Olivina -Olivine

Olivina
Olivine-gem7-10a.jpg
Em geral
Categoria Nesossilicato
Olivine grupo
Olivine series
Fórmula
(unidade de repetição)
(Mg,Fe) 2 SiO 4
símbolo IMA Ol
Classificação de Strunz 9.AC.05
Sistema de cristal Ortorrômbico
Grupo espacial Pbnm (nº 62)
Identificação
Cor Amarelo para verde-amarelo
hábito de cristal Massivo a granular
Decote Pobre
Fratura Concoidal
Tenacidade frágil
Dureza escala de Mohs 6,5–7
Brilho Vítreo
Onda incolor ou branco
Diafaneidade Transparente para translúcido
Gravidade Específica 3,2–4,5
Propriedades ópticas Biaxial (+)
Índice de refração n α = 1,630–1,650
n β = 1,650–1,670
n γ = 1,670–1,690
Birrefringência δ = 0,040
Referências

O mineral olivina ( / ɒ l . ɪ ˌ v n / ) é um silicato de ferro e magnésio com a fórmula química ( Mg 2+ , Fe 2+ ) 2 Si O 4 . É um tipo de nesossilicato ou ortossilicato . O principal componente do manto superior da Terra , é um mineral comum no subsolo da Terra, mas se desgasta rapidamente na superfície. Por esta razão, a olivina tem sido proposta como uma boa candidata ao intemperismo acelerado para sequestrar o dióxido de carbono dos oceanos e da atmosfera da Terra, como parte da mitigação das mudanças climáticas . A olivina também tem muitos outros usos históricos, como o peridoto de pedra preciosa (ou crisólito), bem como aplicações industriais, como processos de metalurgia .

Olivina em luz de polarização cruzada

A proporção de magnésio para ferro varia entre os dois membros finais da série de solução sólida : forsterita (Mg-membro final: Mg
2
Si O
4
) e faialita (Fe-endmember: Fe
2
Si O
4
). As composições de olivina são comumente expressas como porcentagens molares de forsterita (Fo) e faialita (Fa) ( por exemplo , Fo 70 Fa 30 ). A temperatura de fusão da forsterita é excepcionalmente alta à pressão atmosférica, quase 1.900 ° C (3.450 ° F), enquanto a da faialita é muito menor - cerca de 1.200 ° C (2.190 ° F). A temperatura de fusão varia suavemente entre os dois membros finais, assim como outras propriedades. A olivina incorpora apenas pequenas quantidades de outros elementos além de oxigênio (O), silício (Si), magnésio (Mg) e ferro (Fe). Manganês (Mn) e níquel (Ni) comumente são os elementos adicionais presentes em maiores concentrações.

A olivina dá nome ao grupo de minerais com uma estrutura relacionada (o grupo da olivina ) – que inclui tefroita ( Mn 2 SiO 4 ), monticellite ( Ca MgSiO 4 ), larnita (Ca 2 SiO 4 ) e kirschsteinita (CaFeSiO 4 ) ( comumente também escrito kirschteinite).

A estrutura cristalina da olivina incorpora aspectos da rede ortorrômbica P Bravais , que surge de cada unidade de sílica (SiO 4 ) sendo unida por cátions bivalentes metálicos com cada oxigênio em SiO 4 ligado a três íons metálicos. Tem uma estrutura tipo espinélio semelhante à magnetita, mas usa um cátion tetravalente e dois divalentes M 2 2+ M 4+ O 4 em vez de dois cátions trivalentes e um divalente.

Identificação e paragênese

A olivina é nomeada por sua cor tipicamente verde-oliva, que se acredita ser resultado de vestígios de níquel , embora possa alterar para uma cor avermelhada pela oxidação do ferro.

A olivina translúcida às vezes é usada como uma pedra preciosa chamada peridoto ( peridot , a palavra francesa para olivina). Também é chamado de crisólito (ou crisólito , das palavras gregas para ouro e pedra), embora esse nome agora raramente seja usado no idioma inglês. Algumas das melhores olivinas de qualidade de gema foram obtidas de um corpo de rochas do manto na Ilha de Zabargad, no Mar Vermelho .

A olivina ocorre em rochas ígneas máficas e ultramáficas e como mineral primário em certas rochas metamórficas . A olivina rica em Mg cristaliza a partir do magma rico em magnésio e pobre em sílica . Esse magma cristaliza em rochas máficas como o gabro e o basalto . Rochas ultramáficas geralmente contêm olivina substancial, e aquelas com teor de olivina superior a 40% são descritas como peridotitos . Dunite tem um teor de olivina de mais de 90% e é provavelmente um cumulado formado pela cristalização da olivina e sedimentação do magma ou de uma veia que reveste os condutos de magma. A olivina e as variantes estruturais de alta pressão constituem mais de 50% do manto superior da Terra, e a olivina é um dos minerais mais comuns da Terra em volume. O metamorfismo de dolomita impura ou outras rochas sedimentares com alto teor de magnésio e baixo teor de sílica também produz olivina rica em Mg, ou forsterita .

A faialita de olivina rica em Fe é relativamente muito menos comum, mas ocorre em rochas ígneas em pequenas quantidades em granitos e riolitos raros , e a olivina extremamente rica em Fe pode existir de forma estável com quartzo e tridimita . Em contraste, a olivina rica em Mg não ocorre de forma estável com minerais de sílica , pois reagiria com eles para formar ortopiroxênio ( (Mg,Fe) 2 Si 2 O 6 ).

A olivina rica em Mg é estável a pressões equivalentes a uma profundidade de cerca de 410 km (250 milhas) dentro da Terra. Por ser considerado o mineral mais abundante no manto da Terra em profundidades mais rasas, as propriedades da olivina têm uma influência dominante sobre a reologia dessa parte da Terra e, portanto, sobre o fluxo sólido que impulsiona as placas tectônicas . Experimentos documentaram que a olivina em altas pressões ( p . reduz drasticamente a resistência da olivina ao fluxo sólido. Além disso, como a olivina é tão abundante, mais água pode ser dissolvida na olivina do manto do que a contida nos oceanos da Terra.

A floresta de pinheiros de olivina (uma comunidade de plantas ) é exclusiva da Noruega. É raro e encontrado em cumes secos de olivina nos distritos de fiordes de Sunnmøre e Nordfjord.

Ocorrências extraterrestres

Cristais de olivina embutidos em ferro, em uma fatia de Esquel , um meteorito pallasite

A olivina rica em Mg também foi descoberta em meteoritos , na Lua e em Marte , caindo em estrelas infantis, bem como no asteroide 25143 Itokawa . Esses meteoritos incluem condritos , coleções de detritos do início do Sistema Solar ; e pallasites , misturas de ferro-níquel e olivina. Suspeita-se que os raros asteroides do tipo A tenham uma superfície dominada por olivina.

A assinatura espectral da olivina foi vista nos discos de poeira ao redor de estrelas jovens. As caudas dos cometas (que se formaram a partir do disco de poeira ao redor do jovem Sol ) costumam ter a assinatura espectral de olivina, e a presença de olivina foi verificada em amostras de um cometa da espaçonave Stardust em 2006. ) a olivina também foi detectada no cinturão planetesimal ao redor da estrela Beta Pictoris .

Estrutura de cristal

Figura 1: A estrutura em escala atômica da olivina olhando ao longo do eixo a . O oxigênio é mostrado em vermelho, o silício em rosa e o magnésio/ferro em azul. Uma projeção da célula unitária é mostrada pelo retângulo preto.

Os minerais do grupo da olivina cristalizam no sistema ortorrômbico ( grupo espacial P bnm ) com tetraedros de silicato isolados, o que significa que a olivina é um nesossilicato . A estrutura pode ser descrita como um arranjo hexagonal e compacto de íons de oxigênio com metade dos sítios octaédricos ocupados com íons de magnésio ou ferro e um oitavo dos sítios tetraédricos ocupados por íons de silício.

Existem três sítios de oxigênio distintos (marcados O1, O2 e O3 na figura 1), dois sítios metálicos distintos (M1 e M2) e apenas um sítio de silício distinto. O1, O2, M2 e Si estão todos em planos de espelho , enquanto M1 existe em um centro de inversão. O3 encontra-se em uma posição geral.

Polimorfos de alta pressão

Nas altas temperaturas e pressões encontradas nas profundezas da Terra, a estrutura da olivina não é mais estável. Abaixo de profundidades de cerca de 410 km (250 mi) a olivina sofre uma transição de fase exotérmica para o sorosilicato , wadsleyita e, a cerca de 520 km (320 mi) de profundidade, a wadsleyita se transforma exotérmica em ringwoodita , que tem a estrutura espinélio . A uma profundidade de cerca de 660 km (410 mi), ringwoodita se decompõe em silicato perovskita ( (Mg,Fe)SiO 3 ) e ferropericlase ( (Mg,Fe)O ) em uma reação endotérmica. Essas transições de fase levam a um aumento descontínuo da densidade do manto terrestre que pode ser observado por métodos sísmicos . Eles também são pensados ​​para influenciar a dinâmica da convecção do manto em que as transições exotérmicas reforçam o fluxo através do limite de fase, enquanto a reação endotérmica dificulta.

A pressão na qual essas transições de fase ocorrem depende da temperatura e do teor de ferro. A 800°C (1.070 K; 1.470°F), o membro final de magnésio puro, forsterita, transforma-se em wadsleyita a 11,8 gigapascals (116.000  atm ) e em ringwoodita a pressões acima de 14 GPa (138.000 atm). O aumento do teor de ferro diminui a pressão da transição de fase e estreita o campo de estabilidade da wadsleyita . Em cerca de 0,8 fração molar faialita, a olivina se transforma diretamente em ringwoodita na faixa de pressão de 10,0 a 11,5 GPa (99.000–113.000 atm). Faialita se transforma em Fe
2
SiO
4
espinélio a pressões abaixo de 5 GPa (49.000 atm). O aumento da temperatura aumenta a pressão dessas transições de fase.

Intemperismo

Olivina alterada para iddingsite dentro de um xenólito do manto .

A olivina é um dos minerais comuns menos estáveis ​​na superfície de acordo com a série de dissolução de Goldich . Ele se altera em iddingsita (uma combinação de minerais argilosos, óxidos de ferro e ferridrita ) prontamente na presença de água. Aumentar artificialmente a taxa de intemperismo da olivina, por exemplo, dispersando a olivina de grão fino nas praias, foi proposto como uma maneira barata de sequestrar CO 2 . A presença de iddingsite em Marte sugeriria que a água líquida existiu lá, e pode permitir aos cientistas determinar quando houve a última água líquida no planeta.

Devido ao seu rápido intemperismo, a olivina raramente é encontrada em rochas sedimentares .

Mineração

Noruega

Mineração a céu aberto em Sunnylvsfjorden , passagem do navio Hurtigruten .

A Noruega é a principal fonte de olivina na Europa, particularmente em uma área que se estende de Åheim a Tafjord e de Hornindal a Flemsøy no distrito de Sunnmøre . Há também olivina no município de Eid . Cerca de 50% da olivina do mundo para uso industrial é produzida na Noruega. Em Svarthammaren, em Norddal , a olivina foi extraída por volta de 1920 a 1979, com uma produção diária de até 600 toneladas métricas. A olivina também foi obtida no canteiro de obras das usinas hidrelétricas em Tafjord. Em Robbervika, no município de Norddal, uma mina a céu aberto está em operação desde 1984. A cor vermelha característica é refletida em vários nomes locais com "vermelho", como Raudbergvik (baía de rocha vermelha) ou Raudnakken (cumeeira vermelha).

Hans Strøm em 1766 descreveu a cor vermelha típica da olivina na superfície e a cor azul no interior. Strøm escreveu que no distrito de Norddal grandes quantidades de olivina foram quebradas da rocha e usadas como pedras de amolar .

Kallskaret perto de Tafjord é uma reserva natural com olivina.

Usos

Há uma busca mundial por processos baratos para sequestrar CO 2 por meio de reações minerais, chamadas de intemperismo aprimorado . A remoção por reações com olivina é uma opção atraente, pois está amplamente disponível e reage facilmente com o CO 2 (ácido) da atmosfera. Quando a olivina é esmagada , ela se deteriora completamente em poucos anos, dependendo do tamanho do grão. Todo o CO 2 produzido pela queima de um litro de óleo pode ser sequestrado por menos de um litro de olivina. A reação é exotérmica, mas lenta. Para recuperar o calor produzido pela reação para produzir eletricidade, um grande volume de olivina deve ser bem isolado termicamente. Os produtos finais da reação são dióxido de silício , carbonato de magnésio e pequenas quantidades de óxido de ferro. Uma organização sem fins lucrativos, o Projeto Vesta , está investigando essa abordagem em praias que aumentam a agitação e a área de superfície da olivina esmagada por meio da ação das ondas.

A olivina é usada como substituto da dolomita em siderúrgicas.

A indústria de fundição de alumínio utiliza areia de olivina para moldar objetos em alumínio. A areia de olivina requer menos água do que as areias de sílica enquanto ainda mantém o molde unido durante o manuseio e vazamento do metal. Menos água significa menos gás (vapor) para sair do molde à medida que o metal é derramado no molde.

Na Finlândia, a olivina é comercializada como uma rocha ideal para fogões de sauna devido à sua densidade comparativamente alta e resistência às intempéries sob aquecimento e resfriamento repetidos.

A olivina com qualidade de gema é usada como uma pedra preciosa chamada peridoto .

Veja também

Referências

links externos