פאיאליט

פאיאליט (Fayalite) הוא מינרל נזוסיליקטי (סיליקט במבנה דמוי איים) השייך לקבוצת האוליבין. נוסחת המבנה הכימי של פאיאליט טהור היא Fe2SiO4, והוא הקצה העשיר בברזל של האוליבין, שורת מינרלים איזומורפיים (כלומר תרכובות דומות בהרכבן), שבהן כמויות משתנות של מגנזיום וברזל. בקצה השני של השורה האיזומורפית מצוי הפורסטריט העשיר במגנזיום (Mg2SiO4). שורה איזומורפית נוספת קיימת בין הפאיאליט לטפרואיט (Mn2SiO4). יסודות נוספים כדוגמת ניקל, וסידן יכולים להחליף את המגנזיום והברזל באוליבין, אבל רק בכמויות זעירות כשהתופעה מתרחשת בטבע. להרכבים מסוימים של פאיאליט ניתנו בעבר שמות ייחודים, שנפסלו אחר כך על ידי האגודה הבינלאומית למינרלוגיה. הורטונוליט (Hortonolite) - שם שניתן באמצע המאה ה-19 למינרל שהרכבו נע מ-Fe1.5Mg0.5)2SiO4) ועד Mg1.5Fe0.5)2SiO4) (כלומר הוא בין פאיאליט לפורסטריט). המינרל קרוי על שם סילאס ר. הורטון (Silas R. Horton‏; 1881-1820), מינרלוג חובב ממדינת ניו יורק (מדינה). קנבליט (Knebelite) - שם שניתן במאה ה-19 למינרל שהרכבו נע מ-Fe1.5Mn0.5)2SiO4) ועד Mn1.5Fe0.5)2SiO4) (כלומר הוא בין פאיאליט לטפרואיט). המינרל קרוי על שם קרל לודוויג פון קנבל (Karl Ludwig von Knebel‏; 1834-1744), משורר ומתרגם גרמני. רופריט (Roepperite) – ניתן ב-1872 לפאיאליט שנמצא בסטרלינג היל שבניו ג'רזי. הרופריט מכיל בעיקר ברזל, אבל גם מגנזיום, מנגן ואבץ. המינרל קרוי על שם ויליאם רופר (William T. Roepper), שגילה את הגבישים השחורים של המינרל שנתיים לפני כן. כמו שאר המינרלים בקבוצת האוליבין הפאיאליט מתגבש במערכת האורתורומבית (חבורת סימטריות מרחבית Pbnm) כשהפרמטרים של תא היחידה הם: Å‏a=4.798‏, b=10.387Å‏, c=6.055Å. הפאיאליט מופיע בטבע בדרך כלל במקבצים גרגריים או חסרי צורה. גבישים מפותחים הם נדירים. צורתם פריזמות לוחיות שטוחות או דמויות תיבה, שפאותיהן מקווקוות, המסתיימות בפירמידה כפולה. גבישים תאומים נדירים, אבל כשהם מופיעים בשלושה (טרילינגים) נוצרת לעיתים צורת כוכב. הפאיאליט נשבר בצורת קונכייה. הקשיות של המינרל בינונית-גבוהה, 7-6.5 בסולם מוס, והמשקל הסגולי הוא בממוצע 4.4. אופטית המינרל הוא דו-צירי שלילי והוא ניחן בשבירה כפולה. מקדם השבירה של הפאיאליט נע בין 1.82ל-1.87, והוא ניחן בדיכרואיזם (עד כמה משתנה צבע המינרל בהתאם לזווית בה מסתכלים בו) חלש. מזווית אחת הוא נראה צהוב-כתום, חום-אדמדם ומשתי הזוויות האחרות הוא נראה צהוב חיוור. צבעם של גבישי הפאיאליט נע מצהוב חיוור, ענבר, ירוק צהבהב, חום ירקרק עד שחור (גוני ירוק בהירים מעידים על נוכחות מגנזיום שככל שריכוזו עולה יש להתייחס למינרל כאל פורסטריט). המינרל נתגלה לראשונה ב-1840 על ידי הכימאי הגרמני כריסטיאן גוטלוב גמלין (Christian Gottlob Gmelin‏; 1860-1792), וקרוי על שם המקום בו נתגלה, האי פאיאל (בפורטוגזית: ilha do Faial, באנגלית מתועתק שם האי כ-Fayal, ולכן תעתיק שם המינרל באנגלית הוא Fayalite) בקבוצת האיים האזוריים השייכים לפורטוגל. המינרל מצוי בסלעים הוולקנים המקומיים, אך הדוגמה עליה התבסס גמלין נלקחה כנראה מזיבורית של ספינה. בשל נקודת ההיתוך הגבוהה של הפאיאליט נעשה לעיתים שימוש בו בלבנים חסינות אש, וכחול לטש. גבישי פאיאליט, כמו מינרלים אחרים, נמכרים בחנויות לאספנים. הפאיאליט הוא מרכיב נפוץ בסלעי יסוד אולטרה-מאפיים כדוגמת אובסידיאן, ריוליט, טרכיט, פונוליט ובמחדרים של סיאניט שם הוא מצוי בלוויית מינרלים מקבוצת האמפיבול. בשל נקודת ההתכה הגבוה של האוליבין הוא המינרל הראשון המתגבש ראשון בשורת בואן, תחילה הפורסטריט ואחריו הפאיאליט. הפאיאליט מצוי גם בסלעים מותמרים של סלעים עשירים בברזל שעברו התמרה בחום בינוני. פאיאליט הוא מרכיב ראשי ב"תצורות ברזל מפוספס" שעברה התמרה. מקור נוסף לפאיאיליט הם מטאוריטים של ברזל וניקל שבהם יש דבישים גדולים של פאיאליט התופשים לעיתים 50% מנפח המטאוריט. בלחצים נמוכים הפאיאליט יציב בנוכחות קוורץ, לעומת זאת אוליבין המכיל מגנזיום אינו יציב, בשל התגובה אוליבין + קוורץ = אורתופירוקסן. ברזל מייצב את הצמד אוליבין + קוורץ. ניתן לחשב את המגבלות על הלחצים בהם נוצרת התערובת אוליבין + קוורץ על סמך התלות בהרכב האוליבין. פאיאליט יכול גם להגיב עם חמצן על מנת ליצור מגנטיט + קוורץ. שלושת המינרלים ביחד יוצרים את מאגר החמצן הקרוי "FMQ" (ראשי תיבות של פאיאליט, מגנטיט וקוורץ). בתגובה כימית זו נעשה שימוש בניסויי מעבדה על מנת לשלוט על פונקציית המצב החולף (fugacity) של החמצן. ניתן גם לעשות שימוש בתגובה זו על מנת לחשב את פונקציית המצב החולף של חמצן כפי שהוא נמדד במקבצים של מינרלים בתהליכי התמרה וביצירת סלעי יסוד. פאיאליט טהור הוא מינרל נדיר למדי. מקומות לדוגמה בהם ניתן למצוא את המינרל כוללים את מונטה סומה שסמוך להר הגעש וזוב שבמחוז קמפניה, שבאיטליה; מסביב לברוקן (Brocken) בהרי ההארץ בגרמניה; רפטסונד (Raftsund) שבנורווגיה; במחדרים של סאקרגארד (Skaergaard) ואילימאוסק (Ilimaussaq) בגרינלנד; בסטרלינג היל שבניו ג'רזי, באזור כיפת סנט פיטר (St. Peters Dom ) בסמוך לפסגת פייק (Pikes Peak) בקולורדו, ובצוק אובסידיאן (Obsidian Cliff) בפארק הלאומי ילוסטון בויומינג שבארצות הברית. בישראל ניתן למצוא פאיאליט בתצורת חתרורים (למשל בבקעת חתרורים מזרחית לערד). 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 אתר WebMineral מידע על המינרל, באתר Mindat (אנ') אתר Mineral Galleries אתר המינרלים של פרנקלין וסטרלינג היל שבניו ג'רזי פרויקט rruf פאיאליט, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) לרשימה המלאה ניתן להיעזר בקישור לאתר Mindat.