Piroxeno
Grupo de minerales inosilicatados con cadenas simples de tetraedros de sílice.
Cristales de piroxeno ( diópsido ) de Afganistán

Los piroxenos (comúnmente abreviados Px ) son un grupo de importantes minerales inosilicatos formadores de rocas que se encuentran en muchas rocas ígneas y metamórficas . Los piroxenos tienen la fórmula general XY(Si,Al) 2O6 , donde X representa calcio ( Ca), sodio (Na), hierro (Fe( II )) o magnesio (Mg) y más raramente zinc , manganeso o litio , e Y representa iones de tamaño más pequeño, como cromo (Cr), aluminio (Al), magnesio (Mg), cobalto (Co), manganeso (Mn), escandio (Sc), titanio (Ti), vanadio (V) o incluso hierro (Fe(II) o Fe(III)). Aunque el aluminio sustituye ampliamente al silicio en silicatos como los feldespatos y los anfíboles , la sustitución ocurre solo en un grado limitado en la mayoría de los piroxenos. Comparten una estructura común que consiste en cadenas simples de tetraedros de sílice . Los piroxenos que cristalizan en el sistema monoclínico se conocen como clinopiroxenos y los que cristalizan en el sistema ortorrómbico se conocen como ortopiroxenos .

El nombre piroxeno se deriva de las palabras griegas antiguas para "fuego" ( πυρ , pur ) y "extraño" ( ξένος , xénos ). Los piroxenos recibieron ese nombre debido a su presencia en las lavas volcánicas , donde a veces se encuentran como cristales incrustados en el vidrio volcánico ; se suponía que eran impurezas en el vidrio, de ahí el nombre que significa "fuego extraño". Sin embargo, son simplemente minerales de formación temprana que cristalizaron antes de que la lava entrara en erupción.

El manto superior de la Tierra está compuesto principalmente de minerales de olivino y piroxeno. El piroxeno y el feldespato son los principales minerales de las rocas de basalto , andesita y gabro . [1] [2]

Estructura

Los piroxenos son los minerales de silicato de cadena única más comunes. (El otro grupo importante de silicatos de cadena única, los piroxenoides , son mucho menos comunes). Su estructura consiste en cadenas paralelas de tetraedros de sílice cargados negativamente unidos entre sí por cationes metálicos. En otras palabras, cada ion de silicio en un cristal de piroxeno está rodeado por cuatro iones de oxígeno que forman un tetraedro alrededor del ion de silicio relativamente pequeño. Cada ion de silicio comparte dos iones de oxígeno con los iones de silicio vecinos en la cadena. [3]

Los tetraedros de la cadena están todos orientados en la misma dirección, de modo que dos iones de oxígeno se encuentran en una cara de la cadena por cada ion de oxígeno en la otra cara de la cadena. Los iones de oxígeno en la cara más estrecha se describen como iones de oxígeno apicales. Los pares de cadenas están unidos entre sí en sus lados apicales por cationes Y, con cada catión Y rodeado por seis iones de oxígeno. Los pares de cadenas simples resultantes a veces se han comparado con vigas en I. Las vigas en I se entrelazan, con cationes X adicionales que unen las caras externas de las vigas en I a las vigas en I vecinas y proporcionan el equilibrio de carga restante. Esta unión es relativamente débil y le da a los piroxenos su escisión característica . [3]

  • Una sola cadena de tetraedros de silicio vista en la dirección [100]
    Una sola cadena de tetraedros de silicio vista en la dirección [100]
  • Una sola cadena de tetraedros de sílice vista en la dirección [010]
    Una sola cadena de tetraedros de sílice vista en la dirección [010]
  • Estructura del piroxeno vista a lo largo de las cadenas de sílice. Las "vigas en I" están delineadas en verde. Los iones de silicio están sobredimensionados para enfatizar las cadenas de silicio.
    Estructura del piroxeno vista a lo largo de las cadenas de sílice. Las "vigas en I" están delineadas en verde. Los iones de silicio están sobredimensionados para enfatizar las cadenas de silicio.

Química y nomenclatura

La estructura de silicato en cadena de los piroxenos ofrece mucha flexibilidad en la incorporación de varios cationes y los nombres de los minerales de piroxenos se definen principalmente por su composición química. Los minerales de piroxenos se nombran de acuerdo con la especie química que ocupa el sitio X (o M2), el sitio Y (o M1) y el sitio tetraédrico T. Los cationes en el sitio Y (M1) están estrechamente unidos a 6 oxígenos en coordinación octaédrica. Los cationes en el sitio X (M2) pueden coordinarse con 6 a 8 átomos de oxígeno, dependiendo del tamaño del catión. La Comisión de Nuevos Minerales y Nombres Minerales de la Asociación Mineralógica Internacional reconoce veinte nombres de minerales y se han descartado 105 nombres utilizados anteriormente. [4]

Nomenclatura del piroxeno

Un piroxeno típico tiene principalmente silicio en el sitio tetraédrico y predominantemente iones con una carga de +2 en los sitios X e Y, dando la fórmula aproximada XYT 2 O 6 . Los nombres de los piroxenos comunes de calcio-hierro-magnesio se definen en el 'cuadrilátero del piroxeno'. La serie enstatita-ferrosilita ( [Mg,Fe]SiO 3 ) incluye el mineral formador de rocas común hiperstena , contiene hasta 5 mol.% de calcio y existe en tres polimorfos, ortoenstatita y protoenstatita ortorrómbicas y clinoenstatita monoclínica (y los equivalentes de ferrosilita). Aumentar el contenido de calcio previene la formación de las fases ortorrómbicas y la pigeonita ( [Mg,Fe,Ca][Mg,Fe]Si 2 O 6 ) solo cristaliza en el sistema monoclínico. No hay una solución sólida completa en contenido de calcio y los piroxenos Mg-Fe-Ca con contenidos de calcio entre aproximadamente 15 y 25 mol.% no son estables con respecto a un par de cristales exueltos. Esto conduce a una brecha de miscibilidad entre las composiciones de pigeonita y augita . Hay una separación arbitraria entre la augita y la solución sólida de diópsido-hedenbergita ( CaMgSi 2 O 6 − CaFeSi 2 O 6 ). La división se toma a >45 mol.% Ca. Como el ion calcio no puede ocupar el sitio Y, los piroxenos con más de 50 mol.% de calcio no son posibles. Un mineral relacionado, la wollastonita, tiene la fórmula del miembro final de calcio hipotético ( Ca 2 Si 2 O 6 ), pero importantes diferencias estructurales significan que en cambio se clasifica como un piroxenoide. 

El magnesio, el calcio y el hierro no son de ninguna manera los únicos cationes que pueden ocupar los sitios X e Y en la estructura del piroxeno. Una segunda serie importante de minerales piroxenos son los piroxenos ricos en sodio, que corresponden a la nomenclatura del "triángulo del piroxeno". La inclusión de sodio, que tiene una carga de +1, en el piroxeno implica la necesidad de un mecanismo para compensar la carga positiva "faltante". En la jadeíta y la aegirina, esto se agrega mediante la inclusión de un catión +3 (aluminio y hierro (III) respectivamente) en el sitio Y. Los piroxenos de sodio con más de 20% en moles de componentes de calcio, magnesio o hierro (II) se conocen como onfacita y aegirina-augita . Con un 80% o más de estos componentes, el piroxeno se clasifica utilizando el diagrama cuadrilátero.

Primera imagen de suelo marciano obtenida por difracción de rayos X : el análisis de CheMin revela feldespato , piroxenos, olivino y más ( el explorador Curiosity en " Rocknest ") [5]

Una amplia gama de otros cationes que pueden acomodarse en los diferentes sitios de las estructuras de piroxeno.

Orden de ocupación de los cationes en los piroxenos
yoSiAlabamaFe3 +
YAlabamaFe3 +Ti 4+CrVTi 3+ZrCarolina del SurZincMgFe2 +Minnesota
incógnitaMgFe2 +MinnesotaLiCaliforniaN / A

Al asignar iones a sitios, la regla básica es trabajar de izquierda a derecha en esta tabla, primero asignando todo el silicio al sitio T y luego llenando el sitio con el aluminio restante y finalmente con hierro (III); el aluminio o hierro adicional se puede acomodar en el sitio Y y los iones más voluminosos en el sitio X.

No todos los mecanismos resultantes para lograr la neutralidad de carga siguen el ejemplo del sodio mencionado anteriormente, y existen varios esquemas alternativos:

  1. Sustituciones acopladas de iones 1+ y 3+ en los sitios X e Y respectivamente. Por ejemplo, Na y Al dan la composición de jadeíta (NaAlSi 2 O 6 ).
  2. Sustitución acoplada de un ion 1+ en el sitio X y una mezcla de cantidades iguales de iones 2+ y 4+ en el sitio Y. Esto conduce, por ejemplo, a NaFe 2+ 0,5 Ti 4+ 0,5 Si 2 O 6 .
  3. La sustitución de Tschermak donde un ion 3+ ocupa el sitio Y y un sitio T dando lugar, por ejemplo, a CaAlAlSiO 6 .

En la naturaleza, se puede encontrar más de una sustitución en el mismo mineral.

Minerales de piroxeno

Una sección delgada de piroxeno verde.
Manto : xenolito de peridotita de la reserva india de San Carlos, condado de Gila, Arizona, EE. UU. El xenolito está dominado por olivino de peridoto verde , junto con cristales de ortopiroxeno y espinela negros y granos raros de diópsido de color verde hierba. La roca gris de grano fino de esta imagen es el basalto anfitrión (escala desconocida).
Una muestra de piroxenita (meteorito ALH84001 de Marte), una roca compuesta principalmente de minerales de piroxeno.
  • Clinopiroxenos ( monoclínicos )
    • Aegirina , NaFe3 + Si2O6​​​
    • Augita , (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al) 2 O 6
    • Clinoenstatita , MgSiO3​
    • Diópsido , CaMgSi2O6​​​
    • Eseneita , CaFe 3+ [AlSiO 6 ]
    • Hedenbergita , CaFe 2+ Si 2 O 6
    • Jadeíta , Na(Al,Fe 3+ )Si 2 O 6
    • Jervisita, (Na,Ca,Fe 2+ )(Sc,Mg,Fe 2+ )Si 2 O 6
    • Johannsenita, CaMn 2+ Si 2 O 6
    • Kanoita , Mn 2+ (Mg,Mn 2+ )Si 2 O 6
    • Cosmoclor , NaCrSi2O6​​​
    • Namansilita , NaMn3 + Si2O6​​
    • Natalyita, NaV 3+ Si 2 O 6
    • Onfacita , (Ca,Na)(Mg,Fe 2+ ,Al)Si 2 O 6
    • Petedunnita, Ca(Zn,Mn 2+ ,Mg,Fe 2+ )Si 2 O 6
    • Pigeonita , (Ca , Mg,Fe)(Mg,Fe ) Si2O6
    • Espodumena , LiAl(SiO 3 ) 2
  • Ortopiroxenos ( ortorrómbicos )
    • Enstatita , Mg2Si2O6​​​​​
    • Bronzita , intermedia entre la enstatita y la hiperstena.
    • Hipersteno , (Mg,Fe) SiO3
    • Eulita, intermedia entre la hiperstena y la ferrosilita
    • Ferrosilita , Fe2Si2O6​​​​​
    • Donpeacorita, ( MgMn ) MgSi2O6
    • Nchwaningita, Mn 2+ 2 SiO 3 (OH) 2 ·(H 2 O)

Véase también

Referencias

  1. ^ Deegan, Frances M.; Casa Blanca, Martín J.; Troll, Valentín R.; Budd, David A.; Harris, Chris; Geiger, Harri; Hålenius, Ulf (30 de diciembre de 2016). "Estándares de piroxeno para el análisis de isótopos de oxígeno SIMS y su aplicación al volcán Merapi, arco de la Sonda, Indonesia". Geología Química . 447 : 1–10. Código Bib :2016ChGeo.447....1D. doi :10.1016/j.chemgeo.2016.10.018. ISSN  0009-2541.
  2. ^ O'Driscoll, Brian; Stevenson, Carl TE; Troll, Valentin R. (15 de mayo de 2008). "Desarrollo de laminación mineral en gabros estratificados de la provincia ígnea del Paleógeno británico: un estudio combinado de anisotropía de susceptibilidad magnética, textura cuantitativa y química mineral". Revista de petrología . 49 (6): 1187–1221. doi : 10.1093/petrology/egn022 . ISSN  1460-2415.
  3. ^ ab Nesse, William D. (2000). Introducción a la mineralogía . Nueva York: Oxford University Press. pág. 261. ISBN 9780195106916.
  4. ^ Morimoto, N.; Fabries, J.; Ferguson, AK; Ginzburg, IV; Ross, M.; Seifeit, FA; Zussman, J. (1989). "Nomenclatura de piroxenos" (PDF) . Canadian Mineralogist . 27 : 143–156. Archivado desde el original (PDF) el 9 de marzo de 2008.
  5. ^ Brown, Dwayne (30 de octubre de 2012). «Los primeros estudios del suelo del rover de la NASA ayudan a encontrar huellas de minerales marcianos». NASA . Consultado el 31 de octubre de 2012 .
  • C. Michael Hogan (2010). Calcio. eds. A. Jorgensen, C. Cleveland. Enciclopedia de la Tierra. Consejo Nacional para la Ciencia y el Medio Ambiente.
  • Galerías de minerales
  • Sección de videos : Exploradores lunares (enlace a youtube: La corteza lunar)
  • "Piroxeno"  . Encyclopædia Britannica . Vol. 22 (11.ª ed.). 1911. pág. 696.
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