Армальколит - Armalcolite

Армальколит
Армальколит - шахта Ват Лу, Могок, Мьянма.jpg
Армальколит из Мьянмы (размер зерна 5 мм)
генеральный
Категория Минерал титана
Формула
(повторяющаяся единица)
(Mg, Fe 2+ ) Ti 2 O 5
Классификация Струнца 4. CB.15
Кристаллическая система Орторомбический
Кристалл класс Дипирамидальный (ммм)
символ HM : (2 / м 2 / м 2 / м)
Космическая группа Bbmm
Ячейка a = 9,743 (30)
b = 10,023 (20)
c = 3,738 (30) [Å], Z = 5
Идентификация
цвет От серого до коричневого в отражении, непрозрачный
Твердость по шкале Мооса <5
Блеск Металлический
Удельный вес 4,64 г / см 3 (измерено)
Оптические свойства Двухосный
Рекомендации

Armalcolite ( / ˌ ɑːr м ɑː л K ə л т / ) представляет собой титан-богатых минеральной с химической формулой (Mg, Fe 2+ ) Ti 2 O 5 . Впервые он был обнаружен на Tranquility Base на Луне в 1969 году во время Аполлон - 11 миссии, и назван в честь Arm сильного , Аль Дрина и Col Линс , три Apollo 11 астронавтов. Вместе с транквилитиитом и пироксферроитом это один из трех новых минералов, обнаруженных на Луне. Позже армальколит был обнаружен в различных местах на Земле и синтезирован в лаборатории. (Транквилитиит и пироксферроит также позже были обнаружены в различных местах на Земле). Синтез требует низких давлений, высоких температур и быстрой закалки от примерно 1000 ° C до температуры окружающей среды. Армалколит распадается на смесь богатого магнием ильменита и рутила при температурах ниже 1000 ° C, но при охлаждении превращение замедляется. Из-за этой потребности в закалке армальколит относительно редок и обычно встречается в ассоциации с ильменитом и рутилом, среди других минералов.

Вхождение

Apollo 11 портрет экипажа. Слева направо - Нил Армстронг , Майкл Коллинз и Базз Олдрин .

Первоначально армалколит был обнаружен на Луне, в Море Спокойствия на Базе Спокойствия , а также в долине Таурус-Литтроу и на высокогорье Декарта . Наибольшие суммы были предоставлены миссиями Аполлон-11 и 17. Позже он был идентифицирован на Земле по образцам даек и пробок лампроитов, взятых в Смоки-Бьютт, округ Гарфилд, штат Монтана , США . На Земле это происходит также в Германии ( Нёрдлингенский Рис ударный кратер в Баварии ), Гренландия ( Disko Island ), Мексика (El Toro шлаковый конус, Сан - Луис - Потоси ), Южная Африка ( Jagersfontein , Bultfontein и Dutoitspan кимберлитовых мин), Испания ( Провинция Альбасете и Хумилья , Мерсия ), Украина ( Припятский вал ), США (карьер Книппа, графство Увалде , Техас и Смоки-Бьютт, Иордания, Монтана ) и Зимбабве ( район Мвенези ). Армальколит также был обнаружен в лунных метеоритах, таких как Дофар 925 и 960, найденные в Омане.

Армальколит - это второстепенный минерал, обнаруженный в богатых титаном базальтовых породах, вулканической лаве и иногда в гранитном пегматите , ультраосновных породах , лампроитах и кимберлитах . Он связан с различными смешанными оксидами железа и титана, графитом, анальцимом , диопсидом , ильменитом , флогопитом и рутилом . Он образует удлиненные кристаллы длиной до 0,1–0,3 мм, погруженные в базальтовую матрицу. Петрографический анализ показывает, что армальколит обычно образуется при низких давлениях и высоких температурах.

Синтез

Кристаллы армалколита длиной до нескольких миллиметров можно выращивать путем смешивания порошков оксидов железа, титана и магния в правильном соотношении, плавления их в печи при температуре около 1400 ° C, давая расплаву возможность кристаллизоваться в течение нескольких дней при температуре около 1200 ° C. , а затем закалку кристаллов до температуры окружающей среды. Стадия закалки требуется как для лабораторного, так и для естественного синтеза, чтобы избежать превращения армальколита в смесь богатого магнием ильменита ( Mg-FeTiO
3
) и рутил (TiO 2 ) при температурах ниже 1000 ° C. Эта пороговая температура превращения увеличивается с повышением давления и в конечном итоге пересекает точку плавления, что означает, что минерал не может образовываться при достаточно высоких давлениях. Из-за этого преобразования в ильменит армальколит имеет относительно низкое содержание и связан с ильменитом и рутилом. Следовательно, относительное количество ильменита и армальколита можно использовать в качестве индикатора скорости охлаждения минерала во время его образования.

Свойства

Кристальная структура. Цвета: зеленый - Mg, синий - Ti, красный - кислород.

Армальколит имеет общую химическую формулу (Mg, Fe 2+ ) Ti 2 O 5 . Он образует непрозрачные массы, которые кажутся серыми (орто-армальколит) или желтовато-коричневыми (пара-армальколит) в отражении, причем серые разновидности являются наиболее распространенными, особенно в синтетических образцах. Кристаллическая структура орто- и параармальколита одинакова. Их химический состав существенно не отличается, но есть разница в содержании MgO и Cr 2 O 3, что объясняется разной окраской. Армальколит является частью группы псевдобрукитов, состоящей из минералов общей формулы X 2 YO 5 . X и Y обычно представляют собой Fe (2+ и 3+), Mg, Al и Ti. Концевые элементы представлены армальколитом ((Mg, Fe) Ti 2 O 5 ), псевдобрукитом (Fe 2 TiO 5 ), ферропсевдобрукитом (FeTi 2 O 5 ) и « карроитом » (MgTi 2 O 5 ). Они изоструктурны, все имеют ромбическую кристаллическую структуру и встречаются в лунных и земных породах.

По химическому составу большинство образцов армальколита можно разложить на сумму оксидов металлов следующим образом: TiO 2 (концентрация 71–76%), FeO (10–17%), MgO (5,5–9,4%), Al 2 O 3 (1,48 %). -2%), Cr 2 O 3 (0,3-2%) и MnO (0-0,83%). В то время как содержание титана относительно постоянное, отношение магния к железу варьируется и обычно ниже 1. Различают так называемую разновидность армаколита Cr-Zr-Ca, которая имеет повышенное содержание Cr 2 O 3 (4,3–11,5. %), ZrO 2 (3,8–6,2%) и CaO (3–3,5%). Эти разновидности не отличаются друг от друга, также встречаются промежуточные составы. Бедная железом (богатая магнием) модификация армаколита имеет ту же кристаллическую структуру и встречается в земной коре, что и минерал, неофициально названный «карроит».

Большая часть титана присутствует в армальколите в состоянии 4+ из-за восстановительной среды синтеза, но в лунных образцах присутствует значительная доля Ti 3+ . Отношение Ti 3+ / Ti 4+ в армальколите может служить индикатором летучести (эффективного парциального давления) кислорода во время образования минерала. Это также позволяет различать лунный и земной армальколит, так как для последнего Ti 3+ / Ti 4+ = 0.

Поскольку формула армальколита (Mg, Fe 2+ ) Ti 2 O 5 , она следует общей формуле XY 2 O 5, где X = (Mg и Fe 2+ ), Y = Ti, а O - кислород. Оба сайта X и Y координированы октаэдрически, а отношение радиусов между катионами и анионами в армальколите составляет от трех до пяти, равное 0,6, что делает структуру октаэдрической. Армалколит - это богатый титаном минерал, который относится к группе минералов магнезиально- ферропсевдобрукита с Fe 2+ Ti 2 O 5 и MgTi 2 O 5 в качестве конечных членов. Благодаря октаэдрической симметрии армальколит имеет твердый раствор (замещение катиона) между множеством элементов Fe 2+ , Fe 3+ , Mg, Al и Ti; это из-за их сходства в атомных радиусах и заряде. Кристаллографическая структура армальколита представляет собой ортомбическую дипирамиду, поэтому попадает в категорию орторомбической и имеет точечную группу 2 / м 2 / м 2 / м и пространственную группу Bbmm. Внутри участков M1 для армальколита идеально, чтобы там находилось железо из-за большего размера железа, а для M2 магний и титан имеют распределение между двумя участками. В металлических участках титан имеет восьмерку; магний и железо с четырьмя координациями. Соотношение магния и железа в армальколите уменьшается с понижением температуры с 0,81 при 1200 ° C до 0,59 при 1150 ° C. Когда температура армальколита достигает 1125 ° C, он заменяется ильменитом FeTiO 3 , в котором отсутствуют как магний, так и железо.

Кристаллическая структура армальколита близка к искаженному брукиту . Он основан на деформированных октаэдрах с атомом титана в центре и шестью атомами кислорода по углам. Ионы магния или железа расположены в интерстициальных узлах; они не вносят значительного вклада в каркас решетки, который удерживается связями Ti-O через углы октаэдров. Однако эти ионы влияют на оптические свойства, делая минерал непрозрачным, в отличие от прозрачного диоксида титана TiO 2 .

Смотрите также

Рекомендации

внешние ссылки