Pyrokseenit: Inosilikaattimineraalit - rakenne, esiintyminen ja ominaisuudet

Pyrokseenit — inosilikaattimineraalit: rakenne, esiintyminen ja ominaisuudet selkeästi. Lue, miten ne vaikuttavat magmakiviin ja metamorfisiin kiviin.

Pyrokseenit ovat tärkeä ryhmä kiviä muodostavia inosilikaattimineraaleja, joita esiintyy yleisesti monissa magmakivissä ja metamorfisissa kivissä. Niille on ominaista yhteinen rakenne, joka muodostuu yksittäisistä piikideketjuista (yksiulotteisista SiO4-tetraedriperheistä), ja niiden yleinen kaava voidaan esittää muodossa XY(Si,Al)₂ O₆. Tässä X- ja Y-paikat ottavat vastaan erilaisia metalli-ioneja (esim. Ca, Na, Mg, Fe2+, Fe3+, Al), mikä määrää pyrokseenin kemian ja fyysiset ominaisuudet. Vaikka alumiini korvaa piitä laajalti joissain silikaateissa kuten maasälvissä ja amfiboleissa, alumiinia esiintyy vain rajoitetusti useimmissa pyrokseeneissa.

Rakenne

Pyrokseenit koostuvat yksittäisistä tetraedrivyöhykkeistä, joissa jokainen SiO4-tetraedri jakaa kaksi happiatomia naapuritetaedrien kanssa muodostaen pitkiä ketjuja. Ketjut sitoutuvat toisiinsa metallikationeilla X ja Y, jotka sijaitsevat ketjujen väleissä. Ketjurakenne erottaa pyrokseenit kaksiketjuisista inosilikaateista (kuten amfibolit), ja antaa niille tyypilliset fysikaaliset ja optiset ominaisuudet.

Luokittelu ja tyypillisiä mineraaleja

Pyrokseeneja luokitellaan pääasiassa rakenteen ja symmetrian mukaan kahteen pääryhmään:

• Orthopyrokseenit (ortorombinen): sisältävät esimerkiksi enstiittiä (MgSiO3) ja ferrosiliittiä (FeSiO3). Näissä Mg ja Fe korvaavat toisiaan.
• Clino- tai klinopyrokseenit (monokliininen): tähän ryhmään kuuluvat esimerkiksi diopsidi (CaMgSi2O6) ja hedenbergiitti (CaFeSi2O6), joissa kalsium esiintyy usein merkittävästi.

Yleisimmät tunnetut pyrokseenimineraalit ovat enstiitti, ferrosiliitti, diopsidi, hedenbergiitti, augiitti ja pigeoniitti. Clinopyrokseeneilla ja orthopyrokseeneilla on myös laaja yhteliittymä komponenttien (Mg–Fe–Ca) suhteen; käytetään usein pyrokseenin "kvadrilateraalista" käsitettä kuvaamaan Ca–Mg–Fe-suhteita.

Esiintyminen ja muodostuminen

Pyrokseenit ovat tyypillisiä korkealämpötilan mineraaleja. Ne muodostuvat ja pysyvät stabiileina sekä magmageneettisissä että metamorfisissa olosuhteissa:

• Magmakivet: pyrokseenit ovat yleisiä mafisissa kivilajeissa kuten basaltissa, gabrossa ja peridotiteissa.
• Metamorfiset kivet: tietyissä korkean lämpötilan metamorfisissa kivissä (esim. granuliteissa) pyrokseenit ovat tavallisia.
• Plutoniset kehdot ja manteli: jotkin pyrokseeni- ja pyroksenitiitokset (esim. pyrokseniitti) koostuvat pääosin pyrokseeneista ja esiintyvät syvemmällä maan kuoressa tai litosfäärissä.

Pyrokseniitti on pyrokseeniryhmän mineraaleista koostuva magmakivi, jossa pyrokseenit voivat olla vallitseva kideaines.

Fysikaaliset ja optiset ominaisuudet

• Väri: vaihtelee vihreän, ruskean, harmaan ja mustan sävyissä riippuen Fe- ja Ca-pitoisuudesta.
• Kovuus: noin 5–6 Mohsin asteikolla.
• Tiheys: vaihtelee noin 3,2–3,6 g/cm³ koostumuksesta riippuen.
• Halkeilu: selkeä kaksisuuntainen halkeilu noin 87° ja 93° välillä (tyypillinen piirre pyrokseeneille).
• Kristallijärjestelmä: orthopyrokseenit ortorombisia, clinopyrokseenit monokliinisia.
• Optiset ominaisuudet: voimakkaasti anisooppisia; käytössä kidegeologiassa ja mikroskooppitutkimuksissa pyrokseenien pleokroismi ja kaksikaarisuus hyödyttävät mineraalin tunnistamista.

Geologinen merkitys ja käyttö

Pyrokseenit kertovat paljon kiven muodostumisolosuhteista: niiden kemiallinen koostumus ja tekstuurit auttavat määrittämään magman koostumusta, jäähtymisnopeutta ja metamorfisia olosuhteita. Pyrokseeneja käytetään myös geotermobarometreina eli ne auttavat arvioimaan kivien muodostumis- tai muuttumisolosuhteiden lämpötilaa ja painetta.

Suorana taloudellisena hyötykäyttönä pyrokseenit eivät ole laajalti teollisesti viljelty raaka-aine, mutta pyrokseeni-pitoisia kiviä (esim. pyrokseeniitit) voidaan käyttää paikallisesti kiviaineksena, koristekivinä tai geologisina lähteinä raudan ja muiden alkuaineiden etsintään tietyissä pintatyyppi- ja juonimuodostumissa.

Alteraatio ja mineraalimuunnokset

Pyrokseenit voivat muuntua sekundaarisissa olosuhteissa esimerkiksi amfiboleiksi, serpiiniitiksi tai muiksi hydrotermisessa alteraatiossa syntyneiksi mineraaleiksi. Myös pulveroituminen ja kemiallinen säätely muuttavat usein niiden pinnanominaisuuksia ja väriä.

Yhteenvetona pyrokseenit ovat monimuotoinen ja geologisesti merkittävä mineraaliryhmä, jonka rakenne, kemia ja esiintyminen tarjoavat arvokasta tietoa kivilajien synnystä ja maankuoren prosesseista.

Hae kirjaimella