Geowissenschaften

Amphibol | Mineral

Amphibol , eine Gruppe von gewöhnlichen GesteinsbildnernSilikatmineralien .

Allgemeine Überlegungen

Amphibole kommen hauptsächlich in metamorphen und magmatischen Gesteinen vor. Sie kommen in vielen vormetamorphe Gesteine , insbesondere solche, die aus mafischen magmatischen Gesteinen (solche mit dunkel gefärbten ferromagnesischen Mineralien) und siliciumhaltigen Dolomiten stammen. Amphibole sind auch wichtige Bestandteile in einer Vielzahl von plutonischen und vulkanischen magmatischen Gesteinen, deren Zusammensetzung von Granit bis Gabbroic reicht. Amphibole, vom griechischen Amphibolos , was „mehrdeutig“ bedeutet, wurde vom berühmten französischen Kristallographen und Mineralogisten benanntRené-Just Haüy (1801) in Anspielung auf die große Vielfalt der Zusammensetzung und des Aussehens dieser Mineralgruppe . Es gibt 5 Hauptgruppen von Amphibol, die nach Angaben des britischen Mineralogisten zu 76 chemisch definierten Endglied-Amphibol- Zusammensetzungen führenBernard E. Leake. Aufgrund des breiten Spektrums an chemischen Substitutionen, die in der Kristallstruktur zulässig sind, können Amphibole in magmatischen und metamorphen Gesteinen mit einem breiten Spektrum an Massenchemien kristallisieren. Typischerweise bilden Amphibole lange prismatische Kristalle, strahlende Sprays und asbestförmige (faserige) Aggregate. Ohne die Hilfe der chemischen Analyse ist es jedoch schwierig, alle bis auf einige der markanteren Amphibole der Endmitglieder megaskopisch zu identifizieren. Die Kombination aus prismatischer Form und zwei rautenförmigen Spaltungsrichtungen bei etwa 56 ° und 124 ° ist das diagnostische Merkmal der meisten Mitglieder der Amphibolgruppe.

Chemische Zusammensetzung

Die komplexe chemische Zusammensetzung von Mitgliedern der Amphibolgruppe kann durch die allgemeine Formel A 0–1 B 2 C 5 T 8 O 22 (OH, F, Cl) 2 ausgedrückt werden , wobei A = Na , K; B = Na, Zn, Li, Ca, Mn, Fe 2+ , Mg; C = Mg , Fe 2+ , Mn, Al, Fe 3+ , Ti, Zn, Cr; und T.= Si, Al, Ti. Eine nahezu vollständige Substitution kann zwischen Natrium und Calcium sowie zwischen Magnesium, Eisen und Mangan (Mn) stattfinden. Es gibt eine begrenzte Substitution zwischen Eisen (III) und Aluminium sowie zwischen Titan und anderen C- TypenKationen . Aluminium kann Silizium an der tetraedrischen ( T ) Stelle teilweise ersetzen . Teilweise Substitution von Fluor (F), Chlor undSauerstoff für Hydroxyl (OH) an der Hydroxylstelle ist ebenfalls üblich. Die Komplexität der Amphibolformel hat zu zahlreichen Mineralnamen innerhalb der Amphibolgruppe geführt. 1997 präsentierte Leake eine genaue Nomenklatur von 76 Namen, die die chemische Variation innerhalb dieser Gruppe umfasst. Die Mineralnomenklatur der Amphibole ist in vier Hauptunterteilungen unterteilt, die auf der Kationenbelegung der B- Gruppe basieren : (1) dieEisen-Magnesium-Mangan-Amphibol-Gruppe, (2) die kalkhaltige Amphibolgruppe, (3) die Soda-Calcium-Amphibol-Gruppe und (4) die Sodamphibolgruppe. Die chemischen Formeln für ausgewählte Amphibole aus jeder der vier Zusammensetzungsgruppen sind in der Tabelle angegebenTabelle 20: Chemische Formeln für ausgewählte Amphibole aus den vier ZusammensetzungsgruppenTabelle .

Zahlreiche übliche Amphibole können im Mg 7 Si 8 O 22 (OH) 2 (Magnesio-Anthophyllit) -Fe 7 Si 8 O 22 (OH) 2 (Grunerit) - „Ca 7 Si 8 O 22 (OH) 2 “ dargestellt werden. (hypothetisches reines Calciumamphibol) Zusammensetzungsfeld (Abbildung 1). Dieses Diagramm wird allgemein als das bezeichnetAmphibol viereckig. Die vollständige Substitution erstreckt sich vonTremolit [Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 ] bisFerro-Actinolit [Ca 2 Fe 5 Si 8 O 22 (OH) 2 ].Actinolite ist das Zwischenmitglied derTremolit-Ferro-Actinolit-Reihe. Der Zusammensetzungsbereich von etwa 0,9 Mg 7 Si 8 O 22 (OH) 2 bis etwa Fe 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 wird durch das orthorhombische Amphibol dargestellt, das als bekannt istAnthophyllit . Die monoklineCummingtonit-Gruneritreihen existieren von etwa Fe 2 Mg 2 Si 8 O 22 (OH) 2 bis Fe 7 Si 8 O 22 (OH) 2 . Zwischen-Amphibol-Zusammensetzungen existieren zwischen Anthophyllit und dem nichtTremolit-Actinolit-Reihe. Es bestehen auch Zusammensetzungslücken zwischen der Cummingtonit-Grunerit-Reihe und anderen kalkhaltigen Amphibolen. Folglich finden sich in einigen Gesteinen koexistierende Paare von Anthophyllit-Tremolit und Grunerit-Ferroactinolit zusammen. Natriumhaltige Amphibole werden durch die Glaucophan [Na 2 Mg 3 Al 2 Si 8 O 22 (OH) 2 ] -Triebckit [Na 2 Fe 2+ / 3 Fe 3+ / 2 Si 8 O 22 (OH) 2 ] -Serie dargestellt . Zusätzliches Natrium ist im A enthaltenStelle der Struktur von Arfvedsonit [NaNa 2 Fe 2+ / 4 Fe 3+ Si 8 O 22 (OH) 2 ]. Für Amphibole, die durch ihre Chemie nicht genau charakterisiert sind, ist es nicht möglich, einen bestimmten Namen zuzuweisen.Hornblende ist der allgemeine Name für kalkhaltige Amphibole, die nur durch physikalische oder optische Eigenschaften identifiziert werden.

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Die Amphibole unterscheiden sich chemisch von den Pyroxene in zweierlei Hinsicht. Amphibolen habenHydroxylgruppen in ihrer Struktur und gelten als wasserhaltige Silikate, die nur in wasserhaltigen Umgebungen stabil sind, in denen Wasser als (OH) - in die Struktur eingebaut werden kann . Der zweite Hauptunterschied in der Zusammensetzung ist das Vorhandensein der A- Stelle in Amphibolen, die die großen Alkalielemente enthält, typischerweise Natriumkationen und manchmal Kaliumkationen. Die Pyroxene haben keine äquivalente Stelle, die Kalium aufnehmen kann. Das Vorhandensein von Hydroxylgruppen in der Struktur von Amphibolen verringert ihre thermische Stabilität im Vergleich zu den feuerfesteren (hitzebeständigen) Pyroxenen. Amphibole zersetzen sich bei erhöhten Temperaturen zu wasserfreien Mineralien (hauptsächlich Pyroxene).

Kristallstruktur

Der Grundbaustein aller silikatischen Mineralstrukturen ist derSilizium-Sauerstoff-Tetraeder (SiO 4 ) 4- . Es besteht aus einer zentralenSiliziumatom , umgeben von vier Sauerstoffatomen in Form eines Tetraeders. Das wesentliche Merkmal der Amphibolstruktur ist eine Doppelkette von eckengebundenen Silizium-Sauerstoff-Tetraedern, die sich unbegrenzt parallel zur c- Kristallographie erstreckenAchse , die Dehnungsrichtung ( Abbildung 2 ). Die Tetraeder teilen sich abwechselnd zwei und drei Sauerstoffatome, um ein Silizium-Sauerstoff-Verhältnis von 4:11 zu erzeugen. Die Doppelketten wiederholen sich entlang ihrer Länge in Intervallen von ungefähr 5,3 Angström (Å) oder 2,1 × 10 –9 Zoll, und dies definiert die ideale c- Achse der Einheitszelle. Die Doppelketten sind von anderen Doppelketten getrennt und seitlich durch Ebenen von Kationen und Hydroxylionen aneinander gebunden ( Abbildung 3 ). Diese Abbildung zeigt die Doppelketten sowie die oktaedrischen Streifen, an die sie gebunden sind. Die Struktur enthält neben den tetraedrischen Stellen, die die Ketten bilden, zusätzliche Kationenstellen, die mit A bezeichnet sind, M4 , M3 , M2 und M1 . Die A- Stelle enthält die großen Alkaliionen, hauptsächlich Natrium, und ist an 10 bis 12 Sauerstoff- und Hydroxylionen gebunden. Die A- Stelle ist in dem Umfang gefüllt, der zur Aufrechterhaltung der elektrischen Neutralität erforderlich ist, aber typischerweise sind die verfügbaren A- Stellen nicht vollständig belegt. Die Oktaeder M1 , M2 und M3 enthalten die Kationen vom C- Typ und teilen sich Kanten, um oktaedrische Banden parallel zur kristallographischen Richtung c zu bilden . M1 und M3 binden an vier Sauerstoffatome und zwei Hydroxylanionen.M2 wird von sechs Sauerstoffatomen koordiniert. M4 hat eine sechs- bis achtfache Koordination und nimmt die Kationen vom B- Typ auf. Die M4- Stelle ist der M2- Stelle in Pyroxen am ähnlichsten und nimmt Ca 2+ auf , ebenso wie die M2- Stelle in Pyroxen. Amphibole haben jeweils zwei der M1- , M2- und M4- Stellen und eine M3- Stelle, was insgesamt sieben oktaedrische Kationen in der Einheitszelle ergibt. Die Struktur eines monoklinen Amphibols entlang der c- Kristallachse ist in Abbildung 4A dargestellt. Die tetraedrisch-oktaedrisch-tetraedrischen (tot) Streifen, auch bekannt alsI-Strahlen sind in b- Richtung ungefähr doppelt so breit wie die äquivalenten Tot-Streifen in Pyroxenen, da sich die Ketten in den Amphibolen verdoppeln. Die tot I-Strahlen sind schematisch in 4B gezeigt . Die Struktur reißt um die stärkeren I-Strahlen, wie in 4B gezeigt , und erzeugt das charakteristische 56 ° - und 124 ° -AmphibolSpaltwinkel .

The similarity between the crystal structures of the major layer silicates (clays and micas) and the chain silicates (pyroxenes and amphiboles) has long been recognized. The structures of all of these silicates can be considered as consisting of combinations of two structural units, the pyroxene I beams and the mica sheets. Both structures contain a band of octahedrons sandwiched between two oppositely pointing chains of tetrahedrons. Combinations of these two basic structural units, or “modules,” can produce all other minerals in the layer silicate and chain silicate groups. The term biopyribole has been used to describe any mineral that has both I beams and sheetlike structures. The name comes from biotite (mica), pyroxene, and amphibole. Biopyriboles have chain widths and repeat sequences like pyroxenes (single-chain repeats), amphiboles (double-chain repeats), and triple-chain repeats. The latter are intermediate between an amphibole I beam and the sheet structure of mica. Pyribol bezieht sich auf jedes Mitglied der Biopyribolgruppe mit Ausnahme der Blattsilikate ( dh der Pyroxene und Amphibole zusammen).