Olivin kristalli tuzilishi nima?

Olivin kristalli strukturasi ortorombik joylashuvdan iborat bo'lib, unda izolyatsiyalangan silikon{0}}kislorod tetraedralari (SiO₄) oktaedr maydonlarni egallagan metall kationlari bilan bog'langan. Ushbu tuzilmani olti burchakli, yaqin{2}}paketlangan kislorod atomlari qatori sifatida tasavvur qilish mumkin, oktaedral bo'shliqlarning yarmi magniy yoki temir ionlari bilan to'ldirilgan va-tetraedral bo'shliqlarning sakkizdan biri kremniy bilan to'ldirilgan.

Olivin guruhi ortorombik kristallar tizimida Pbnm kosmik guruhi ostida kristallanadi (muqobil sozlamalarda Pnma sifatida ham belgilanadi). Ushbu asosiy simmetriya atomlarning kristall panjara ichida qanday joylashishini aniqlaydi va mineralning fizik xususiyatlariga bevosita ta'sir qiladi.

Birlik katakchasi to'rtta formula birligini (Z=4) o'z ichiga oladi va to'g'ri burchak ostida kesishgan uchta teng bo'lmagan o'qni ko'rsatadi. Forsterit (Mg₂SiO₄) uchun odatiy panjara parametrlari taxminan a=4.75 Å, b=10.20 Å va c=5.98 Å. Fayalitda (Fe₂SiO₄) bu parametrlar temirning magniyga nisbatan kattaroq ion radiusi tufayli=4.82 Å, b=10.48 Å va c=6.09 Å gacha biroz kengayadi.

Pbnm kosmik guruhini belgilash muhim tarkibiy tafsilotlarni ochib beradi. Bu kosmik guruh atom pozitsiyalarida simmetriya cheklovlarini yaratadigan ko'zgu tekisliklari va inversiya markazini o'z ichiga oladi. Strukturada uchta kristallografik jihatdan farq qiluvchi kislorod pozitsiyalari (O1, O2, O3) mavjud bo'lib, O1 va O2 oyna tekisliklarida yotadi, O3 esa maxsus simmetriyasiz umumiy pozitsiyani egallaydi.

Olivin strukturasining markazida izolyatsiyalangan SiO₄⁴⁻ tetraedr yotadi, bu erda markaziy kremniy atomi atrofdagi to'rtta kislorod atomi bilan kovalent bog'lanadi. Bu tetraedralar butunlay mustaqil{1}}ular kislorod atomlarini qoʻshni tetraedralar bilan boʻlishmaydi, olivinni nezosilikat yoki ortosilikat deb tasniflaydi. Har bir Si{3}}O bog'lanishning o'lchami taxminan 1,63-1,66 Å va kuchli kovalent xususiyatga ega.

Tetraedralar yoʻnalishi boʻyicha almashinib, kristallografik c-oʻqiga parallel boʻlgan qatorlar boʻylab yuqoriga va pastga yoʻnaltiriladi. Ushbu o'zgaruvchan tartibga solish strukturada metall kationlari yashashi mumkin bo'lgan kanallarni hosil qiladi. Kremniy ioni oyna tekisligida joylashgan faqat bitta kristallografik jihatdan aniq joyni egallaydi, ya'ni strukturadagi barcha kremniy atomlari simmetriya operatsiyalari bilan bog'liq.

Metall kationlar (odatda Mg²⁺ yoki Fe²⁺) M1 va M2 etiketli ikkita alohida oktaedral maydonni egallaydi. M1 uchastkasi inversiya markazida joylashgan va atrofdagi oltita kislorod atomi bilan yanada buzilgan oktaedr hosil qiladi. M1 dagi metall-kislorod aloqasi uzunligi magniy uchun taxminan 2,07-2,13 Å ni tashkil qiladi. M2 uchastkasi oyna tekisligida yotadi va MO masofalari 2,04-2,21 Å bo'lgan kattaroq, muntazamroq oktaedr hosil qiladi.

M1 va M2 saytlari o'rtasidagi farq turli kationlarning strukturada qanday taqsimlanishiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Magniy{3}}temir qattiq eritmasi turkumida Mg²⁺ va Fe²⁺ juda kam joy tanlashni koʻrsatadi{4}}ikkalasi ham M1 va M2 joylarini kuchli selektivliksiz egallaydi. Biroq, kaltsiy{8}}tarkibida montsellit (CaMgSiO₄) kabi olivinlarda kattaroq Ca²⁺ ionlari kengroq M2 joylariga, Mg²⁺ esa kichikroq M1 pozitsiyalariga afzallik beradi.

olivine crystal structure

Olivin strukturasini tasvirlashning muqobil usuli kislorod pastki panjarasini ta'kidlaydi. Kislorod anionlari a-o'qi bo'ylab joylashtirilgan taxminan olti burchakli yaqin{1}}paketlangan (hcp) massivni hosil qiladi. Ushbu ramka kremniy va metall kationlari o'zlarini joylashtiradigan iskala bilan ta'minlaydi.

Ushbu hcp kislorod tartibida metall kationlari mavjud oktaedral bo'shliqlarning yarmini to'ldiradi, kremniy atomlari esa tetraedral bo'shliqlarning sakkizdan birini egallaydi. Ushbu selektiv joy egallanishi M₂SiO₄ ning xarakterli olivin stoxiometriyasini yaratadi, bu erda M ikki valentli metall kationlarini ifodalaydi.

Har bir kislorod atomi bitta kremniy va uchta metall atomiga bog'lanib, zich uch o'lchovli ramka hosil qiladi. Kislorod atomlari ekvivalent emas{2}}uchta kislorod pozitsiyasi (O1, O2, O3) qoʻshni atomlarga bogʻlanish muhiti va masofalari biroz farq qiladi. Kislorod joylaridagi bu o'zgarish umumiy strukturaning murakkabligiga hissa qo'shadi va termal kengayish va siqilish kabi xususiyatlarga ta'sir qiladi.

Kengaytirilgan oktaedrlarning-qatlamlari (100) tekislikka parallel ravishda choʻziladi, ular ajratilgan SiO₄ tetraedra bilan bogʻlangan-dir. Bu qatlamli xususiyat ayniqsa qo'llaniladigan stress ostida muhim bo'ladi, chunki u Yer mantiyasidagi olivinning mexanik va seysmik xususiyatlariga ta'sir qiluvchi potentsial sirpanish tekisliklarini yaratadi.

Olivinning kristall tuzilishi magniy uchi-azosi forsterit (Mg₂SiO₄) va temir uchi-azosi fayalit (Fe₂SiO₄) oʻrtasida doimiy qattiq eritmani joylashtiradi. Mg²⁺ (ion radiusi ~0,72 Å) va Fe²⁺ (ion radiusi ~0,77 Å) o'lchamlari bo'yicha bor-yo'g'i 7% ga farq qilganligi sababli, bu to'liq aralashish mavjud bo'lib, ular kristal tuzilishini sezilarli darajada buzmasdan erkin almashtirishga imkon beradi.

Tarkibi shartli ravishda Fo₇₀Fa₃₀ (yoki oddiygina Fo₇₀) kabi molyar foizlarda ifodalanadi, bu 70% forsterit va 30% fayalitni bildiradi. Mafik jinslardagi tabiiy olivinlar odatda Fo₅₀ dan Fo₉₀ gacha o'zgarib turadi, mantiya olivinlari esa odatda ko'proq magneziyali bo'lib, Fo₈₈ atrofida Fo₉₂ tarkibiga ega.

Panjara parametrlari temir miqdori bilan deyarli chiziqli ravishda oshadi. Fe²⁺ Mg²⁺ o'rnini bosganligi sababli, birlik hujayra kengayadi, chunki temirning kattaroq o'lchamlari atomlarni bir oz uzoqroqqa itaradi. Bu bog'liqlik shunchalik oldindan aytish mumkinki, birlik hujayra o'lchamlari olivin tarkibini oqilona aniqlik bilan aniqlash uchun ishlatilishi mumkin.

Asosiy Mg-Fe almashinuvidan tashqari, olivin tarkibiga oz miqdorda boshqa kationlar kirishi mumkin. Kaltsiy tuzilishga cheklangan miqdorda kiradi, M2 saytini afzal ko'radi. Marganets (tefroitda Mn₂SiO₄) magniy yoki temirni to'liq almashtira oladi. Nikel, xrom va hatto temir temir (Fe³⁺) ning iz miqdori kichikroq bo'lsa-da, oktaedral joylarni almashtirishi mumkin.

Olivin tuzilishi faqat ma'lum bosim va harorat sharoitida barqaror bo'lib qoladi. Yerda chuqurlik oshgani sayin, olivin tuzilishi energetik jihatdan noqulay bo'lib qoladi va turli kristall tuzilmalarga ega zichroq polimorflarga aylanadi.

Taxminan 410 km chuqurlikda (14 GPa atrofidagi bosimga to'g'ri keladi) olivin ekzotermik fazadan vadsleyitga o'tadi. Bu transformatsiya muhim tarkibiy oʻzgartirishni oʻz ichiga oladi, bunda kislorod pastki panjarasi olti burchakli yopilishdan-kubikroq joylashuvga oʻtadi. Vadsleyit ortorombik simmetriyani saqlab qoladi, lekin oktaedral muvofiqlashtirishda ba'zi kremniy atomlari bilan o'zgartirilgan shpinelga o'xshash tuzilmani oladi.

Yer mantiyasida chuqurroq, taxminan 520 km chuqurlikda (18-20 GPa) vadsleyit kubik shpinel tuzilishini qabul qiluvchi ringvuitga aylanadi. Ringwooditda barcha kremniy tetraedral pozitsiyalarni emas, balki oktaedral joylarni egallaydi. Ushbu fazali o'tishlar seysmologlar seysmik to'lqin tezligidagi uzilishlar sifatida aniqlagan zichlikning keskin oshishiga olib keladi.

Bu o'tishlar sodir bo'ladigan bosim harorat va tarkibga bog'liq. Temirga boy olivin-magniyga boy navlarga qaraganda pastroq bosimda oʻzgaradi. 800 gradus haroratda sof forsterit 11,8 GPa da vadsleyitga aylanadi, vadsleyit{6}}ringvuitga{7}}o‘tish esa 14 GPa dan yuqori bo‘ladi. Temir uchi{10}}fayalit vadsleyit strukturasini butunlay chetlab o'tadi va pastroq bosimlarda to'g'ridan-to'g'ri ahrensitga (temir{11}}tarkibida ringvuit analogi) aylanadi.

olivine crystal structure

Olivin tuzilishi qo'llaniladigan bosimga anizotrop tarzda javob beradi{0}}turli kristallografik yo'nalishlar turli tezliklarda siqiladi. M2 oktaedr forsteritdan fayalitgacha bo'lgan barcha kompozitsiyalar bo'ylab M1 oktaedriga qaraganda osonroq siqiladi. Ushbu differensial siqilish M2 saytining kattaroq boshlang'ich hajmi va bog'lash konfiguratsiyasida ko'proq moslashuvchanligi tufayli yuzaga keladi.

8 GPa gacha boʻlgan yakka{0}}x-kristalli rentgen nurlarining difraksiyasini oʻrganish M2-O bogʻlanish uzunligi bosim ostida M1-O bogʻlanishlariga qaraganda tezroq qisqarishini aniqladi. M1 oktaedri temir miqdori ortib borishi bilan nisbatan kamroq siqiladi, bu paradoksal ravishda massa modulining (siqilishga umumiy qarshilik) forsteritdan fayalitgacha biroz oshishiga olib keladi - bu dastlab qarama-qarshi natija, chunki temir magniydan og'irroqdir.

Harorat strukturaga boshqacha ta'sir qiladi. Isitish birlik hujayraning kengayishiga olib keladi, b-o'qi eng katta termal kengayish koeffitsientini ko'rsatadi. 900 gradusgacha boʻlgan forsteritning yuqori haroratli-tadqiqotlari shuni koʻrsatadiki, M{5}}O bogʻlanish uzunligi muntazam ravishda oshadi, lekin erish harorati yaqinlashgunga qadar asosiy tuzilish topologiyasi oʻzgarishsiz qoladi.

SiO₄ tetraedra metall{0}}kislorodli oktaedraga nisbatan ancha qattiqdir. Si-O bogʻlarining uzunliklari bosim yoki harorat bilan minimal darajada oʻzgaradi, chunki Si-O bogʻlarining kuchli kovalent xususiyati mavjud. Strukturaviy moslashuvchanlikning aksariyati M-O bogʻlanish uzunligi va koʻp yuzlilarning oʻzlari siqilishidan koʻra koʻpyoqlamalar orasidagi burchaklarni oʻzgartirishdan kelib chiqadi.

Olivin strukturasi muhim texnologik dasturni topadilityum temir fosfatli batareyalar(LiFePO₄ yoki LFP). 1996 yilda katod materiali sifatida kashf etilgan lityum temir fosfat olivin minerali bilan bir xil asosiy olivin strukturasini qabul qiladi, ammo fosfat guruhlari izolyatsiya qilingan silikat tetraedra o'rnini bosadi.

LiFePO₄ da struktura a=6.008 Å, b=10.334 Å va c=4.693 Å panjara parametrlari bilan ortorombik simmetriyani (Pnma/Pbnm fazo guruhi) saqlaydi. Temir atomlari oktaedr maydonlarni egallaydi (FeO₆ oktaedr hosil qiladi), fosfor atomlari esa tetraedral joylarda joylashadi (PO₄ tetraedra hosil qiladi), xuddi metall va kremniy atomlari olivin mineralida joylashishiga o'xshaydi.

Asosiy farq qo'shimcha lityum kationlarida yotadi. Litiy ionlari strukturaning zigzag shaklida joylashgan oktaedral kanallarida joylashgan. Batareyani zaryadlash va zaryadsizlantirish paytida lityum ionlari asosiy olivin ramkasini buzmasdan, bu kanallardan teskari ravishda olinishi va kiritilishi mumkin. Lityum ichkariga va tashqariga harakatlanayotganda zaryad muvozanatini saqlab turish uchun temir Fe²⁺ va Fe³⁺ o'rtasida redoks aylanishiga o'tadi.

Kuchli olivin arxitekturasidan meros boʻlib-bu strukturaviy barqarorlik-LiFePO₄ batareyalariga oʻziga xos xavfsizlik xususiyatlari va uzoq ishlash muddatini beradi. Fosfat tetraedradagi kuchli P-O kovalent aloqalar kislorodning chiqishiga qarshilik qiladi va ba'zi boshqa litiy ionli batareyalar kimyosiga ta'sir qiluvchi termal qochib ketish reaktsiyalarining oldini oladi. Tijorat LFP batareyalari quvvatni saqlab turganda 3000 dan ortiq zaryad{8}}zaryadlanish davriga erisha oladi.

Olivin tuzilishi bitta cheklovni qo'yadi: litiy ionlari uch o'lchovda erkin harakatlanmasdan-kristallografik o'qlar bo'ylab bir o'lchovli kanallar orqali tarqalishi kerak. Bu ion o'tkazuvchanligi va tezligini cheklaydi. Tadqiqotchilar buni nanostruktura (diffuziya yo'llarini qisqartirish uchun zarrachalar hajmini kamaytirish) va uglerod qoplamasi (elektron o'tkazuvchanlikni yaxshilash) orqali hal qilishadi. Lityum marganets temir fosfati (LMFP) kabi o'zgartirilgan versiyalar olivin tuzilishini saqlaydi va ish kuchlanishini oshirish uchun marganetsni bir oz temir bilan almashtiradi.

Olivin tuzilishi haqidagi zamonaviy tushuncha asosan rentgen nurlari diffraktsiyasi texnikasidan kelib chiqadi. Uilyam Lourens Bragg va G.B.Braun birinchi marta 1926-yilda dastlabki rentgen kristallografiya usullaridan foydalangan holda forsteritning kristall tuzilishini aniqladilar. Ularning ishlari olivinni izolyatsiyalangan SiO₄ tetraedralardan tashkil topganligini aniqladi-silikat mineralogiyasi uchun asosli tushuncha.

Yagona{0}}kristalli rentgen nurlarining difraksiyasi aniq strukturani aniqlash uchun oltin standart bo‘lib qolmoqda. Kichkina olivin kristalli (odatda 0,1-0,5 mm) goniometrga o'rnatiladi va rentgen nurlari orqali aylantiriladi. Natijada paydo bo'lgan difraksion naqsh minglab individual ko'zgularni o'z ichiga oladi, ularning har biri turli xil kristallografik tekisliklarni ifodalaydi. Murakkab dasturiy ta'minot atom pozitsiyalarini, termal parametrlarni va ob'ektni egallashni kuzatilgan diffraktsiya intensivligiga mos ravishda aniqlaydi.

Neytron diffraktsiyasi qo'shimcha ma'lumot beradi, ayniqsa vodorod atomlarini (suv fazalarida) joylashtirish va magniy va alyuminiy kabi elektron soni o'xshash elementlarni ajratish uchun qimmatlidir. Neytron tajribalari katta kristallar va neytron manbalari bo'lgan maxsus qurilmalarni talab qiladi, ammo ular magnit tuzilmalarni va ba'zi yorug'lik elementlari pozitsiyalarini aniqlash uchun yuqori aniqlikni taklif qiladi.

Transmissiya elektron mikroskopi (TEM) olivin strukturasini nano miqyosda tekshiradi, nuqsonlarni, domen chegaralarini va diffraktsiya usullariga ko'rinmaydigan mahalliy o'zgarishlarni aniqlaydi. Yuqori -ravshanlikdagi TEM alohida atom ustunlarini tasvirlashi mumkin, bu esa atomlarning joylashishini bevosita tasavvur qiladi. Bu, ayniqsa, struktura kichik masofalarda o'zgarib turadigan deformatsiyalangan namunalarni yoki fazali o'tishlarni o'rganishda kuchli bo'ladi.

Raman va infraqizil spektroskopiya tebranish rejimlari orqali olivin tuzilishini tekshiradi. SiO₄ tetraedri to'rtta asosiy tebranish rejimiga ega va ularning chastotalari Si-O bog'lanish kuchiga va atrofdagi struktura muhitiga bog'liq. Tarkibi bu tebranish chastotalariga bashorat qilinadigan usullarda ta'sir qiladi-forsterit fayalitdan farqli spektral cho'qqilarni ko'rsatadi, chunki Fe-O bog'lari Mg-O bog'lariga qaraganda kuchsizroqdir. Ushbu spektroskopik usullar halokatsiz ishlaydi va kichik namunalar yoki qo'shimchalarni tavsiflashi mumkin.

Kristallografik joylashuv olivinning kuzatiladigan xususiyatlarini bevosita nazorat qiladi. Mineral odatda zaytun{1}}yashil boʻlib koʻrinadi, chunki oktaedr koordinatsiyadagi Fe²⁺ ionlari maʼlum toʻlqin uzunliklarida yorugʻlikni oʻzlashtiradi va yashil rangni uzatadi. Sof forsterit rangsiz yoki och sariq-yashil rangda, temirga boy kompozitsiyalar esa toʻq yashildan jigarrang-qoragacha koʻrinadi.

Olivin parchalanishdan ko'ra konkoidal sinishni ko'rsatadi, chunki oktaedra bilan bog'langan izolyatsiyalangan tetraedralarning uch o'lchovli ramkasi barcha yo'nalishlarda bir xil kuchli bog'lanishlarni hosil qiladi. Slyuda yoki qatlamli silikatlardagi qatlam konstruktsiyalari bilan taqqoslanadigan strukturada zaiflik tekisliklari mavjud emas. Olivin parchalanganda, u o'ziga xos kristallografik tekisliklar bo'ylab bo'linishdan ko'ra, struktura bo'ylab tartibsiz ravishda sinadi.

Ortorombik simmetriya anizotrop xossalarni yaratadi{0}}fizik xususiyatlar kristallografik yoʻnalishga qarab oʻzgaradi. Seysmik to'lqin tezligi kristall o'qlariga nisbatan tarqalish yo'nalishiga qarab farqlanadi. Tez tezlik yoʻnalishi a-oʻqiga, oʻrtacha tezlik c-oʻqiga, sekin tezlik esa b-oʻqiga mos keladi. Mantiya olivinidagi bu seysmik anizotropiya geofiziklarga mantiya oqimining yo'nalishi va kattaligini izohlashga yordam beradi.

Qattiqlik (Mohs shkalasi bo'yicha 6,5{3}}7) va zichlik (forsterit uchun 3,27-3,37 g/sm³, fayalit uchun 4,39 g/sm³) ikkalasi ham strukturaning mahkam o'ralganligi va metall-kislorod aloqalarining mustahkamligi bilan bog'liq. Zichroq kislorod ramkasi va olivin strukturasidagi qisqaroq metall-kislorod masofalari chuqur Yer sharoitida kimyoviy nurashga chidamli qattiq, zich mineralni yaratadi.

olivine crystal structure

Haqiqiy olivin kristallari ularning xatti-harakatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan tizimli kamchiliklarni o'z ichiga oladi. Nuqta nuqsonlari orasida bo'sh o'rinlar (yo'qolgan atomlar), interstitsiallar (odatda bo'sh joylarga siqilgan qo'shimcha atomlar) va o'rnini bosuvchi nuqsonlar (normal joylarda noto'g'ri atomlar) kiradi. Ushbu nuqsonlar, kamdan-kam bo'lsa-da, ion harakati uchun yo'llarni yaratish orqali diffuziya tezligini va elektr o'tkazuvchanligini nazorat qiladi.

Dislokatsiyalar{0}}chiziq nuqsonlari, bu erda muntazam kristallografik joylashuv buziladi-olivinning mexanik xususiyatlarida ustunlik qiladi. Dislokatsiyaning siljishi (bu chiziq nuqsonlarining kristall orqali harakatlanishi) geologik vaqt oralig'ida mantiya olivinidagi asosiy deformatsiya mexanizmini ifodalaydi. Maxsus sirpanish tizimlari (kristallografik tekisliklar va dislokatsiya harakatining yo'nalishlari) olivin donalari qanday deformatsiyalanishini va afzal kristallografik yo'nalishlarni rivojlanishini aniqlaydi.

Don chegaralari va egizak chegaralar kabi kengaytirilgan nuqsonlar kristall struktura bir yo'nalishdan ikkinchisiga o'tadigan interfeyslarni yaratadi. Bu chegaralar mexanik kuchga ta'sir qiladi va kimyoviy o'zgarishlar uchun tez diffuziya yo'llarini ta'minlaydi. Deformatsiyalangan olivinda dislokatsiyalar massivlaridan iborat-pastki{3}}burchak chegaralari- rivojlanadi va deformatsiyalar tarixini qayd qiladi.

Yer yuzasida olivin mustahkam tuzilishiga qaramay tez ob-havoga uchraydi. Suv molekulalari nuqsonlar va don chegaralari bo'ylab kirib, olivin ramkasi bilan reaksiyaga kirishishi mumkin. Eng keng tarqalgan o'zgarish mahsuloti serpantin bo'lib, suv molekulalari tuzilishga kiritilganda hosil bo'ladi: 2Mg₂SiO₄ + 3H₂O → Mg₃Si₂O₅(OH)₄ + Mg(OH)₂. Ushbu reaksiya asl hajmni 30-40% ga kengaytiradi va asl olivin tuzilishini yo'q qiladi, uni varaq silikat qatlamlari bilan almashtiradi.

Boshqa o'zgartirish mahsulotlariga iddingsit (temir oksidi va loy minerallarining nozik taneli-aralashmasi) va boulingit (gidratlangan temir-tarkibidagi silikatlar) kiradi. Ushbu o'zgartirish jarayonlari suvning strukturaga eng oson kirishi mumkin bo'lgan yoriqlar va kristall qirralarning bo'ylab eng tez davom etadi. To'liq psevdomorf almashish sodir bo'lishi mumkin, bu erda o'zgartirilgan material tashqi kristall shaklini saqlab qoladi, ichki strukturasi esa butunlay ikkilamchi minerallarga aylanadi.

Olivin tuzilishi boshqa silikat minerallaridan nimasi bilan farq qiladi?

Olivin tarkibida kislorod atomlarini bir-biri bilan baham ko'rmaydigan izolyatsiyalangan SiO₄ tetraedra mavjud bo'lib, uni nezosilikat sifatida belgilaydi. Bu zanjirli silikatlar (masalan, piroksenlar), qatlamli silikatlar (masalan, slyuda) va ramka silikatlari (kvars kabi) bilan farq qiladi, bu erda tetraedra kengaytirilgan tuzilmalarni hosil qilish uchun kislorodni taqsimlaydi. Izolyatsiya qilingan tetraedra metall-kislorod bog'lari bilan bir-biriga bog'langan zich uch o'lchovli tarmoq hosil qiladi.

Nima uchun olivin ikki xil metall joyiga ega (M1 va M2)?

Ortorombik simmetriya va kislorod atomlarining o'ziga xos o'rash tartibi bir oz boshqacha o'lcham va buzilishlarga ega bo'lgan ikkita kristallografik jihatdan aniq oktaedral pozitsiyalarni yaratadi. M1 inversiya markazida o'tiradi va kichikroq va buzuqroq, M2 esa oyna tekisligida yotadi va kattaroq va muntazamroqdir. Bu farq qaysi kationlar qaysi saytlarni afzal ko'rishiga ta'sir qiladi va materialning fizik xususiyatlarini nazorat qiladi.

Tarkibi olivin kristalining tuzilishiga qanday ta'sir qiladi?

Forsterit{0}}fayalit turkumi boʻylab temir magniy oʻrnini bosganda, birlik hujayra bir tekis kengayadi, chunki Fe²⁺ Mg²⁺ dan kattaroqdir. Asosiy tuzilma topologiyasi o'zgarishsiz qoladi-bir xil fazo guruhi, bir xil atom pozitsiyalari, bir xil koordinatsion muhitlar. Bog'larning uzunligi biroz oshadi, ammo atomlarning joylashishi asosan o'xshash bo'lib qoladi. Bu oxirgi aʼzolar-oʻrtasida toʻliq mustahkam yechim topish imkonini beradi.

Olivin tuzilishi suv yoki boshqa uchuvchi moddalarni sig'dira oladimi?

Standart olivin tarkibida gidroksil guruhlari yoki molekulyar suv mavjud emas. Biroq, vodorodning iz miqdori nuqta nuqsonlari sifatida-odatda kislorod atomlari o'rnini bosuvchi yoki odatda bo'sh joylarda yashovchi OH guruhlari sifatida qo'shilishi mumkin. Ushbu "suv" tarkibi juda past bo'lib qoladi (odatda<50 ppm by weight), but even trace hydrogen significantly affects electrical conductivity and diffusion rates. Water content increases with pressure, making transition zone olivine polymorphs potentially important water reservoirs in Earth's deep interior.

Olivin kristalli tuzilishi quyidagi asosiy xususiyatlarni namoyon qiladi:

Kristal tizimi: Pbnm kosmik guruhi bilan ortorombik (yoki muqobil rejimda Pnma)

Panjara parametrlari:

Forsterit: a ≈ 4,75 Å, b ≈ 10,20 Å, c ≈ 5,98 Å

Fayalit: a ≈ 4,82 Å, b ≈ 10,48 Å, c ≈ 6,09 Å

Qurilish bloklari: Izolyatsiya qilingan SiO₄ tetraedra metall{0}}kislorodli oktaedr (MO₆) orqali bogʻlangan

Metall saytlar: Har xil o'lcham va buzilishlarga ega bo'lgan ikkita alohida oktaedral joy (M1 va M2).

Kislorod pozitsiyalari: Asimmetrik birlikda uchta kristallografik jihatdan farq qiluvchi kislorod joylari

Strukturaviy turi: Tetraedr va oktaedr boʻshliqlarda kationlari boʻlgan olti burchakli yaqin-paketlangan kislorod massivi

Tasniflash: Izolyatsiya qilingan tetraedral birliklar tufayli nesosilikat (ortosilikat).

Muvofiqlashtirish: 4-koordinatsiyada Si (tetraedral), 6-koordinatsiyada M kationlar (oktaedral)

Ushbu tuzilmaviy ramka geologik muhitda keng kompozitsion diapazonlarda barqarorlikni saqlab, texnologik ilovalarda ilg'or akkumulyator materiallari uchun asos bo'lib, ajoyib mustahkamligini isbotlaydi. Olivin strukturasining kuchli kovalent Si-O aloqalari bilan moslashuvchan metall-kislorod koordinatsiyasi birikmasi uni Yerning eng muhim va koʻp qirrali mineral tuzilmalaridan biriga aylantiradi.