Pürokseenid — inosilikaatmineraalid: struktuur, omadused ja liigid

Pürokseenid — inosilikaatmineraalid: ülevaade struktuurist, keemilistest omadustest ja liikidest. Õpi tuvastamist, tekkimist ja rolli geoloogias.

Pürokseenid on rühm olulisi kivimit moodustavaid inosilikaatmineraale, mida leidub paljudes magma- ja metamorfsetes kivimites. Neil on ühine struktuur, mis koosneb ränikristallide üksikahelatest (SiO4-tetraeedrite ahel), mille üldine valem on XY(Si,Al)₂O₆, kus X ja Y tähistavad erineva suuruse ja laenguga metalliioone. X‑positsioonis asuvad tavaliselt suuremad ioonid (näiteks Ca, Na, Fe2+), Y‑positsioonis väiksemad ioonid (näiteks Mg, Fe2+, Al, Cr). Kuigi silikaatides, näiteks feldspaatides ja amfiboolides, asendab alumiinium räni ulatuslikult, toimub see asendus enamikus pürokseenides ainult piiratud ulatuses.

Struktuur ja keemia

Pürokseenide iseloomulik omadus on ränitetraeedrite ühisahel (üksik ahel, iga tetraeedri kaks oksügeeni jagatud naaberiga), mis annab neile stoikmeetriaks Si₂O₆ põhiosa. Erinevad metalliioonide kombinatsioonid X ja Y kohtadel moodustavad laiaulatuslisi tahkete lahuste sarju. Tuntumad lõppkomponendid on:

• enstatite (MgSi₂O₆) — Mg‑rikas ortopürokseen;
• ferrosiliit (FeSi₂O₆) — Fe‑rikas ortopürokseen;
• diopsiid (CaMgSi₂O₆) ja hedenbergiit (CaFeSi₂O₆) — Ca‑sisaldavad klinopürokseenid;
• augiit — tavaline monokliinne pürokseen, mille koostis on tugevasti varieeruv (Ca, Na, Mg, Fe, Al jt).

Pürokseenid jagunevad ka põhiliselt kaheks kristallograafiliseks rühmaks: ortopürokseenid (ortorombilised) ja klinopürokseenid (monokliinsed). Selle jaotuse aluseks on ruumruumilised koordinaadid ja ioonsuuruste paigutus kristallvõres ning see mõjutab ka füüsikalisi ja optilisi omadusi.

Liigid ja näited

Peamised pürokseenirühmad ja tüüpilised mineraalid:

• Ortopürokseenid: enstatiit — ferrosiliit seeria (Mg‑Fe solid solution). Ortopürokseenid on tavaliselt heledama värvitooniga (roheline kuni pruun) ja esinevad sageli peridotiitides, gabbrotes ja metamorfsetes kividest nagu granulite.
• Klinopürokseenid: diopsiid, hedenbergiit, augiit, pigeoniit — esinevad nii mafsetes kui ka ultramafsetes kivimites ning magma‑kivimite kristalliseerumissaadustena.
• Erimoodustised ja mineraalnimevariandid: hüpersthen (ajalooline nimetus Fe‑rikkale orthopyroxene‑grupile), jadetehnilised või kohalikud terminid teatud tekstuuride kohta.

Füüsikalised omadused ja identifitseerimine

• Värvus: tavaliselt tumedad toonid — must, tumepruun, roheline; Mg‑rikkad tüübid võivad olla heledamad (rohelised kuni hallid).
• Läige: klaasjas kuni poolkristalne.
• Lõhestus: kaks selget lõhestuspinda praktiliselt 90° juures (typiline pürokseenile), mis aitab neid eristada nt oliviinist või amfiboolidest.
• Kõvadus: umbes 5–6 (Mohsi skaala).
• Tihedus: tavaliselt 3,2–3,9 g/cm³, sõltuvalt Fe‑sisaldusest.
• Optilised omadused: polariseeriva mikroskoobi all kõrge reljeef, erinev pleokroism (eriti Fe‑rikemad tüübid), extinction‑nurkade muutumine ja nõrk kuni mõõdukas birefringents sõltuvalt koostisest.

Tekkimine, muutumine ja levik

Pürokseenid tekivad nii magmade kristalliseerumisel (määrava komponendina basaltides, gabbrotes, ja teistes mafitsetes kivimites) kui ka kõrgrõhu‑temperatuuri metamorfismis. Ultramafsetes kooslustes (nt peridotites, haruldasemalt pikridi‑ ja läbibitumite vormis) moodustavad nad tihti suure osa mineraalidest koos oliviini ja plagioklaasiga.

Metamorfismi ja keemilise alteratsiooni käigus võivad pürokseenid muuta oma koostist ja tekivad sekundaarsed mineraalid: pürokseeni muutumine amfibooliks (amfiboolid võivad moodustuda pseudomorfidena pürokseenist), serpiiniks, kloriidiks või karbonaatideks sõltuvalt tingimustest. Samuti on levinud tahkete lahuste ja ekssolutsiooniilmingud, kus ühe pürokseeni komponendi eraldumine loob lamellae või tekstuure.

Pürokseeniit (pyroxenite)

Pürokseeniit on pürokseenide rühmast peamiselt koosnev ultramafne või mafne intrusiivkivim. Seda iseloomustab kõrge pürokseeni osakaal ja madal plagioklaasi või kvartsisisaldus. Pürokseeniidid jaotuvad tavaliselt tüübi järgi:

• klino‑pürokseeniit (peamiselt klinopürokseenid);
• orto‑pürokseeniit (peamiselt ortopürokseenid);
• websteriit (segatekkeline kivim, kus on sarnane osakaal kliino‑ ja ortopürokseeni vahel).

Need kivimid on geoloogiliselt olulised nii mantli fragmentide, k’origineeritud ophioliitide kui ka mõnede vulkaaniliste ja plutoniliste süsteemide uurimisel.

Geoloogiline tähendus ja kasutus

Pürokseenide tähtsus geoloogias on suur: nende keemiline koostis (nt Mg/Fe suhe ehk Mg#) ja mineraaltektruurid annavad infot kristalliseerumise temperatuuride, magmade fraktsioneerumise, selektiivse metamorfoosi ning lähte‑peridootide tingimuste kohta. Pürokseenide analüüs aitab ka rekonstrueerida settekeskkondi ja maakoore protsesse.

Tööstuslikult ei ole pürokseenid tavaliselt peamised kaevandatavad metallide allikad, kuid neid kasutatakse geoloogilises ja materjaliteaduslikus uurimuses ning mõnikord dekoratiivsetel eesmärkidel, kui mineraal esineb suurte ja atraktiivsete kristallidena.

Kokkuvõtlikult on pürokseenid mitmekesine ja geoloogiliselt väga oluline mineraalirühm — nende struktuur üksikahelate kujul, laiad keemilised lahustesarjad ja tekkeolud muudavad nad võtmeelementideks nii magmavööndite kui ka metamorfsete protsesside uurimisel.

Otsing