1 / 23

Variatii compozitionale in minerale Izomorfism ul

Variatii compozitionale in minerale Izomorfism ul. Klein, 2002: capitolul 5 Pg. 233-249. Izomorfismul Serii izomorfe/solutii solide. Capacitatea unei structuri minerale de a suporta variații parțiale de chimism fără modificări importante ale geometriei sale.

nerita
Download Presentation

Variatii compozitionale in minerale Izomorfism ul

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Variatii compozitionale in mineraleIzomorfismul Klein, 2002: capitolul 5 Pg. 233-249

  2. IzomorfismulSerii izomorfe/solutii solide Capacitatea unei structuri minerale de a suporta variații parțiale de chimism fără modificări importante ale geometriei sale. • Majoritatea mineralelor poseda o variatie ± extinsa a compozitiei chimice; • Variatiile compozitionale sunt rezultatul substitutiilor→substitutii ionice Solutiisolide– o structuraminerala in care anumitepozitiiatomicesuntocupate in proportiivariabile de douasaumaimulteelementechimicediferite. olivina feldspatii

  3. Formulele mineralelor • Transformarea procentelor de greutate ( wt% ) ale elementelor sau oxizilor in formula unui mineral • Formula = CuFeS2 *Calculated by wt%/atomic wt Ex. Cu: 34.30/63.54 = 0.5398 **Normalized to make the smallestnumber equivalent to 1

  4. 100% C 0% B 100% B 100% A 0% A 100% B 100% A Formulele mineralelor • Exprima proportii relarive ale unor conponenti, intr-un mineral • In wt% sau procente. • Foarte utile pt. exprimarea unor sisteme multicomponente sau solutii solide. Trei componenti diagrama ternara Doi componenti (diagrama binara)

  5. Formulele mineralelorReprezentare grafica Ex: Sistemul CaO – MgO – SiO2

  6. Substitutii ionice/Solutie solida • Minerale cu compozitie chimica variabila; • Multe minerale prezinta o compozitie chimica variabila • Substitutiile ionice apar in anumite conditii termodinamice.

  7. Substitutii ionice/Solutie solida Conditii: • Valenta ionilor care se substituie este identica sau difera printr-o unitate • Na+1 for Ca+2 • Al+3 for Si+4 • Diferenta de raza a ionilor care se substituie trebuie sa fie<15% (t° camerei)

  8. Unele substitutii determina aparitia unei solutii solide complete Implica ioni cu sarcini si raze (aproape) identice; Poate exista orice compozitie (mixtura) intre termenii extremi Ex: Seria olivinei: Forsterit (Mg2SiO4 ) - Fayalit (Fe2SiO4) Seria feldspatilor plagioclazi: Albit (NaAlSi3O8) – Anortit (CaAl2Si2O8) (la temperaturi ridicate se considera o solutie solida completa) Substitutii ionice/Solutie solida

  9. Unele substitutii determina o solutie solida partiala sau limitata Implica ioni cu raze si sarcini diferite Intre termenii extremi apare o solutie solida limitata Ex: Carbonati: Solutie solida limitata intre Calcit (CaCO3) si Dolomit [CaMg(CO3)2] si respectiv Magnezit (MgCO3) si Dolomit Piroxeni: Solutie solida limitata intre Enstatit (MgSiO3) si Diopsid (CaMgSi2O6) Substitutii ionice/Solutie solida

  10. Unele substitutii sunt simple Substitutie 1:1 intre ioni cu aceeasi sarcina; Unele substitutii sunt cuplate Substitutiile implica 2 sau mai multi ioni Sunt necesare pentru echilibrarea sarcinilor in retea. Examples: Carbonati: solutie solida simpla intre Magnezit (MgCO3) si Siderit (FeCO3) Feldspati plagioclazi: Substitutii cuplate intre Albit (NaAlSi3O8) si Anortit (CaAl2Si2O8) Substitutii ionice/Solutie solida

  11. Substitutiile ionice sunt mai extinse la temperaturi si presiuni ridicate (structurile cristaline sunt mai “permeabile”) si pot admite diferente de raze ionice mai accentuate (> 15%) Na+1 RI = 0.97 K+1 RI = 1.33 Ca+2 RI = 0.99 Solutii solide & Control T-P

  12. Izomorfismul Factorii care determina cantitatea de solutie solida dintr-o retea cristalina: • Dimensiunile comparabile ale ionilor, atomilor care se substituie; • Daca diferenta dimensionala<15% → substitutii largi; • 15-30% → substitutii limitate; • >30% putine substitutii posibile; • Sarcina ionilor implicati in substitutie; • - daca sarcine sunt identice (Mg2+ Fe2+) → structura ramane neutra; • - Daca sarcinile sunt ≠(Al3+  Si4+ ) → au loc in retea alte substitutii ionice aditionale care sa neutralizeze reteaua (substitutii cuplate). • Mentinerea tipului de coordinare(Al3+ - Fe3+) – garanati (6)/silicati de Al (4); • Complexitatea structurii – cu cat o structura este mai complexa cu atat ea se poate adapta mai usor la variatiile dimensionale ale ionilor (Ca2+- Mg2+) • Conditiile TPla care au loc substitutiile • - la temeperaturi ridicate – toleranta ridicata pentru substitutiile ionice datorita vibratiilor termice si a dimensiunilor pozitiilor atomice disponibile

  13. (Bloss, 1971)

  14. Izomorfism Solutii solide substitutionale Izomorfism izovalent Izomorfism heterovalent  

  15. Solutiisolide Substituții simple (cationicesauanionice -seriebinarăcompletă) A+X- → A+ B+ (Mg,Fe)2SiO4 Olivina (forsterit – fayalit) (Mn, Fe)CO3rodocrozit - siderit Zn2+Fe2+ in sphalerit Substituții cuplate (coupled substitutions) - substitutia A2+  B 3+ vafiinsotita de substitutiisuplimentare A2+C+pentru a se mentineneutralitatearetelei A2+  1B3+ + 1C+ Corindon (Al2O3) 2Al3+ = Fe2+ + Ti4+ safir Feldspati plagioclazi Na+Si4+  Ca2+ + Al3+ NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8

  16. Substitutii cuplate cu aparitia vacantelor structurale →apar atunci cand cationi cu sarcina superioara substituie doi sau mai multi cationi cu sarcina inferioara →substitutia poate avea loc doar intr-o singura pozitie atomica, lasand astfel alte pozitii atomice vacante Amazonit (KAlSi3O8) K+ + K+ Pb2+ +  vacanta structurala color center

  17. Reprezentări ale variațiilor compoziționale Diagrame binare silicatide aluminiu (disten) Reprezentarea grafica a extinderii seriilor: sphalerit-troilit forsterit-fayalit (olivina)

  18. Reprezentări ale variațiilor compoziționale Diagramele (sistemele) ternare Diagrama (sistemul) Wo-En-Fs Reprezentarea compozitiei chimice a unor clinopiroxeni in termenii proportiilor moleculare Wo, En si Fs

  19. Reprezentarea extinderii seriei izomorfe (K,Na,Ca)[(Si,Al)3O8] in grupa feldspatilor Doua serii izomorfe continue (feldspatii alcalini si feldspatii plagioclazi) si un domeniu compozitional in carenu exista minerale omogene cu chimism intermediar, numit lacuna de miscibilitate. Diagrama (sistemul) Or-Ab-An (KAlSi3O8-NaAlSi3O8-CaAl2Si3O8)

  20. Exsolutia temperatura ridicata cantitatea de solutie solida dintr-o retea cristalina depinde de razele ionice ale celor doi atomi care se substitie; Doi atomi cu raze ionice foarte diferite se vor substitui in proportii limitate; temperatura scazuta Scaderea temperaturii odata cu cresterea temperaturii, substitutiile devin posibile datorita vibratiilor atomice Feldspatii Na+K+ ~1000° (1.18 Å) (1.51 Å) miscibilitate completa

More Related