Форстерит

Форстерит (Mg2SiO4; најчесто скратено Fo; познат и како бел оливин) — е крајниот член богат со магнезиум од серијата цврсти раствори на оливин. Тој е изоморфен со железо-богатиот краен член, фајалит. Форстеритот кристализира во орторомпски кристален систем (просторна група Pbnm) со параметри на ќелијата a 4.75 Å (0.475 nm), b 10.20 Å (1.020 nm) и c 5.98 Å (0.598 nm).

Форстерит е поврзан со магматски и метаморфни карпи и е пронајден и во метеорити. Во 2005 година бил откриен и во прашина од комета вратена од сондата Стардаст. Во 2011 година бил забележан како ситни кристали во правливите облаци од гас околу ѕвездообразба.Spitzer sees crystal 'rain' in outer clouds of infant star, Whitney Clavin and Trent Perrotto, Physorg.com, May 27, 2011 . Accessed May 2011

Познати се два полиморфи на форстерит: вадслеит (исто така орторомпски) и рингвудит (изометричен, кубен кристален систем). И двата најчесто се познати од метеорити.

Перидот е скапоцената разновидност на форстеритниот оливин.

 Состав 
Чистиот форстерит е составен од магнезиум, кислород и силициум. Хемиската формула е Mg2SiO4. Форстерит, фајалит (Fe2SiO4) и тефроит (Mn2SiO4) се крајните членови на серијата на цврст раствор на оливин; други елементи како Ni и Ca ги заменуваат Fe и Mg во оливинот, но само во мали пропорции во природни појави. Други минерали како монтицелит (CaMgSiO4), редок калциум-богат минерал, ја делат структурата на оливин, но цврстиот раствор помеѓу оливин и овие минерали е ограничен. Монтицелит се среќава во контактно метаморфозирани доломити.

 Геолошка појава 
Оливинот богат со форстерит е најзастапениот минерал во плаштот над длабочина од околу ; пироксените се исто така важни минерали во овој горен дел од обвивката. Иако чист форстерит не се јавува во магматски карпи, дунит често содржи оливин со содржина на форстерит најмалку Mg-богата како  (92% форстерит – 8% фајалит); обичен перидотит содржи оливин типично најмалку Mg-богат како .Deer W.A., Howie R.A., and Zussman J. (1992). An introduction to the rock-forming minerals (2nd ed.). Harlow: Longman . Поради неговата висока точка на топење, кристалите на оливин се првите минерали што се таложат од магматска стопенка во процес на кумулат, често заедно со ортопироксени. Оливин богат со форстерит е чест кристализациски производ на од обвивката потекнатa магма. Оливинот во мафични и ултрамафични карпи обично е богат со форстеритниот краен член.

Форстерит се јавува и во доломитски мермер кој настанува од метаморфизмот на магнезиум-богати варовник и доломит. Речиси чист форстерит се јавува во некои метаморфозирани серпентинити. Оливинот богат со фајалит е многу поредок. Речиси чист фајалит е минорна состојка во некои карпи слични на гранит, и е главна состојка на некои метаморфни слоевити железни формации.

 Структура, формирање и физички својства 

Форстеритот главно се состои од анјонот SiO44− и катјонот Mg2+ во моларен однос 1:2. Силициумот е средишниот атом во анјонот SiO44−. Секој атом на кислород е поврзан со силициумот со единечна ковалентна врска. Четирите атоми на кислород имаат делумен негативен полнеж поради ковалентната врска со силициумот. Затоа, атомите на кислород треба да бидат оддалечени еден од друг за да се намали одбивната сила меѓу нив. Најдобрата геометрија за намалување на одбивањето е тетраедарска форма. Катјоните заземаат две различни октаедарски позиции, M1 и M2, и формираат јонски врски со силикатните анјони. Местоположбата M2 е поголема и порегуларна од M1 како што е прикажано на Сл. 1. Пакувањето во структурата на форстерит е густо. Просторната група на оваа структура е Pbnm, а точкестата група е 2/m 2/m 2/m што е орторомпска кристална структура.

Оваа структура на форстерит може да формира целосен цврст раствор со замена на магнезиумот со железо. Железото може да формира два различни катјони, Fe2+ и Fe3+. Јонот на железо(II) има ист полнеж како јонот на магнезиум и има многу сличен јонски радиус. Следствено, Fe2+ може да го замени јонот на магнезиум во структурата на оливин.

Еден од важните фактори што може да го зголеми уделот на форстерит во серијата на цврст раствор на оливин е односот на јоните на железо(II) и железо(III) во магмата. Кога јоните на железо(II) оксидираат и стануваат железо(III), јоните на железо(III) не можат да формираат оливин поради нивниот 3+ полнеж. Појавата на форстерит поради оксидација на железото била забележана кај сромболен вулкан во Италија. Кога вулканот избувнал, гасови и летливи компоненти излегле од магматската комора. Температурата на кристализација на магмата се зголемила со излегувањето на гасовите. Бидејќи јоните на железо(II) биле оксидирани во магмата на Стромболи, имало малку железо(II) достапно за формирање на железо-богат оливин (фајалит). Затоа, кристализираниот оливин бил Mg-богат, и биле формирани магматски карпи богати со форстерит.

Под висок притисок, форстерит претрпува фазен премин во вадслеит; под условите што владеат во горната обвивка на Земјата, оваа преобразба се случува при притисоци од околу 14–15 GPa.D. C. Presnall (1995): Phase diagrams of Earth-forming minerals. In: Mineral Physics & Crystallography — A Handbook of Physical Constants, ed. by T. J. Ahrens, AGU Reference Shelf vol. 2, American Geophysical Union, Washington, D.C., pp. 248–268 Во експерименти под висок притисок, преобразбата може да се одложи така што форстерит може да остане метастабилен при притисоци до речиси 50 GPa (види сл.).

Прогресивниот метаморфизам помеѓу доломит и кварц реагира за да формира форстерит, калцит и јаглерод диоксид:

 2CaMg(CO3)2 + SiO2 -> Mg2SiO4 + 2CaCO3 + 2CO2

Форстерит реагира со кварц за да го формира ортопироксен минералот енстатит во следната реакција:

Mg2SiO4 + SiO2 -> 2MgSiO3

 Откривање и име 

Форстерит првпат бил опишан во 1824 година за појава кај Монте Сома, Везув, Италија. Бил именуван од Арман Леви во 1824 година по англискиот природонаучник и колекционер на минерали Адолар Џејкоб Форстер.http://minrec.org/labels.asp?colid=726  Mineralogical Record, Biographical Archive.

 Примени 
Форстерит моментално се проучува како потенцијален биоматеријал за импланти поради неговите супериорни механички својства.

 Наводи 

Категорија:Орторомпски минерали
Категорија:Незосиликати
Категорија:Минерали на магнезиумот