Piroksenai — inosilikatiniai mineralai: sandara, tipai ir pasiskirstymas

Piroksenai yra svarbią uolienas sudarančių inosilikatinių mineralų grupė, aptinkama daugelyje magminių ir metamorfinių uolienų. Jiems būdinga bendra molekulinė struktūra – viengrandės (vienos grandinės) silikatų grandinės, sudarytos iš susijungiančių SiO₄ tetraedrų. Bendroji formulė dažnai rašoma kaip XY(Si,Al)₂O₆, kur X ir Y žymi įvairius metalų jonus. X pozicijose paprastai randami didesni jonai (pvz., Ca, Na, kitaip didesni Mg/Fe), o Y pozicijose – mažesni (pvz., Mg, Fe, Al, Cr). Nors aliuminis gali pakeisti silicį silikatuose (pvz., feldšpatuose ir amfiboluose), daugumoje piroksenų šis pakeitimas vyksta ribotai ir priklauso nuo temperatūros bei slėgio sąlygų.

Sandara

Pirokseno struktūra susidaro iš vienos grandinės silicato tetraedrų, kur kiekvienas SiO₄ tetraedras dalijasi dviem kampinėmis deguonies atomų su kaimyniniais tetraedrais, todėl grandinės formulė efektyviai yra (Si₂O₆)²⁻. Grandinės susijungia su metalo katijonais X ir Y, kurie užima tarpus tarp grandinių ir stabilizuoja kristalinę grotį. Dėl skirtingų jonų dydžių ir krūvių gali formuotis įvairios modifikacijos, atsiranda kietųjų tirpalų serijos tarp endmemberių (pvz., enstatitas–ferrosilitas arba diopsidas–hedenbergitas).

Tipai ir klasifikacija

• Ortopiroksenai (ortorombinė kristalinė sistema) – pavyzdžiui, enstatitas (MgSiO₃) ir ferrosilitas (FeSiO₃).
• Klinopiroksenai (monoklininė sistema) – tarp jų dažni diopsidas (CaMgSi₂O₆), hedenbergitas (CaFeSi₂O₆), augitas (mišrus, dažnas bazaltuose) ir pigeonite (dažnas magminėse uolienose su vidutinėmis sudėtimis).
• Na-rich piroksenai – pvz., jadeitas (NaAlSi₂O₆) ir aegirinas (NaFe³⁺Si₂O₆), kurie būdingi aukšto slėgio ir specifinėms cheminėms aplinkoms.

Klasifikacija dažnai remiasi cheminiu sudėties plotu (pvz., Mg–Fe–Ca trigonas) bei kristalografinėmis modifikacijomis. Daugelis piroksenų sudaro plačius kietųjų tirpalų intervalus, todėl realiose uolienose randama mišrių piroksenų su skirtingu Mg/Fe/Ca santykiu.

Fizikinės savybės

• Spalva: pilka, žalsva, juoda, ruda; skaidrūs iki skaidrūs gabalai gali būti žalsvai arba rausvai atspindintys.
• Blizgesys: stiklinis arba perlų pavidalo ant skaldos plokštelių.
• Kietumas: apie 5–6 pagal Mohso skalę.
• Tankis: paprastai ~3,2–3,8 g/cm³, priklausomai nuo Fe/Mg santykio.
• Skaldumas: dvi gerai išreikštos skaldos plokštės, kurios susikerta maždaug 87°–93° kampu (tai svarbus atpažinimo požymis laukinėje geologijoje).
• Kristalų forma: dažniausiai stulpeliniai arba prizmatiški kristalai; dažnai matomos eksoliuotos lamelės ir dvigubi modeliai (twinning).

Pasiskirstymas ir susidarymas

Piroksenai yra labai paplitę tiek magminėse, tiek metamorfinėse uolienose:

• Magminės uolienos: basaltuose, gabruose, diabasose ir plutoose piroksenai (ypač augitas ir pigeonite) yra pagrindiniai akmens sudedamoji dalis. Mantijos litosferoje ir ultramafinėse uolienose randami ortopiroksenai ir klinopiroksenai kartu su olivinu; iš čia kilę pyroxenitai (žemiau).
• Pyroxenitai: magminė uoliena, sudaryta daugiausia iš piroksenų. Pyroxenitas gali būti cumulate (sluoksniavimasis sluoksniuotuose intruziniuose telkiniuose) arba mantijos kilmės (xenolitai, ophiolito fragmentai).
• Metamorfinės uolienos: piroksenai būdingi aukšto slėgio ir aukštos temperatūros metamorfizmui – pvz., eklogitai (omfacitas/jadeitas su granatu) ir granulitai (ortopiroksenai). Diopsidas dažnai sutinkamas skarninėse zonose ir kontaktiniame metamorfizme.
• Meteoritai: kai kuriuose meteoritiniuose pavyzdžiuose taip pat aptinkami piroksenai, todėl jie svarbūs kosminės medžiagos tyrimuose.

Geologinė reikšmė ir taikymas

Piroksenai yra vieni iš svarbiausių mineralų petrologijoje ir geochemijoje:

• Jie leidžia interpretuoti uolienų formavimosi sąlygas (temperatūrą, slėgį, oksidacijos laipsnį) – pirokseno sudėtis naudojama geoterma­m­etrijai ir geobarometrijai.
• Piroksenai suteikia informaciją apie magmų evoliuciją (krizės, diferenciacija, kietėjimo eiga) bei mantijos cheminę sudėtį.
• Aukšto slėgio piroksenai (pvz., jadeitas, omfacitai) yra svarbūs nustatant subdukcijos ir gilių metamorfinių procesų sąlygas.

Piroksenitas

Piroksenitas yra magminė uoliena, sudaryta daugiausia iš piroksenų. Dažniausiai tai ultramafinės ar mafiske kilmės uolienos, kuriose olivinas gali būti mažiau paplitęs arba visiškai nebūti. Piroksenitai gali formuotis kaip cumulate sluoksniai dideliuose intruziniuose telkiniuose arba kaip mantijos restiniai fragmentai (xenolitai). Šios uolienos svarbios tyrinėjant mantijos procesus ir mineralinių žaliavų kaupimąsi sluoksniuotuose telkiniuose.

Apibendrinant, piroksenai yra universalūs ir informatyvūs mineralai, leidžiantys geologams suprasti platų procesų spektrą – nuo magminės diferenciacijos iki aukšto slėgio metamorfizmo. Jų įvairovė, kietųjų tirpalų serijos ir reakcijos į temperatūros/slėgio pokyčius daro juos neatsiejama uolienų tyrimų dalimi.

Paieška pagal raidę