La wadsleyita , una fase de alta presión del olivino , es un mineral ortorrómbico con la fórmula β- (Mg, Fe) 2 SiO 4 . Se encontró por primera vez en la naturaleza en el meteorito Peace River de Alberta, Canadá . Está formado por una transformación de fase de olivino (α- (Mg, Fe) 2 SiO 4 ) bajo presión creciente y eventualmente se transforma en ringwoodita estructurada con espinela (γ- (Mg, Fe) 2 SiO 4 ) a medida que la presión aumenta más. La estructura puede absorber una cantidad limitada de otros cationes bivalentes.en lugar de magnesio, pero al contrario de las estructuras α y γ, una estructura β con la fórmula de suma Fe 2 SiO 4 no es termodinámicamente estable. Sus parámetros de celda son aproximadamente a = 5,7 Å, b = 11,71 Å yc = 8,24 Å.
Wadsleyita | |
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General | |
Categoría | Sorosilicato |
Fórmula (unidad de repetición) | Mg 2 SiO 4 |
Clasificación de Strunz | 9.BE.02 |
Sistema de cristal | Ortorrómbico (Horiuchi y Sawamoto, 1981) |
Clase de cristal | Dipiramidal (mmm) Símbolo HM : (2 / m 2 / m 2 / m) |
Grupo espacial | Imma |
Celda unitaria | a = 5,7 Å , b = 11,71 Å c = 8,24 Å; Z = 8 |
Identificación | |
Color | Verde oscuro |
Hábito de cristal | Agregados microcristalinos |
Diafanidad | Transparente |
Gravedad específica | 3,84 calculado |
Propiedades ópticas | Biaxial |
Índice de refracción | n = 1,76 |
Referencias | [1] [2] [3] [4] |
Se encuentra que la wadsleyita es estable en la parte superior de la zona de transición del manto de la Tierra entre 410 y 520 kilómetros (250 a 320 millas) de profundidad. Debido a que los oxígenos no se unen al silicio en los grupos Si 2 O 7 de la wadsleyita, algunos átomos de oxígeno quedan subunidos y, como resultado, estos oxígenos se hidratan fácilmente, lo que permite altas concentraciones de átomos de hidrógeno en el mineral. La wadsleyita hidratada se considera un sitio potencial para el almacenamiento de agua en el manto de la Tierra debido al bajo potencial electrostático de los átomos de oxígeno no enlazados. Aunque la wadsleyita no contiene H en su fórmula química, puede contener más del 3 por ciento en peso de H2O y puede coexistir con una masa fundida hidratada en las condiciones de presión-temperatura de la zona de transición. La solubilidad del agua y la densidad de la wadsleyita dependen de la temperatura y la presión en la Tierra. A pesar de que su capacidad máxima de almacenamiento de agua podría reducirse a aproximadamente 0,5-1% en peso a lo largo de la geotermia normal, [5] la Zona de Transición que contiene hasta 60% en volumen de wadsleyita aún podría ser un importante depósito de agua en el interior de la Tierra. Además, se cree que la transformación resultante en wadsleyita ocurre también en el evento de choque cuando un meteorito impacta la Tierra u otro planeta a una velocidad muy alta.
La wadsleyita fue identificada por primera vez por Ringwood y Major en 1966 y Akimoto y Sato confirmaron que era una fase estable en 1968. [6] La fase se conocía originalmente como β-Mg 2 SiO 4 o “fase beta”. La wadsleyita recibió su nombre del mineralogista Arthur David Wadsley (1918-1969).
Composición
En valores de porcentaje en peso de óxido, la variedad de magnesio puro de wadsleyita sería 42,7% de SiO 2 y 57,3% de MgO en masa. Un análisis de oligoelementos en wadsleyita sugiere que hay varios elementos incluidos en él. Los resultados demuestran trazas de rubidio (Rb), estroncio (Sr), bario (Ba), titanio (Ti), circonio (Zr), niobio (Nb), hafnio (Hf), tantalio (Ta), torio (Th) y uranio (U) en wadsleyita y sugieren que las concentraciones de estos elementos podrían ser mayores de lo que se ha supuesto en la zona de transición del manto superior de la Tierra. Además, estos resultados ayudan a comprender la diferenciación química y el magmatismo dentro de la Tierra. [7]
Aunque nominalmente anhidra, la wadsleyita puede incorporar más del 3 por ciento en peso de H 2 O, [8] lo que significa que es capaz de incorporar más agua que los océanos de la Tierra y puede ser un reservorio significativo de H (o agua) en el interior de la Tierra.
Ocurrencia geológica
Se encontró wadsleyita en el meteorito Peace River , una condrita hipersteno- olivina L6 de Peace River, Alberta, Canadá . Se cree que la wadsleyita en este meteorito se formó a alta presión durante el evento de choque relacionado con el impacto en la Tierra del olivino en las vetas ricas en sulfuro del meteorito. Se presenta como fragmentos de roca microcristalina, que a menudo no superan los 0,5 mm (0,020 pulgadas) de diámetro. [9]
Estructura
La wadsleyita es una espinela, y la estructura se basa en un empaquetamiento cúbico distorsionado más cercano de átomos de oxígeno como lo son las espinelas. El eje ay el eje b es la mitad de la diagonal de la unidad de espinela. El magnesio y el silicio están completamente ordenados en la estructura. Hay tres sitios octaédricos distintos, M1, M2 y M3, y un solo sitio tetraédrico. La wadsleyita es un sorosilicato en el que están presentes grupos Si 2 O 7 . [10] Hay cuatro átomos de oxígeno distintos en la estructura. O2 es un oxígeno puente compartido entre dos tetraedros, y O1 es un oxígeno no silicato (no unido a Si). El átomo de O1 potencialmente hidratado se encuentra en el centro de cuatro octaedros de Mg 2+ que comparten bordes . [11] [12] Si este oxígeno está hidratado (protonado), puede ocurrir una vacante de Mg en M3. Si la incorporación de agua excede aproximadamente el 1,5% las vacantes de M3 pueden ordenarse en violación del grupo espacial Imma , reduciendo la simetría a monoclínica I 2 / m con ángulo beta hasta 90,4º.
La wadsleyita II es una fase espinelaide separada con unidades tetraédricas simples (SiO 4 ) y dobles (Si 2 O 7 ). Es un silicato de magnesio-hierro con composición variable que puede ocurrir entre las regiones de estabilidad de wadsleyita y ringwoodita γ-Mg 2 SiO 4 , [13] pero los modelos computacionales sugieren que al menos la forma de magnesio puro no es estable. [14] Una quinta parte del átomo de silicio está en grupos tetraédricos aislados y cuatro quintas partes están en grupos Si 2 O 7 , de modo que la estructura puede considerarse como una mezcla de una quinta parte de espinela y cuatro quintas partes de wadsleyita. [15]
Cristalografía y propiedades físicas
La wadsleyita cristaliza en el sistema de cristal ortorrómbico y tiene un volumen de celda unitaria de 550,00 Å 3 . Su grupo espacial es Imma y sus parámetros de celda son a = 5.6921 Å , b = 11.46 Å yc = 8.253 Å; [9] un estudio independiente encontró que los parámetros de la celda eran a = 5.698 Å, b = 11.438 Å yc = 8.257 Å. [15] La wadsleyita de magnesio pura es incolora, pero las variedades que contienen hierro son de color verde oscuro.
Los minerales de wadsleyita generalmente tienen una textura microcristalina y están fracturados. Debido al pequeño tamaño del cristal, no se pudieron obtener datos ópticos detallados ; sin embargo, la wadsleyita es anisotrópica con colores de birrefringencia de primer orden bajos [9] Es biaxial con un índice de refracción medio de n = 1,76 y tiene un peso específico calculado de 3,84. En la difracción de rayos X en polvo , sus puntos más fuertes en el patrón son: 2.886 (50) (040), 2.691 (40) (013), 2.452 (100,141), 2.038 (80) (240), 1.442 (80) (244) . [9]
Velocidades del sonido
Sawamoto et al (1984) [16] midieron en primer lugar la velocidad de la onda P (Vp) y la velocidad de la onda S (Vs) del miembro terminal de Mg de la wadsleyita en condiciones ambientales mediante la espectroscopia de Brillouin . Sus datos sugirieron que la transición de fase olivino-wadsleyita causaría un salto Vp de ~ 13% y un salto Vs de ~ 14%. Por lo tanto, se ha sugerido que la transición de fase olivino-wadsleyita es la razón principal de la discontinuidad sísmica de 410 km en el límite entre el Manto Superior y la Zona de Transición del Manto en la Tierra. [dieciséis]
Bosquejo biográfico
Arthur David Wadsley (1918-1969) recibió el privilegio de obtener un mineral con su nombre debido a sus contribuciones a la geología, como la cristalografía de minerales y otros compuestos inorgánicos . [9] La propuesta de nombrar la wadsleyita en honor a Wadsley fue aprobada por la Comisión de Nuevos Minerales y Nombres de Minerales de la Asociación Mineralógica Internacional . El espécimen tipo se conserva ahora en la colección del Departamento de Geología de la Universidad de Alberta .
Ver también
- Glosario de meteoritos
Referencias
- ^ Mindat.org
- ^ Datos webmineral
- ^ Manual de mineralogía
- ^ La lista de minerales IMA
- ^ Ohtani, Eiji; Litasov, Konstantin; Hosoya, Tomofumi; Kubo, Tomoaki; Kondo, Tadashi (2004). "Transporte de agua al manto profundo y formación de una zona de transición hidratada" . Física de la Tierra e Interiores Planetarios . 143-144: 255-269. doi : 10.1016 / j.pepi.2003.09.015 . ISSN 0031-9201 .
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