Pirokseni: definicija, struktura in pomen v magmatskih ter metamorfnih kamninah

Pirokseni so skupina pomembnih kamninotvornih inosilikatnih mineralov, ki jih najdemo v številnih magmatskih in metamorfnih kamninah. Imajo skupno strukturo, ki jo sestavljajo posamezne verige kristalov silicijevega dioksida s splošno formulo XY(Si,Al)₂O₆, kjer X in Y predstavljata kovinske ione. Čeprav aluminij v veliki meri nadomešča silicij v silikatih, kot so feldspari in amfiboli, se v večini piroksenov nadomeščanje pojavlja le v omejenem obsegu.

Struktura in kemična sestava

Pirokseni so enoverižni ("single-chain") inosilikati, kar pomeni, da se silicijevi tetraedri (SiO₄) povežejo v verige z deljenimi dvema kisikovima atomoma. Ta veriga daje osnovno enotsko formulo približno SiO₃, vendar se zaradi substitucij in prisotnosti različnih kovinskih kationov običajno zapisuje kot XY(Si,Al)₂O₆.

V formuli:

• X (velik, M2 mesto): običajno Ca, Na, Fe²⁺, Mg, Mn — ta mesto sprejme večje ionske radije.
• Y (majhno, M1 mesto): običajno Mg, Fe²⁺, Al, Cr, Ti, v nekaterih primerih Fe³⁺ — to mesto sprejme manjše ionske radije.

Kristalografsko se pirokseni delijo na dve osnovni skupini glede na simetrijo:

• ortopirokseni (ortorombični sistem): npr. enstatit–ferrosilit serija (MgSiO₃ – FeSiO₃).
• klinopirokseni (monoklinski sistem): npr. diopsid–hedenbergit serija (CaMgSi₂O₆ – CaFeSi₂O₆), pa tudi Na-aluminatni pirokseni kot jadeit (NaAlSi₂O₆) in aegirine (NaFe³⁺Si₂O₆).

Glavne vrste in solidne raztopine

Pomembne serije piroksenov vključujejo:

• Enstatit–ferrosilit (ortopirokseni): izraziti Mg–Fe zamenjavi v M1 mestu.
• Diopsid–hedenbergit (klinopirokseni): Ca prispeva v M2 mestu, Mg in Fe v M1.
• Jadeit–aegirinske vrste (Na-pirokseni): Na v M2 mestu in Al/Fe v M1, pogosto povezani z visokim pritiskom ali alkalnimi okoljii.

Solidne raztopine so pogoste med sosednjimi člani serij, a zaradi razlik v ionskih radijih in naboju so nekatere mešanice omejene. Substitucija Al za Si je možna, vendar navadno omejena, ker spremeni električni naboj verige in zahteva uravnoteženje z drugimi kationi (npr. vnosom Na ali povečanim Fe³⁺).

Fizikalne in optične lastnosti

• barva: običajno temno zelena, rjava ali črna (odvisno od vsebnosti Fe in Ti); čisti Mg-pirokseni so lahko svetlejši (sivi, zelenkasti).
• trdota: približno 5–6 po Mohsovi lestvici.
• gostota: približno 3,2–3,9 g/cm³, raste z vsebnostjo železa in kalcija.
• razpokanost: dve izraziti razpokanosti, približno pod kotoma ~87° in ~93° (kar loči piroksene od amfibolov, kjer je kot približno 56° in 124°).
• kristalna oblika: prizmatični kristali, pogosto razvitih napetostnih izrastkov; v kamninah pogosto kot zrnata ali agregatna masa.
• optične lastnosti: klinopirokseni so običajno biseksični (monoklinski, lahko dvolomni), ortopirokseni so ortorombični; pod polariziranim svetlobnim mikroskopom pokažejo značilne interferenčne barve in zatemnitve.

Vloga v magmatskih in metamorfnih kamninah

Pirokseni so ključni minerali v širokem spektru kamnin:

• magmatske kamnine: pogosto prisotni v mafnih in ultramafnih kamninah (npr. bazalti, gabri, peridotiti, pirokseniti). V kozmih raztopinah pirokseni pogosto kristalizirajo zgodaj pri visoki temperaturi in so pomembni pri diferenciaciji magme ter tvorbi kumulatnih tekstur.
• metamorfne kamnine: pirokseni so značilni za visoko temperaturne in/ali visoko pritiskovne facije (npr. granulitna in eklogitna facija). V eklogitih se pojavljata na primer omphacite (klinopiroksen) in granat kot stabilne faze pri visokih P.

Piroksenit je magmatska kamnina, sestavljena pretežno iz mineralov iz skupine piroksenov; gre za ultramafno do mafno kamnino, pogosto temne barve in visoke gostote. Pirokseniti nastanejo kot kumulati v magmatskih telesih ali kot del peridotitnih/bazaltnih kompleksov.

Geološki pomen in uporaba

• Pirokseni služijo kot indikatorji pogojev kristalizacije: njihova kemija (Mg/Fe razmerje, Ca-vsebnost, Na in Al vsebnost) se uporablja za termometrijo in barometrijo magmatskih in metamorfnih procesov.
• Spreminjanje piroksenov (alteracija) lahko vodi do nastanka amfibolov (hiperstejna → hornblenda) ali kloritov; v ultramafnih kamninah se lahko pirokseni serpentinirajo.
• v industriji nimajo velike neposredne komercialne vrednosti kot samostojni minerali, vendar so ključni za razumevanje sestave ozemeljskih plaščev, magmatskih procesov in za interpretacijo derivatnih kamnin.

Zaključek

Pirokseni so vsestranska skupina inosilikatnih mineralov z značilno verižasto silikatno strukturo in variabilno kemično sestavo, ki jim omogoča, da so prisotni v zelo različnih geoloških okoljih — od glavnih mafnih magm do visokotemperaturnih metamorfnih facij. Njihove fizikalne, kemijske in strukturne lastnosti naredijo piroksene za pomembno orodje pri interpretaciji geoloških procesov in zgodovine kamnin.

Išči po črki