Оливин - формула, свойства минерала

Английское название Оливин - Olivine

Синонимы оливина: перидот — peridote. Название хризолит — chrysolite Плиния частью относится к оливину, частью к топазу ювелирного качества, применяется и как синоним собственно оливина (10—30% Fa) и для обозначения прозрачной его разновидности.

Содержание

• Происхождение названия
• Химический состав
• Кристаллографическая характеристика
• Форма нахождения в природе
• Физические свойства
• Химические свойства
• Диагностические признаки
• Происхождение
• Месторождения
• Практическое применение
• Физические методы исследования
• Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

Происхождение названия

Минералы непрерывного изоморфного ряда форстерит (Fo) — фаялит (Fa) обычно описываются под общим названием оливин; для промежуточных членов ряда, однако, нередко применяются специальные названия

Название оливин отражает оливково-зеленый цвет минерала. 

Название гиалосидерит происходит от греч. uccXog (иалос) — стекло и 0iSr|pos (сидерос) —железо (Валхнер, 1822). Гортонолит назван по имени Гортона, открывшего минерал (Бруш, 1869).

Формула оливина

(Mg,Fe)₂[SiO₄]

Оливин один из наиболее распространенных минералов подкласса островных силикатов. Является промежуточным членом изоморфного ряда минералов форстерит Mg₂[SiO₄] - фаялит Fe₂[SiO₄].

Измененные, лимонитизированные оливины описаны под названиями: сидероклепт — sideroclepte (Сосюр, 1794), шюзит — chusite (Сосюр, 1794), лимбилит — limbilite (Сосюр, 1794); серпентинированные: стеатоид—• steatoid (Глокер, 1839), вилларсит — villarsite (Дюфренуа, 1842), матрисит — matricite (Холст, 1875). Измененным оливином также являются глинкит — glinkite (Романовский, 1847) и феррит — ferrite (Янг, 1882). Феррифаялит — ferrifayalite (Гинзбург и др., 1962) — измененный фаялит.

Химический состав

Mg и Fe неограниченно замещают друг друга.

Теоретический состав оливина: а) при Mg/Fe=2: MgO—37,94, FeO—33,80, Si02 —28,26; б) при Mg/Fe=l: MgO—23,41, FeO—41,71, SiO₂—34,88.

В природе магнезиальные оливины — форстерит и собственно оливин наиболее распространены. Значительно реже встречаются оливины промежуточного состава до Fa₅₇ (гортонолит), а также железистые — Fa_100-88 (феррогорнотолит) . Состав минерала нередко несколько варьирует в одной и той же породе и на разных горизонтах интрузий. Наблюдаются и вариации состава оливина разных генераций (большее содержание Fe в позднем оливине), а также отмечено возрастание железистости оливина в базальтовых потоках (от ранних к поздним).

Mg и Fe изоморфно замещаются Mn, Ni, Со, Са. В железистых оливинах содержание Mn больше (до 5% MnO) [110], чем в магнезиальных. Фаялит содержит различное количество MnO, является связующим звеном двух изоморфных рядов: форстерит — фаялит и фаялит — тефроит. Содержание NiO в общем незначительно; никель содержится преимущественно в магнезиальных оливинах. Форстерит (Fa_3-6) из хромитовых руд Кемпирсайского массива на Южном Урале содержит в среднем 0,62% NiO, тогда как в оливине дунитов и гарцбургитов того же массива (Fa_6-9) всего 0,30 и 0,26 NiO; в якутских магнезиальных оливинах максимальное содержание NiO 0,05. Установлено большее количество Ni, а также Cr в оливине мелилитовых базальтов, чем в типичных базальтах Германия. Отмечено меньшее содержание Ni в оливине, чем в ассоциирующихся с ним сульфидах  и большее по сравнению с сопутствующими пироксенами. Характерно почти полное отсутствие Ni в оливине метеоритов. Как для Ni, так и для Со устанавливается корреляция с содержанием Mg, но количество CoO обычно существенно меньше, чем NiO; оливины якутских кимберлитов содержат не более 0,08% СоО; до 0,032 СоО установлено в оливинах ультраосновных пород Азербайджана. Для магнезиальных оливинов часто отмечается незначительное содержание хрома (в минерале из якутских кимберлитов Cr₂O₃ до 0,48%). Содержание СаО в оливинах обычно весьма незначительно; оно несколько возрастает с увеличением содержания марганца.

Спектральные и отчасти химические анализы показывают нередко присутствие различных элементов, характер вхождения которых, однако, не уточняется авторами. Не во всех случаях есть уверенность в чистоте отобранного для изучения материала. Отмечается содержание Sc: в форстерите из пироксенитов Тагило-Баранчинского массива Урала 0,0003—0,0009% Sc₂O₃, в оливине щелочно-ультраосновных массивов Кольского полуострова и Карелии 0,0003—0,0005%.

Ga установлен в оливине из гипербазитов Урала , из щелочно- ультраосновных массивов Кольского п-ова, из базальтов Силезии; в разных оливинах, по Иванову, содержится 1—5 г/m Ga. В оливине с острова Линоса (Пелагские острова), содержащем около 42% MgO и 11—12% FeO, по данным Каробби, обнаружен свинец (0,2% PbО).

TR в очень небольшом количестве отмечаются лишь в оливинах из якутских кимберлитов. Пределы содержания других элементов в г/m: In—0,02—0,06, Ge—1,3—2,1, Cd до 0,37, Тl до 0,11. Оливин из Эйфеля (Германия) содержит 0,25—0,8 г/m Be. Уран установлен в оливине из эклогитов, образующих включения в кимберлитах Якутии (0,021— 0,043 г/т U); в минерале из долерит-монцонитов трапповой формации Кузбасса (U—1,0-10^-6%), из меймечита Сибири (10,2-10^_4%). Фаялит из Приморья содержит: Rb₂O—0,09, Cs₂O—0,07, Li₂O—0,10%; в оливине (Fa₁₈) из гипербазитов Урала Li 0,0002%. Наличие Pb, Cs, Li, Sr, Ва и Cu установлено в минералах из Скэргаарда , Cu — в оливине из базальтов Силезии.

В оливине неизвестного состава и парагенезиса отмечено 1-10^-6% Ar (указывается, что значения абсолютного возраста по оливину, полученные при использовании K—Ar метода, завышены).

Разновидности

Кристаллографическая характеристика

Сингония ромбическая Ромбо-дипирамидальный класс. D2h— mmm (3L²3PC).

Форма нахождения в природе

Облик кристаллов.

Кристаллы различного облика большей частью короткопризматические, удлиненные по оси с, часто таблитчатые по 6(010), редко по а(100). Иногда кристаллы удлинены вдоль оси а; необычное удлинение по [101] отмечено для кристаллов оливина, образующих включения в алмазе (соответственно они имеют косое погасание). Наблюдаются кристаллы псевдогексагонального развития. Кальб и Кох выделили три типа кристаллов:

1) «тип Засбах», характерны для вкрапленников в основных породах;

2) «тип Монцони»  — в контактово-метаморфических образованиях;

3) «тип Триблиц» — наиболее поздние кристаллы пневматолитического происхождения (преимущественно фаялит);

Указанные типы , однако, не исчерпывают разнообразия встречающихся в природе кристаллов оливина. В метеоритах — палласитах кристаллы минерала округлые.
Довольно часты скелетные кристаллы. Скелетное развитие характерно и для кристаллов оливина в шлаках. На гранях а (100) часто наблюдается вертикальная штриховка. На поверхности кристаллов оливина из якутских кимберлитов отмечались своеобразные пирамидки, конусовидные холмики и ребристые поверхности, трактуемые как фигуры частичного растворения.

Часты двойники по Двойники по (011) и по (031)—двойники прорастания, относительно мало распространены; еще реже — тройники; отмечались также двойники по (012), по (120) и по (110). Согласно Бурри, двойники преимущественно наблюдаются у кристаллов оливина из пород, обогащенных кальцием (анкаратритов, мелилитовых базальтов и др.). Относительно чаще двойники встречаются у оливина шлаков: у синтетического фаялита наблюдались только двойники по (011).

Агрегаты.  Оливин встречается обычно в виде зернистых масс или отдельных зерен, включенных в породу.

Включения в оливин

Очень разнообразны включения в зернах оливина. В раннем оливине габбро-долеритов Норильского района (Fa_14-25) отмечались включения плагиоклаза, пироксена, сульфидов, также стекла и газовых пузырьков или существенно газовые включения; в более позднем оливине (Fa_36-4o до Fa_56-60) — только включения стекла и пойкилитовые вростки плагиоклаза и раннего оливина. Включения из стекла и газа наблюдались также в фенокристаллах оливина из нефелиновых базальтов массива Бакони (Венгрия). Включения стекла, по Джонстону, характерны для скелетных кристаллов форстерита из лав и мелких интрузий. Отмечались также включения жидкой углекислоты. Нередки включения магнетита (результат распада твердого раствора), шпинели, пироксенов, плагиоклазов, также хромита, иногда перовскита. Известны мирмекитовые срастания оливина с титаномагнетитом, с пироксенами и др. Описаны ориентированные срастания его с ильменитом: ось а (ось удлинения) кристаллов оливина параллельна оси с ильменита, также (010) и [001] оливина (0001) и [1120] ильменита [59], в срастаниях с магнетитом (010) и [100] оливина || (111) и [ПО] магнетита [59]. Наблюдаются закономерно ориен¬тированные включения оливина в алмазах: чаще всего (010) и [101] оливина || (111) и [101 ] алмаза, реже (001), [110] и [100] оливина (001), [011] и [011] алмаза и (100), [010], [001] оливина (001), [011], [011] алмаза; также [101] оливина ||(111) алмаза.
Листочки антигорита нередко ориентируются параллельно (010), (100), (102) оливина.
В оливиновых габбро и норитах, в габбро-монцонитах и других породах около зерен оливина часто наблюдаются каймы (келифитовые оторочки) из роговой обманки, моноклинных или ромбических пироксенов. Нередко в таких каймах обнаруживаются шпинель, плагиоклаз, гранат и др.

Физические свойства

Оптические

• Цвет в зависимости от состава может изменяться от оливково-зеленого и светло-желтого до бутылочно-зеленого, бутылочно-коричневого и черного цвета (черный цвет оливина обусловлен развитием серпентина по многочисленным микротрещинам).
• Черта отсутствует. Порошок белый, желтоватый, зеленовато-серый.
• Блеск  стеклянный, до металловидного на плоскости спайности.
• Отлив жирный.
• Прозрачность Прозрачен до просвечивающего

Механические

• Твердость минерала 6,5-7
• Плотность у оливина 3,2 - 3,5. Она у минерала увеличивается с возрастанием содержания железа.
• Спайность по (100) и по (010) отчетливая до совершенной (обусловлена наличием в структуре плотнейшей упаковки параллельно (100) и цепей вдоль оси с Сп. проявляется в различной степени, в общем лучше у оливинов с более высоким содержанием фаялитовой молекулы.
• Излом неровный, иногда раковистый
• Хрупок

Химические свойства

В 3 %-ной НСl и 10 %-ной уксусной кислоте оливин не растворим, в HNO₃ (1:1) разлагается с выделением геля кремнезема.

Прочие свойства минерала

Оливин парамагнитен; магнитность возрастает в соответствии с увеличивающимся содержанием железа. Диэлектрическая постоянная оливина 6,77 . Удельная проводимость увеличивается с возрастанием содержания железа.

Искусственное получение минерала

.
Оливин образуется при нагревании хлоритов при температурах около 800°. Магнезиальный оливин кристаллизуется из плавленых базальтовых стекол в температурной области от 1200 до 1145°.
Пределы смесимости и устойчивости Mg₂SiO₄ и Fe₂SiO₄ изучены в очень многих системах. Данные о системе MgO — FeO — SiO₂, впервые изученной Боуеном и Шайрером, уточнялись неоднократно; изучена система FeO — MgO — CaO — SiO₂ . Изучены системы форстерит — альбит, форстерит — диопсид—анортит, фаялит — магнетит  и др.
Оливин разного состава содержится в технических продуктах  — в огнеупорных и керамических материалах и в шлаках .
 

Диагностические признаки

Диагностика. Узнается с трудом. Диагностируется по цвету, блеску, форме агрегатов. Одиночные кристаллы внешне схожи с осколками бутылочного стекла. Важным диагностирующим признаком является частое развитие по оливину более приметных минералов - талька и волокнистого серпентина (хризотил-асбеста). Похожие минералы: диопсид, эпидот. Отличие - у диопсида более низкая твердость (5,5-6) и совершенная спайность, у эпидота своеобразный желто-зеленый (фисташково-зеленый) цвет и средняя спайность.

От внешне сходного (иногда) апатита отличим по двуосности и значительно большим показателям преломления; от моноклинных пироксенов — по отсутствию в шлифах характерных для пироксенов перекрещивающихся трещинок спайности и по прямому погасанию; от ромбических пироксенов, в частности от гиперстена, иногда в шлифах трудно отличим (двупреломление несколько выше). Отсутствие характерных для эпидота аномальной интерференционной окраски и трещинок спайности служит отличием оливина от эпидота.

Спутники.  Пироксены, основные плагиоклазы, магнетит; в измененных породах – серпентин, тальк, кальцит, доломит; не встречается совместно с кварцем (за исключением редкого в природе фаялита).

Практическое применение

Маложелезистые оливиновые породы могут использоваться как огнеупорное сырье. Хризолит и перидот - драгоценные камни.

Породы, состоящие в основном из магнезиального оливина, используются для получения силикатного технического стекла.

Перидот и хризолит - минерал ювелирного качества используются в огранке.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

Старинные методы. Под паяльной трубкой  форстерит и магнезиальные оливины не плавятся, железистые члены ряда сплавляются в магнитный шарик.
 

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В шлифах в проходящем свете форстерит и оливин бесцветны, редко он желтоватый, зеленоватый; фаялит и железистые члены ряда желтоватые, лимонно- или янтарно-желтые, иногда красноватые (содержат включения окислов железа). Плеохроизм наблюдается редко.