Пироксени

Пироксени су група силикатних минерала, која припада поткласи иносиликата. Минерали из ове групе су значајни петрогени минерали, који улазе у састав многих врста стена. Присуство пироксена је значајно у многим магматским, регионално и контактно метаморфним стенама. Минерали ове групе могу бити ромбичне (ортопироксени) и моноклиничне симетрије (клинопироксени). Општи хемијски састав орто и клино пироксена може се представити формулом (где X представља калцијум, натријум, двовалентно жељезо и магнезијум те, ређе, за цинк, манган и литијум, а Y представља јоне мањег радијуса, као што су хром, алуминијум, тровалентно жељезо, манган, магнезијум, скандијум, титанијум, ванадијум па чак и двовалентно жељезо). Иако је алуминијум често замењен силицијумом код других силиката, замена се код већине пироксена догађа само у ограниченим количинама. Они деле заједничку структуру која се састоји од појединачних ланаца силицијумских тетраедара. Пироксени који се кристалишу у моноклиничком систему познати су као клинопироксени, а они који кристалишу у орторомбичном систему познати су као ортопироксени.

Пироксен
Перодот у базалту
Опште информације
Категорија	минерал
Формула
Кристалне системе	ромпски (ортопироксени), моноклински (клинопироксени)
Идентификација
Кристални хабитус	краткопризматични
Чврстина	добра по {210} (ортопироксени), добра по {110} (клинопироксени)
Плеохроизам	слаб или не постоји

Пироксен (диопсид) кристали из Авганистана

Горњи плашт Земље састоји се углавном од оливина и пироксена. Пироксен и фелдспат су главни минерали базалта, андезита и габра.^[1][2]

Подела

У зависности од садржаја појединих елемената у хемијском саставу, пироксени се деле на следеће групе:

• магнезијско-гвожђевите ортопироксене, где спадају: енстатит, бронзит, хиперстен и орто феросилит;
• магнезијско-гвожђевите клинопироксене, где спадају: пижонит, клино феросилит, клиноенстатит и клинохиперстен;
• калцијске клинопироксене, где спадају: диопсид, хеденбергит, јохансенит и аугит;
• калцијско-натријске клинопироксене, где спадају: омфацит и егирин аугит;
• алкалне клинопироксене, где спадају: жадејит и егирин;
• литијске клинопироксене, где спада сподумен.

Својства

• Кристалографска својства. - Кристали ортопироксена су обично краткопризматичног хабитуса, са (0) као основном формом, док су кристали клинопироксена такође призматични, али са (110) као основном формом.
• Цепљивост код пироксена је јасна до савршена у два правца по призми.
• Агрегати су претежно призматични, ређе приткасти или игличасти, а могу бити и зрнасти.
• Боја им може бити различита. Ређе су безбојни или бели. Обично су зелени у различитим нијансама, зелено мрки, мрки, тамнозелени.
• Прозрачни су, ређе потпуно провидни.
• Стакластог сјаја.
• Тврдине око 6.
• Постанак. - Пироксени су магматски, регионално и контактно метаморфни минерали, а могу постати и пегматитски у вези са базичним магматским процесима. Изузетак представља сподумен, који је као пегматитски минерал, присутан у пегматитима везаним за киселе магматске процесе.

Порекло имена

Име пироксена долази од грчких речи које у преводу значе ватра и странаћ'. Име су добили због тога што су присутни у вулканским лавама, где понекад кристализују унутар вулканског стакла; претпостављало се да су тамо доспели као нечистоће па отуд онда име „странац у ватри”. Међутим, они су заправо минерали који су кристализовани пуно пре него што је лава ерумпирала.

Горњи плашт Земље састоји се већином од оливина и пироксена. Део плашта приказан је на слици (ортоприоксени су црни, диопсид (који садржи хром) је светлозелен, оливин је жутозелен), а у њему доминирају оливини, типични перидотитски минерали.

Хемија и номенклатура пироксена

Ланчана силикатна структура пироксена нуди низ могућности у уграђивању различитих катјона те су имена пироксена првенствено дефинисана њиховом хемијском структуром. Пироксени добивају имена према хемијским врстама које окружују октаедре X (или ) и Y (или ) те тетраедре . Međunarodnо мineraloškо удружење - Komisija za nove minerale i mineralna imena^[3] danas broji dvadeset mineralnih imena, a 105 imena koja su se pre koristila danas u odbačena.

Пироксенска номенклатура

Пироксенска четворострана номенклатуре од калцијума, магнезијума, гвожђа

Пироксенска тригонална номенклатура натријумског пироксена

Типични пироксени већином су грађени од -тетраедара, а доминантни су двовалентни јони у оба октаедра (X и Y), тако да добијају приближну формулу . Имена честих калцијумско-гвоздено-магнезијумских пироксена дефинирана су у „пироксенском четвероуглу” (трапезу) на слици 2. енстатитско-феросилитна серија (₃) садржи до 5 моларних удела калцијума те се јавља у три полиморфа - као ромпски ортоенстатит и протоенстатит те као моноклински клиноенстатит (те као еквивалент феросилит). Повећањем удела калцијума онемогућује се стварање ромпсих фаза и пигеонита те кристализују само моноклински пироксени. Не постоји комплетан чврсти раствор с калцијумским уделом, а пироксени с моларним уделом калцијума од 15 до 25% као такви нису стабилни. То доводи до празнине у серији између пигеонита и аугита. Ту постоји произвољна сепарација између аугита и чврстог раствора диопсида и хеденбергита . Подела је направљена на 45% моларног удела калцијума. Како калцијумов јон не може употпунити Y-октаедар, пироксени с више од 50% удела не постоје.

Сличан минерал, воластонит, у серији има хипотетску хемијску формулу калцијумског крајњег члана, али важне структурне разлике га никако не могу сместити у исту групу с пироксенима. Магнезијум, калцијум и жељезо су без сумње једини катјони који могу испунити X и Y октаедре у пироксенској структури. Друга важна серија пироксена јесу минерали богати натријумом. Њихова номенклатура видљива је на Слици 3. Инклузије натријума, који има набој +1, у пироксенима указују на потребу минералне структуре за попуњавањем „недостајућег” позитивног набоја. У жадеиту и аегирину тај се недостатак на месту X попуњава инклузијама тровалентних катјона (најчешће су то и ³⁺). Натријумски пироксени с више од 20% моларног удела калцијума, магнезијума и двовалентног жељеза познати су под именом омфацит и аегирин-аугит, а ако је тај постотак већи од 80% минерали спадају у групу пироксенског четвероугла приказаног на Слици 2.

Прва рендгенска дифракција Марсовског тла - Чеминска анализа открива фелдспат, пироксене, оливин и још много тога (Кјуриосити ровер на „Рокнесту“)^[4]

Табела 1 приказује широк распон осталих катјона који могу бити уклопљени у пироксенској структури те даје и места на којима би се они могли наћи.

Табела 1: Распоред катјона у пироксенима.

3+

X

3+

4+

3+

2+

Y

2+

У позицирању јона из табеле, основно је правило да се крене с лева на десно те се најпре поставе сви силицумови јони на -позиције. Затим се алуминијумови јони слажу на остала слободна места у тетраедрима те се, коначно, попуњавају места с тровалентним жељезом. Вишак алуминијума и жељеза може се уклопити на X-позиције, а преостали јони на Y-позицију. Потребно је нагласити да овај начин слагања јона у сврху постизања неутралног набоја не следе сви механизми стварања пироксена, те постоји неколико алтернативних шема:

1. Честе су замене једновалентних и тровалентних јона на Y и X позицијама с двоструким јонима. На пример, и заједно дају жадеит ().
2. Двоструке замене једновалентних јона на Y-позицији и мешавина једнаког броја двовалентних и четверовалентних јона на Xпозицији. То доводи до стварања нпр. .
3. Замена по Шермаку, где тровалентни јони заузимају X и позиције што доводи до нпр. ₆.

У природи се, код неких минерала, може наћи више од једне замене.

Popis piroksena

Танак пресек зеленог пироксена.

Узорак пироксенита (метеорит АЛХ84001 са Марса), стене која се углавном састоје од минерала пироксена

• Клинопироксени (кристалишу у моноклинском кристалном систему)
  • Егирин ( силикат)^[5][6][7][8]
  • Аугит ( силикат)^[9][10]
  • Клиноенстатит (-силикат)
  • Диопсид ( силикат, ₂O₆)
  • Есенит ( силикат)
  • Хеденбергит ( силикат)
  • Хиперстен ( силикат)
  • Жадеит ( силикат)
  • Жервисит ( силикат)
  • Јохансенит ( силикат)
  • Каноит ( силикат)
  • Козмохлор ( силикат)
  • Намансилит ( силикат)
  • Наталит ( силикат)
  • Омфацит ( силикат)
  • Петедунит ( силикат)
  • Pigeonit ( силикат)
  • Сподумен ( силикат)

• Ортопироксени (кристалишу у ромпском кристалном систему)
  • Донпеакорит,
  • Енстатит,
  • Феросилит,
  • Нчванингит (хидатизовани -силикат)

• Шеферит,
• Цинков шеферит,
• Џеферсонит,
• Леукаугит,
• Калцијум-Шермаков молекул,

Види још

• Амфиболи