Worldlex Wiki La forstérite ( Mg2SiO4 ; communément abrégée en Fo ; également connue sous le nom d'olivine blanche ) est le membre terminal riche en magnésium de la série des solutions solides d'olivine . Elle est isomorphe avec le membre terminal riche en fer, la fayalite . La forstérite cristallise dans le système orthorhombique ( groupe d'espace Pbnm ) avec des paramètres de maille a 4,75 Å (0,475 nm ), b 10,20 Å (1,020 nm) et c 5,98 Å (0,598 nm).
La forstérite est associée aux roches ignées et métamorphiques et a également été trouvée dans des météorites . En 2005, elle a également été trouvée dans la poussière cométaire renvoyée par la sonde Stardust . En 2011, elle a été observée sous forme de minuscules cristaux dans les nuages de gaz poussiéreux entourant une étoile en formation.
On connaît deux polymorphes de la forstérite : la wadsleyite (également orthorhombique ) et la ringwoodite ( système cristallin isométrique et cubique ). Ces deux polymorphes sont principalement connus à partir de météorites.
Le péridot est la variété précieuse de la forstérite olivine.
Composition
La forstérite pure est composée de magnésium, d'oxygène et de silicium. La formule chimique est Mg2SiO4 . La forstérite, la fayalite (Fe2SiO4) et la téphroite (Mn2SiO4 ) sont les éléments terminaux de la série des solutions solides d' olivine ; d'autres éléments tels que Ni et Ca remplacent Fe et Mg dans l'olivine, mais seulement en proportions mineures dans les occurrences naturelles. D'autres minéraux tels que la monticellite (CaMgSiO4 ) , un minéral rare riche en calcium, partagent la structure de l'olivine, mais la solution solide entre l'olivine et ces autres minéraux est limitée. La monticellite se trouve dans les dolomites métamorphisées par contact .
Occurrence géologique
L'olivine riche en forstérite est le minéral le plus abondant dans le manteau au-dessus d'une profondeur d'environ 400 km (250 mi) ; les pyroxènes sont également des minéraux importants dans cette partie supérieure du manteau. Bien que la forstérite pure ne soit pas présente dans les roches ignées , la dunite contient souvent de l'olivine avec des teneurs en forstérite au moins aussi riches en Mg que Fo 92 (92 % de forstérite - 8 % de fayalite) ; la péridotite commune contient de l'olivine généralement au moins aussi riche en Mg que Fo 88. En raison de son point de fusion élevé, les cristaux d'olivine sont les premiers minéraux à précipiter à partir d'une fusion magmatique dans un processus de cumulat , souvent avec des orthopyroxènes. L'olivine riche en forstérite est un produit de cristallisation courant du magma dérivé du manteau . L'olivine dans les roches mafiques et ultramafiques est généralement riche en membre terminal forstérite.
La forstérite est également présente dans le marbre dolomitique qui résulte du métamorphisme de calcaires et de dolomies à haute teneur en magnésium . La forstérite presque pure est présente dans certaines serpentinites métamorphisées . L'olivine riche en fayalite est beaucoup moins courante. La fayalite presque pure est un constituant mineur de certaines roches granitiques et elle est un constituant majeur de certaines formations de fer rubanées métamorphiques .
Structure, formation et propriétés physiques
Français La forstérite est principalement composée de l'anion SiO 4 4− et du cation Mg 2+ dans un rapport molaire de 1:2. Le silicium est l'atome central de l'anion SiO 4 4− . Chaque atome d'oxygène est lié au silicium par une seule liaison covalente. Les quatre atomes d'oxygène ont une charge négative partielle en raison de la liaison covalente avec le silicium. Par conséquent, les atomes d'oxygène doivent rester loin les uns des autres afin de réduire la force de répulsion entre eux. La meilleure géométrie pour réduire la répulsion est une forme tétraédrique. Les cations occupent deux sites octaédriques différents qui sont M1 et M2 et forment des liaisons ioniques avec les anions silicates. M1 et M2 sont légèrement différents. Le site M2 est plus grand et plus régulier que M1 comme le montre la figure 1. L'empilement dans la structure de la forstérite est dense. Le groupe spatial de cette structure est Pbnm et le groupe ponctuel est 2/m 2/m 2/m qui est une structure cristalline orthorhombique.
Cette structure de forstérite peut former une solution solide complète en remplaçant le magnésium par du fer. Le fer peut former deux cations différents qui sont Fe 2+ et Fe 3+ . L'ion fer (II) a la même charge que l'ion magnésium et son rayon ionique est très similaire à celui du magnésium. Par conséquent, Fe 2+ peut remplacer l'ion magnésium dans la structure de l'olivine.
L'un des facteurs importants qui peuvent augmenter la proportion de forstérite dans la solution solide d'olivine est le rapport des ions fer (II) aux ions fer (III) dans le magma. Lorsque les ions fer (II) s'oxydent et deviennent des ions fer (III), les ions fer (III) ne peuvent pas former d'olivine en raison de leur charge 3+. La présence de forstérite due à l'oxydation du fer a été observée dans le volcan Stromboli en Italie. Lorsque le volcan s'est fracturé, des gaz et des substances volatiles se sont échappés de la chambre magmatique. La température de cristallisation du magma a augmenté à mesure que les gaz s'échappaient. Comme les ions fer (II) ont été oxydés dans le magma de Stromboli, peu de fer (II) était disponible pour former de l'olivine riche en fer (fayalite). Par conséquent, l'olivine cristallisante était riche en magnésium et des roches ignées riches en forstérite se sont formées.
À haute pression, la forstérite subit une transition de phase en wadsleyite ; dans les conditions régnant dans le manteau supérieur de la Terre , cette transformation se produirait à des pressions d'environ 14–15 GPa. Dans les expériences à haute pression, la transformation peut être retardée de sorte que la forstérite peut rester métastable à des pressions allant jusqu'à près de 50 GPa (voir fig.).
Le métamorphisme progressif entre la dolomite et le quartz réagit pour former de la forstérite, de la calcite et du dioxyde de carbone :
La forstérite réagit avec le quartz pour former le minéral orthopyroxène enstatite dans la réaction suivante :
Découverte et nom
La forstérite a été décrite pour la première fois en 1824 pour une occurrence au Mont Somma , sur le Vésuve , en Italie . Elle a été nommée par Armand Lévy en 1824 d'après le naturaliste et collectionneur de minéraux anglais Adolarius Jacob Forster .
Applications
La forstérite est actuellement étudiée comme biomatériau potentiel pour les implants en raison de ses propriétés mécaniques supérieures.
