-1767) את תוצאות האנליזה של גדולין, וקרא לתחמוצת החדשה איטריה (yttria). משום כך מקובל לזהות את גדולין כמי שגילה את היסוד איטריום. בדיעבד התברר כי באנליזה שערך גדולין למינרל הוא החמיץ הזדמנות לזהות יסוד נוסף. היסוד אותו זיהה גדולין בטעות כאלומיניום התברר אחר כך כבריליום, יסוד שזוהה זמן קצר אחר כך ב-1798. בשנים שבאו אחר כך התברר כי התחמוצת המכונה איטריה היא בעצם אוסף של תחמוצות של יסודות נוספים. בפועל נתגלו במינרל שבעה יסודות חדשים, ארבעה מהם קרויים על שם הכפר שלידו נתגלה המינרל: איטריום, איטרביום, ארביום וטרביום. מכיוון שהתברר שאיטריה איננה תחמוצת אחת, אלא אוסף של תחמוצות, קרא הכימאי הגרמני היינריך מרטין קלפרות (Martin Heinrich Klaproth‏, 1817-1743) במאמר מ-1802 למינרל המכיל את התחמוצות בשם גדוליניט על שם גדולין. על שמו של גדולין קרוי גם היסוד גדוליניום שאת התחמוצת שלו הצליח הכימאי השווייצרי ז'אן שארל גליסארד דה מרינאק (Jean Charles Galissard de Marignac‏ 1894-1817) לזהות ב-1880 מתוך דגימה של גדוליניט. הגדוליניט משמש כמקור להפקת עפרות נדירות. כמו כן כיוון ש"הגדוליניט-(Y)" יוצר לעיתים גבישים פריזמתיים ארוכים בעלי חתך רוחב דמוי יהלום שגונם ירוק והם בעלי ברק, הוא מבוקש כמינרל במכירה לאספנים, למרות היותו נדיר. הגדוליניט נוצר בהתמרה של מגע בעורקים בפגמטיטים של סיאניט או גרניט עשירים בעפרות נדירים לאורך נקודות מגע בין בזלת למונזוניט. הגדוליניט הוא מינרל נדיר למדי. מקומות בהם ניתן למצוא "גדוליניט-(Y)" כוללים את המחצבה ליד הכפר איטרבי (Ytterby) באי ראסרה (Resarö) (כיום חלק מהארכיפלג של סטוקהולם) (המקום בו נתגלה המינרל לראשונה), ובקולסבה (Kolsva) שבמחוז וסטמנלנד (Västmanland) בשוודיה; באי הידרה (Hidra) - חלק מפלקפיורד (Flekkefjord), ובאיוולנד (Iveland) שבמחוז מזרח אגדר שבנורווגיה; בפיץ בלס (Piz Blas) בקנטון טיצ'ינו שבשווייץ; בחצי האי קולה ברוסיה; בפגמטיט של קליר קריק (Clear Creek) במחוז ברנט (Burnet) בטקסס, וסמוך להקברי (Hackberry), במחוז מוהאבי באריזונה שבארצות הברית; ובלאפסבורו (Loughborough) במחוז פרונטנק (Frontenac) שבפרובינציית אונטריו שבקנדה. מקומות בהם ניתן למצוא "גדוליניט-(Ce)" כוללים את בואר (Buer) - תשעה קילומטרים דרום מזרחית לסקיין (Skien), באזור ביורקדלן (Bjørkedalen) במחוז טלמרק, ובמחצבת בקן (Bakken), טוודלן (Tvedalen) שבנורווגיה; ובטאוורה במחוז גיפו באי הונשו שביפן. אתר WebMineral "גדוליניט-(Y)" אתר WebMineral "גדוליניט-(Ce)" אתר Mindat "גדוליניט-(Y)" אתר Mindat "גדוליניט-(Ce)" אתר Mineral Galleries פרויקט rruff "גדוליניט-(Y)" פרויקט rruff "גדוליניט-(Ce)" T.V. Segalstad and A.O. Larsen, Gadolinite-(Ce) from Skien, southwestern Oslo region, Norway, מקור: American Mineralogist, 63 עמ' 195-188, 1978 Jun Ito and Stefan.S. Hafner, Synthesis and study of gadolinites, מקור: American Mineralogist, 59 עמ' 708-700, 1974 R. Miyawaki, I. Nakai, and K. Nagashima, A refinement of the crystal structure of gadolinite, מקור: American Mineralogist, 69 עמ' 953-948, 1984 לרשימה המלאה ניתן להיעזר בקישור לאתר Mindat.