Оливин

Минералот оливин — магнезиум железен силикат со хемиска формула . Тоа е вид на незосиликат или ортосиликат. Примарна компонента на горниот мантил на Земјата, е вообичаен минерал во подземјето на Земјата, но брзо се распаѓа на површината. Оливинот има многу намени, како што е скапоцениот камен перидот (или хризолит), како и индустриски употреби како што се процесите на обработка на метали.
Односот на магнезиум кон железо се менува помеѓу двата крајни елементи од серијата цврсти раствори: форстерит (Mg-краен елемент: ) и фајалит (Fe-краен член: ). Составите на оливин најчесто се изразуваат како моларни проценти на форстерит (Fa) и/или фајалит (Fa) (на пр Fo<sub>70</sub>Fa<sub>30</sub>, или само Fo<sub>70</sub> со имплицирано Fa<sub>30</sub>). Температурата на топење на форстеритот е невообичаено висока при атмосферски притисок, речиси , додека кај фајалитот е многу пониска – околу . Температурата на топење варира непречено помеѓу двата крајни елементи, како и другите својства. Оливинот вклучува само мали количини на елементи освен кислород (O), силициум (Si), магнезиум (Mg) и железо (Fe). Манганот (Mn) и никелот (Ni) најчесто се дополнителните елементи присутни во највисоки концентрации.
Оливинот го дава своето име на групата минерали со поврзана структура (оливинска група) – што вклучува тефроит (Mn<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>)<sub>)</sub>, монтичелит (CaMgSiO<sub>4</sub><sub>)</sub>, ларнит (Ca<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>)</sub> и кирштајнит (CaFeSiO<sub>4</sub>) (честопати се пишува и киршштајнит ).
Кристалната структура на Оливин вклучува аспекти на орторомпска P -Бравеова решетка, кои произлегуваат од тоа што секоја единица на силициум диоксид (SiO<sub>4</sub>) е споена со метални двовалентни катјони, при што секој кислород во SiO<sub>4</sub> е врзан за три метални јони. Има шпинел -слична структура на магнетит, но користи еден квадривалент и два двовалентни катјони M<sub>2</sub><sup>2+</sup> M<sup>4+</sup>O<sub>4</sub> наместо два тривалентни и еден двовалентен катјони.
1 Идентификација и парагенеза
Оливинот е именуван според неговата типична маслинесто-зелена боја, кое е резултат на никелот, иако може да се промени во црвеникава боја од оксидацијата на железото.
Проѕирниот оливин понекогаш се употребува како скапоцен камен наречен перидот (''péridot'', францускиот збор за оливин). Исто така се нарекува хризолит (од грчките зборови за злато и камен), иако ова име денес ретко се користи во англискиот јазик. Некои од најдобрите оливини со квалитет на скапоцен камен се добиени од тело од мантилни карпи на островот Забаргад во Црвеното Море.
Оливинот се јавува и во мафичните и во ултрамафичните магматски карпи и како примарен минерал во одредени метаморфни карпи. Оливинот богат со магнезиум кристализира од магма која е богата со магнезиум и ниска со силициум диоксид. Таа магма кристализира во мафични карпи како што се габро и базалт. Ултрамафичните карпи обично содржат значителен оливин, а оние со содржина на оливин од над 40% се опишани како перидотити. Дунитот има содржина на оливин од над 90% и веројатно е кумулат формиран со кристализирање и таложење на оливин од магма или од венски минерал што ги обложува магматските канали. Оливинот и структурните варијанти под висок притисок сочинуваат над 50% од горниот мантил на Земјата, а оливинот е еден од најчестите минерали на Земјата по волумен. Метаморфизмот на нечист доломит или други седиментни карпи со висока содржина на магнезиум и ниска содржина на силициум диоксид, исто така, произведува оливин или форстерит богат со магнезиум.
Оливин фајалит богат со железо е релативно многу поретко распространет, но се јавува во магматски карпи во мали количини кај ретки гранити и риолити, а екстремно богатиот со железо оливин може стабилно да постои со кварц и тридимит. Спротивно на тоа, оливинот богат со магнезиум не се јавува стабилно со силициумски минерали, бидејќи би реагирал со нив за да формира ортопироксен ).
Оливинот богат со магнезиум е стабилен на притисоци еквивалентни на длабочина од околу 410 километри во рамките на Земјата. Бидејќи се смета дека е најзастапен минерал во Земјината обвивка на помали длабочини, својствата на оливинот имаат доминантно влијание врз реологијата на тој дел од Земјата, а со тоа и врз цврстиот тек што ја движи тектониката на плочите . Експериментите документираат дека оливинот при висок притисок (12 GPa, притисокот на длабочина од околу 360 километри) може да содржи барем околу 8900 делови на милион (тежина) вода, и дека таквата содржина на вода драстично го намалува отпорот на оливинот кон протокот на цврста материја. Покрај тоа, бидејќи оливинот е толку изобилен, повеќе вода може да се раствори во оливинот од мантија отколку што е содржано во океаните на Земјата.
Оливинската борова шума (растителна заедница) е единствена која се наоѓа во Норвешка. Ретка е и се среќава на суви оливински гребени во фјордските области Сунмор и Нордфјорд.<ref>Ernst, W. G. ''Earth Materials''.
Податотека:Papakolea_Beach_sand_high_mag_052915.jpg|алт=Olivine grains that eroded from lava on Papakolea Beach, Hawaii| Зрна од оливин кои еродирале од лава на плажата Папаколеа, Хаваи
Податотека:Peridot_in_basalt.jpg|алт=Light green olivine crystals in peridotite xenoliths in basalt from Arizona| Светлозелени кристали на оливин во перидотитни ксенолити во базалт од Аризона
Податотека:Lunar_Olivine_Basalt_15555_from_Apollo_15_in_National_Museum_of_Natural_History.jpg|алт=Olivine basalt from the Moon, collected in 1971 by the crew of Apollo 15| Оливински базалт од Месечината, собран во 1971 година од екипажот на Аполо 15
Податотека:Forsterite-158776.jpg|алт=Bright green olivine from Pakistan, showing chisel termination and silky luster| Светло зелен оливин од Пакистан
Податотека:Lava_-_Olivine_-_Azores.jpg|алт=Olivine in lava from the Azores| Оливин во лава од Азорските Острови
1.1 Вонземски појави
Оливин богат со магнезиум бил откриен и во метеорити, на Месечината и Марс,, кои паѓаат како ѕвезди, како и на астероидот 25143 Итокава. Ваквите метеорити вклучуваат хондрити, збирки на остатоци од раниот Сончев Систем ; и паласити, мешавини од железо-никел и оливин. Се претпоставува дека ретките астероиди од типот А имаат површина доминирана од оливин.
Спектралниот потпис на оливин бил забележан во остаточните дискови околу младите ѕвезди. Опашките на кометите (кои се формирале од остаточните дискови околу младото Сонце) често имаат спектрален потпис на оливин, а присуството на оливин е потврдено во примероци од комета од вселенското летало „Стардаст“ во 2006 година. Оливин сличен на комета (богат со магнезиум) бил откриен и во планетезималниот појас околу ѕвездата Бета Сликар.
2 Кристална структура
Минералите во оливинската група кристализираат во орторомпскиот кристален систем (просторна група P ''bnm'') со изолирани силикатни тетраедри, што значи дека оливинот е незосиликат. Структурата може да се опише како хексагонална, тесно спакувана низ од кислородни јони, при што половина од октаедарските места се опфатени со магнезиумски или железни јони и една осмина од тетраедарските места се опфатени со силициумски јони.
Постојат три различни места на кислород (означени со O1, O2 и O3 на сликата), две различни места на метал (M1 и M2) и само едно различно место на силициум. O1, O2, M2 и Si се наоѓаат на огледални рамнини, додека M1 постои на инверзивна средина. O3 лежи во општа положба.
3 Полиморфи со висок притисок
На високи температури и притисоци кои се наоѓаат на длабочина во Земјата, структурата на оливинот повеќе не е стабилна. Под длабочини од околу 410 километри, оливинот претрпува егзотермен фазен премин кон соросиликат, вадслејт и, на околу 520 километри длабочина, вадслејт се преобразува егзотермно во рингвудит, кој има шпинелна структура. На длабочина од околу 660 километри, рингвудит се распаѓа во силикатен перовскит ) и феропериклаза ) во ендотермна реакција. Овие фазни преобразби доведуваат до дисконтинуирано зголемување на густината на Земјината обвивка што може да се набљудува со сеизмички методи. Се смета дека тие исто така влијаат на динамиката на конвекцијата на обвивката, бидејќи егзотермните премини го засилуваат протокот преку фазната граница, додека ендотермната реакција го попречува.
Притисокот под кој се случуваат овие фазни премини зависи од температурата и содржината на железо. На , чистиот магнезиумски краен елемент, форстерит, се преобразува во вадслеит на 11,8 гигапаскали и до рингвудит при притисоци над 14 гигапаскали. Зголемувањето на содржината на железо го намалува притисокот на фазниот премин и го стеснува полето на стабилност на вадслејтот. При околу 0,8 молски удел на фајалит, оливинот се преобразува директно во рингвудит во опсегот на притисок 10 до 11,5 гигапаскали. Фајалитот се преобразува во шпинел при притисоци под 5 гигапаскали. Зголемувањето на температурата го зголемува притисокот на овие фазни премини.
4 Влијание врз временските услови
Оливинот е еден од помалку стабилните вообичаени минерали на површината според серијата на растворање на Голдич. Тој лесно се претвора во идингзит (комбинација од глинени минерали, железни оксиди и ферихидрит) во присуство на вода.. Вештачкото зголемување на стапката на распаѓање на оливинот, на пр. со распрснување на ситнозрнест оливин на плажите, е предложено како евтин начин за собирање на CO<sub>2</sub>. Присуството на идингзит на Марс би сугерирало дека таму некогаш постоела течна вода и би можело да им овозможи на научниците да утврдат кога последен пат имало течна вода на планетата..
Поради брзото распаѓање, оливинот ретко се наоѓа во седиментните карпи.
5 Рударство
5.1 Норвешка
Норвешка е главен извор на оливин во Европа, особено во областа која се протега од Охајм до Тафјорд и од Хорниндал до Флемсеј во округот Сунмор Оливин има и во општина Штад. Околу 50% од светскиот оливин за индустриска употреба се произведува во Норвешка. Во Свартамарен во општина Нордал (денес општина Фјорд), оливинот се ископувал од околу 1920 до 1979 година, со дневно производство до 600 метрички тони. Оливинот се добивал и од градилиштето на хидроцентралите во Тафјорд. Во Робервика во општина Нордал, рудник со отворен коп работи од 1984 година. Карактеристичната црвена боја се рефлектира во неколку местни имиња со „црвена“ боја, како што се ''Раудбергвик'' (Црвен карпест залив) или ''Рауднакен'' (Црвен гребен).
Ханс Стром во 1766 година ја опишал типичната црвена боја на оливинот на површината и сината боја внатре. Стром напишал дека во округот Нордал големи количини на оливин биле кршени од карпестата подлога и употребувани како камења за брусење.
Калскарет во близина на Тафјорд е природен резерват со оливин. .
6 Употреба
Оливинот се употребува како замена за доломит во челичарниците.
Индустријата за леење алуминиум употребува оливин песок за леење предмети во алуминиум. Оливинскиот песок бара помалку вода од силициумските песоци, а сепак го држи калапот заедно за време на ракувањето и леењето на металот. Помалку вода значи помалку гас (пареа) што треба да се испушти од калапот додека металот се лее во калапот.
Во Финска, оливинот се продава како идеална карпа за саунски печки поради неговата релативно висока густина и отпорност на атмосферски влијанија при постојано загревање и ладење..
Оливинот со квалитет на скапоцен камен се употребува како скапоцен камен наречен перидот.
7 Експериментални употреби
Разгледано е отстранувањето на атмосферскиот CO<sub>2</sub> преку реакција со кршен оливин. Крајните производи од многу бавната реакција се силициум диоксид, магнезиум карбонат и железни оксиди. Корпорација за јавна корист, Проект Веста, го истражува овој пристап на плажите кои ја зголемуваат површината на кршениот оливин преку дејство на бранови. .
Друга експериментална употреба на оливин е во производството на јаглеродно-неутрален или јаглеродно-негативен цемент.