El mineral de olivino ( / ɒ l ɪ ˌ v i n / ) es un magnesio de hierro silicato con la fórmula ( Mg 2+ , Fe 2+ ) 2 Si O
4. Es un tipo de nesosilicato u ortosilicato . El componente principal del manto superior de la Tierra , [8] es un mineral común en el subsuelo de la Tierra, pero se meteoriza rápidamente en la superficie. Por esta razón, el olivino se ha propuesto como un buen candidato para la meteorización acelerada para secuestrar dióxido de carbono de los océanos y la atmósfera de la Tierra, como parte de la mitigación del cambio climático . El olivino tiene una serie de otros usos históricos, como piedras preciosas , generalmente llamadas peridoto y crisólito, e industrialmente para procesos de trabajo de metales.
Olivino | |
---|---|
General | |
Categoría | Nesosilicato Grupo olivino Serie olivino |
Fórmula (unidad de repetición) | (Mg, Fe) 2 SiO 4 |
Clasificación de Strunz | 9.AC.05 |
Sistema de cristal | Ortorrómbico |
Grupo espacial | Pbnm (núm. 62) |
Identificación | |
Color | Amarillo a amarillo verdoso |
Hábito de cristal | Masivo a granular |
Escote | Pobre |
Fractura | Concoidal - quebradizo |
Escala de Mohs de dureza | 6,5–7 |
Lustre | Vítreo |
Racha | Ninguno |
Diafanidad | Transparente a translúcido |
Gravedad específica | 3,2–4,5 [1] [2] [3] [4] |
Propiedades ópticas | Biaxial (+) |
Índice de refracción | n α = 1.630–1.650 n β = 1.650–1.670 n γ = 1.670–1.690 |
Birrefringencia | δ = 0.040 |
Referencias | [5] [6] [7] |
La relación de magnesio a hierro varía entre los dos miembros finales de la serie de solución sólida : forsterita (Mg-miembro final: Mg
2Si O
4) y fayalita (miembro final de Fe : Fe
2Si O
4). Las composiciones de olivino se expresan comúnmente como porcentajes molares de forsterita (Fo) y fayalita (Fa) ( por ejemplo , Fo 70 Fa 30 ). La temperatura de fusión de la forsterita es inusualmente alta a presión atmosférica, casi 1900 ° C (3450 ° F), mientras que la de la fayalita es mucho más baja, alrededor de 1200 ° C (2190 ° F). La temperatura de fusión varía suavemente entre los dos extremos, al igual que otras propiedades. La olivina incorpora solo cantidades menores de elementos distintos del oxígeno (O), silicio (Si), magnesio (Mg) y hierro (Fe). El manganeso (Mn) y el níquel (Ni) comúnmente son los elementos adicionales presentes en concentraciones más altas.
El olivino da nombre al grupo de minerales con una estructura relacionada (el grupo olivino ), que incluye tefroita ( Mn 2 SiO 4 ), monticellita ( Ca MgSiO 4 ), larnita (Ca 2 SiO 4 ) y kirschsteinita (CaFeSiO 4 ) comúnmente también deletreado kirschteinite [9] ).
La estructura cristalina de la olivina incorpora aspectos de la red ortorrómbica de P Bravais , que surge de cada unidad de sílice (SiO 4 ) unida por cationes divalentes metálicos con cada oxígeno en SiO 4 unido a tres iones metálicos. Tiene una estructura similar a la espinela similar a la magnetita, pero utiliza un cationes tetravalente y dos divalentes M 2 2+ M 4+ O 4 en lugar de dos cationes trivalentes y uno divalente. [10]
Identificación y paragénesis
La olivina recibe su nombre por su color típicamente verde oliva, que se cree que es el resultado de trazas de níquel , [ cita requerida ] aunque puede cambiar a un color rojizo por la oxidación del hierro.
El olivino translúcido a veces se usa como una piedra preciosa llamada peridoto ( péridot , la palabra francesa para olivino). También se le llama crisólito (o crisólito , de las palabras griegas para oro y piedra), aunque este nombre ahora rara vez se usa en el idioma inglés. Algunos de los olivinos de mejor calidad gema se han obtenido de un cuerpo de rocas del manto en la isla Zabargad en el Mar Rojo . [11] [12]
El olivino se encuentra en rocas ígneas máficas y ultramáficas y como mineral primario en ciertas rocas metamórficas . El olivino rico en Mg cristaliza a partir de magma que es rico en magnesio y bajo en sílice . Ese magma cristaliza en rocas máficas como el gabro y el basalto . [13] Las rocas ultramáficas generalmente contienen olivino sustancial, y aquellas con un contenido de olivino de más del 40% se describen como peridotitas . La dunita tiene un contenido de olivino de más del 90% y es probable que sea un acumulado formado por la cristalización de olivino y la sedimentación del magma o una vena que recubre los conductos de magma. [14] El olivino y las variantes estructurales de alta presión constituyen más del 50% del manto superior de la Tierra, y el olivino es uno de los minerales más comunes de la Tierra por volumen. [15] El metamorfismo de la dolomita impura u otras rocas sedimentarias con alto contenido de magnesio y bajo contenido de sílice también produce olivino o forsterita rico en Mg .
La fayalita de olivina rica en Fe es relativamente mucho menos común, pero se encuentra en rocas ígneas en pequeñas cantidades en granitos y riolitas raros , y la olivina extremadamente rica en Fe puede existir de manera estable con cuarzo y tridimita . Por el contrario, el olivino rico en Mg no se produce de forma estable con los minerales de sílice , ya que reaccionaría con ellos para formar ortopiroxeno ((Mg, Fe) 2 Si 2 O 6 ).
El olivino rico en Mg es estable a presiones equivalentes a una profundidad de aproximadamente 410 km (250 millas) dentro de la Tierra. Debido a que se cree que es el mineral más abundante en el manto de la Tierra a menor profundidad, las propiedades del olivino tienen una influencia dominante sobre la reología de esa parte de la Tierra y, por lo tanto, sobre el flujo sólido que impulsa la tectónica de placas . Los experimentos han documentado que el olivino a altas presiones ( por ejemplo , 12 GPa , la presión a profundidades de aproximadamente 360 km (220 millas)) puede contener al menos tanto como aproximadamente 8900 partes por millón (peso) de agua, y que dicho contenido de agua Reduce drásticamente la resistencia del olivino al flujo sólido. Además, debido a que el olivino es tan abundante, se puede disolver más agua en el olivino del manto que la contenida en los océanos de la Tierra. [dieciséis]
El bosque de pinos olivinos es exclusivo de Noruega. Es raro y se encuentra en las cordilleras secas de olivino en los distritos de fiordos de Sunnmøre y Nordfjord. [17]
Apariciones extraterrestres
También se ha descubierto olivino rico en Mg en meteoritos , [18] en la Luna [19] y Marte , [20] [21] cayendo en estrellas recién nacidas, [22] así como en el asteroide 25143 Itokawa . [23] Estos meteoritos incluyen condritas , colecciones de escombros del Sistema Solar temprano ; y pallasitas , mezclas de hierro-níquel y olivino.
La firma espectral del olivino se ha visto en los discos de polvo alrededor de las estrellas jóvenes. Las colas de los cometas (que se formaron a partir del disco de polvo alrededor del Sol joven ) a menudo tienen la firma espectral del olivino, y la presencia de olivino se verificó en muestras de un cometa de la nave espacial Stardust en 2006. [24] Como un cometa ( También se ha detectado olivino rico en magnesio en el cinturón planetesimal alrededor de la estrella Beta Pictoris . [25]
Estructura cristalina
Los minerales del grupo olivino cristalizan en el sistema ortorrómbico ( grupo espacial P bnm ) con tetraedros de silicato aislado, lo que significa que el olivino es un nesosilicato . La estructura se puede describir como una matriz hexagonal compacta de iones de oxígeno con la mitad de los sitios octaédricos ocupados por iones de magnesio o hierro y un octavo de los sitios tetraédricos ocupados por iones de silicio.
Hay tres sitios de oxígeno distintos (marcados O1, O2 y O3 en la figura 1), dos sitios de metal distintos (M1 y M2) y solo un sitio de silicio distinto. O1, O2, M2 y Si se encuentran todos en planos espejo , mientras que M1 existe en un centro de inversión. O3 se encuentra en una posición general.
Polimorfos de alta presión
A las altas temperaturas y presiones que se encuentran en las profundidades de la Tierra, la estructura del olivino ya no es estable. Por debajo de profundidades de aproximadamente 410 km (250 mi), el olivino sufre una transición de fase exotérmica al sorosilicato , wadsleyita y, a aproximadamente 520 km (320 mi) de profundidad, la wadsleyita se transforma exotérmicamente en ringwoodita , que tiene la estructura de espinela . A una profundidad de aproximadamente 660 km (410 millas), el ringwoodita se descompone en perovskita de silicato ((Mg, Fe) SiO 3 ) y ferropericlasa ((Mg, Fe) O) en una reacción endotérmica. Estas transiciones de fase conducen a un aumento discontinuo de la densidad del manto terrestre que puede observarse mediante métodos sísmicos . También se cree que influyen en la dinámica de la convección del manto en el sentido de que las transiciones exotérmicas refuerzan el flujo a través del límite de fase, mientras que la reacción endotérmica lo obstaculiza. [26]
La presión a la que se producen estas transiciones de fase depende de la temperatura y el contenido de hierro. [27] A 800 ° C (1.070 K; 1.470 ° F), el miembro terminal de magnesio puro, la forsterita, se transforma en wadsleyita a 11,8 gigapascales (116.000 atm ) y en ringwoodita a presiones superiores a 14 GPa (138.000 atm). El aumento del contenido de hierro disminuye la presión de la transición de fase y estrecha el campo de estabilidad de la wadsleyita . A una fracción molar de fayalita de aproximadamente 0,8 , el olivino se transforma directamente en ringwoodita en el rango de presión de 10,0 a 11,5 GPa (99 000-113 000 atm). Fayalita se transforma en Fe
2SiO
4espinela a presiones por debajo de 5 GPa (49.000 atm). El aumento de la temperatura aumenta la presión de estas transiciones de fase.
Meteorización
El olivino es uno de los minerales comunes más débiles en la superficie según la serie de disolución de Goldich . Se altera en iddingsita (una combinación de minerales arcillosos, óxidos de hierro y ferrihidritas ) fácilmente en presencia de agua. [28] Se ha propuesto aumentar artificialmente la tasa de meteorización del olivino, por ejemplo, mediante la dispersión de olivino de grano fino en las playas, como una forma barata de secuestrar CO 2 . [29] [30] La presencia de iddingsite en Marte sugeriría que alguna vez existió agua líquida allí, y podría permitir a los científicos determinar cuándo hubo la última vez que hubo agua líquida en el planeta. [31]
Debido a su rápida meteorización, el olivino rara vez se encuentra en rocas sedimentarias . [32]
Minería
Noruega
Noruega es la principal fuente de olivino en Europa, particularmente en un área que se extiende desde Åheim hasta Tafjord , y desde Hornindal hasta Flemsøy en el distrito de Sunnmøre . También hay olivino en el municipio de Eid . Aproximadamente el 50% del olivino del mundo para uso industrial se produce en Noruega. En Svarthammaren en Norddal, el olivino se extrajo alrededor de 1920 a 1979, con una producción diaria de hasta 600 toneladas métricas. El olivino también se obtuvo del sitio de construcción de las centrales hidroeléctricas en Tafjord. En Robbervika, en el municipio de Norddal, una mina a cielo abierto ha estado en funcionamiento desde 1984. El color rojo característico se refleja en varios nombres locales con "rojo", como Raudbergvik (Red Rock Bay) o Raudnakken (Red Ridge). [33] [34] [35] [36]
Hans Strøm en 1766 describió el color rojo típico del olivino en la superficie y el color azul en el interior. Strøm escribió que en el distrito de Norddal se rompieron grandes cantidades de olivino del lecho de roca y se usaron como piedras de afilar . [37]
Kallskaret cerca de Tafjord es una reserva natural con olivino. [38]
Usos
Se está realizando una búsqueda mundial de procesos baratos para secuestrar CO 2 mediante reacciones minerales, llamadas meteorización mejorada . La eliminación mediante reacciones con olivino es una opción atractiva, porque está ampliamente disponible y reacciona fácilmente con el CO 2 (ácido) de la atmósfera. Cuando se tritura el olivino , se desgasta por completo en unos pocos años, dependiendo del tamaño de grano. Todo el CO 2 que se produce al quemar un litro de aceite puede ser secuestrado por menos de un litro de olivino. La reacción es exotérmica pero lenta. Para recuperar el calor producido por la reacción para producir electricidad, un gran volumen de olivino debe estar bien aislado térmicamente. Los productos finales de la reacción son dióxido de silicio , carbonato de magnesio y pequeñas cantidades de óxido de hierro. [39] [40] Una organización sin fines de lucro, Project Vesta , está investigando este enfoque en las playas que aumentan la agitación y el área de superficie del olivino triturado a través de la acción de las olas. [41]
El olivino se utiliza como sustituto de la dolomita en acerías. [42]
La industria de la fundición de aluminio utiliza arena de olivina para fundir objetos en aluminio. La arena de olivina requiere menos agua que las arenas de sílice y al mismo tiempo mantiene unido el molde durante la manipulación y el vertido del metal. Menos agua significa menos gas (vapor) para ventilar del molde a medida que se vierte el metal en el molde. [43]
En Finlandia, el olivino se comercializa como una roca ideal para estufas de sauna debido a su densidad comparativamente alta y su resistencia a la intemperie con el calentamiento y enfriamiento repetidos. [44]
Ver también
- Serie de reacciones de Bowen - Orden de cristalización de minerales en magma
- Lista de minerales : una lista de minerales para los que hay artículos en Wikipedia.
Referencias
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Gravedad específica 3,5–4,5
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La gravedad específica es de aproximadamente 3,2 cuando la pureza aumenta al aumentar el contenido de hierro.
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Gravedad específica: 3.2 (variedad rica en Mg) a 4.3 (variedad rica en hierro) (peso promedio)
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enlaces externos
- Mineral bastante verde - ¿Marte bastante seco? por Linda MV Martel, Descubrimientos de investigación en ciencias planetarias, Instituto de Geofísica y Planetología de Hawai'i
- Biblioteca de Olivine Page Farlang: fuentes históricas + artículos modernos sobre Olivine y Peridot
- Información geológica y varias imágenes microscópicas Universidad de Dakota del Norte