Η φεροπερικλάση είναι ένα υδροξείδιο μαγνησίου-σιδήρου με σύσταση που αντιπροσωπεύεται γενικά από (Mg,Fe)O. Ανήκει στην ομάδα της περικλάσης και σχηματίζει μια σειρά ισχυρού διαλύματος μεταξύ της πλούσιας σε μαγνήσιο περικλάσης, MgO, και της πλούσιας σε σίδηρο wüstite, FeO. Στη δομή της, το Fe²⁺ αντικαθιστά το Mg²⁺ σε ισοδύναμες θέσεις δισθενών κατιόνων, επιτρέποντας τη σύσταση να μεταβάλλεται σύμφωνα με τις σχετικές αναλογίες μαγνησίου και σιδήρου. Το όνομα ferropericlase χρησιμοποιείται γενικά για τα μέλη που περιέχουν σίδηρο σε αυτό το σύστημα, ιδιαίτερα τις σύστασης στις οποίες το μαγνήσιο παραμένει ένας κύριος συστατικός.
Η φεροπερικλάση κρυσταλλώνει στο κρυσταλλικό σύστημα κυβικό και έχει την ίδια βασική δομή με το περικλασιο. Η σύνθεσή του και οι φυσικές ιδιότητές του μπορούν να αλλάξουν σημαντικά με την αύξηση της περιεκτικότητας σε σίδηρο. Επειδή τα ιόντα Mg²⁺ και Fe²⁺ έχουν διαφορετικές ακτίνες ιόντων, η αντικατάσταση του σιδήρου επηρεάζει παραμέτρους όπως τα μεγέθη του κελιού, η πυκνότητα, οι οπτικές ιδιότητες και το ελαστικό συμπεριφορά. Το πετρώμα είναι συνήθως σκούρο γκρι, καστανό, πράσινο γκρι ή σχεδόν μαύρο, παρόλα αυτά το εμφανισή του μπορεί να διαφέρει με τη σύνθεση, το μέγεθος των κόκκων, τις περιλήψεις και την παραλλαγή.
Η φυσική φεροπερικλάση συνδέεται κυρίως με γεωλογικά περιβάλλοντα υψηλής πίεσης. Έχει αναγνωριστεί σε ορισμένα μεταμορφωμένα πετρώματα που δημιουργήθηκαν υπό ακραίες συνθήκες πίεσης και ως περιλήψεις σε διαμαντιά που προέρχονται από σημαντικά βάθη μέσα στη Γη. Η φεροπερικλάση αναγνωρίζεται επίσης ως φάση υλικού που μπορεί να εμφανιστεί υπό τις συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας του κάτω μανδύα. Η παρουσία της σε αυτά τα περιβάλλοντα αντικατοπτρίζει τη σταθερότητα των οξειδίων Mg–Fe υπό συνθήκες σημαντικά διαφορετικές από αυτές στην επιφάνεια της Γης.
Η σύσταση του φεροπερικλάση δεν είναι απαραίτητα σταθερή σε ένα συγκεκριμένο λόγο Mg:Fe. Αντίθετα, το μαγνήσιο και το σίδηρο μπορούν να αντικαθιστώνται το ένα το άλλο σε μια περιοχή συστάσεων, και η ακριβής χημική σύσταση εξαρτάται από το γεωλογικό περιβάλλον στο οποίο σχηματίστηκε το υλικό. Σε φυσικά δείγματα, μπορεί να παρουσιαστούν και μικρά στοιχεία μέσω πρόσθετων αντικαταστάσεων. Γι' αυτό το λόγο, το φεροπερικλάση περιγράφεται καλύτερα με τη χημική του σύσταση μαζί με τα δομικά του χαρακτηριστικά, αντί για το χρώμα μόνο.
Ιστορία και Ανακάλυψη του Φεροπερικλάση
Η φεροπερικλάση δεν θεωρείται γενικά ως είδος πετρώματος με μοναδική σταθερή σύσταση, με τον ίδιο τρόπο που θεωρείται η περικλάση ή η ύστιτη. Το όνομα αναφέρεται σε υλικό πλούσιο σε Fe μέσα στο σύστημα ικανοποίησης MgO-FeO. Η σχέση μεταξύ της πλούσιας σε μαγνήσιο περικλάσης και της πλούσιας σε σίδηρο ύστιτης αναγνωρίστηκε πολύ καιρό πριν μέσω πειραματικών μελετών του συστήματος Mg-Fe-O, ενώ η φυσικά εμφανιζόμενη φεροπερικλάση αναγνωρίστηκε στη συνέχεια σε υψηλής πίεσης γεωλογικά υλικά.
Η μεταλλογική διάκριση βασίζεται κυρίως στη χημική σύσταση και την κρυσταλλική δομή, παρά το χρώμα ή την εξωτερική εμφάνιση. Το περικλάσιο έχει την ιδανική σύσταση MgO, ενώ το ύστιτο έχει την ιδανική σύσταση FeO. Μεταξύ αυτών των ακραίων, τα ιόντα Mg²⁺ και Fe²⁺ μπορούν να αντικαθιστούν το ένα το άλλο στην ίδια θέση δομής. Έτσι το φεροπερικλάσιο αντιπροσωπεύει μια σύσταση πλούσια σε σίδηρο, με κυρίαρχο το μαγνήσιο σε αυτό το ευρύτερο σύστημα οξειδίων. Φυσικό φεροπερικλάσιο έχει αναφερθεί από πολλά υψηλής πίεσης περιβάλλοντα. Ένα από τα γνωστότερα παραδείγματα είναι ως περισσότερα ορυκτά στα διαμάντια, όπου το σύνολο των περισσοτέρων μπορεί να διατηρήσει ορυκτά που σχηματίστηκαν ή ισορροπήσαν σε βάθη μέσα στο φλοιό της Γης. Το φεροπερικλάσιο έχει επίσης αναγνωριστεί σε υψηλής πίεσης μεταμορφωμένα υλικά και άλλα γεωλογικά περιβάλλοντα όπου οι συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας επιτρέπουν τη σταθερότητα των οξειδίων Mg-Fe.
Η σύσταση του φεροπερικλάση μπορεί να παρέχει πληροφορίες για τις συνθήκες κατά τις οποίες ένα δείγμα σχηματίστηκε ή εξισορρόπησε στη συνέχεια. Τα σχετικά ποσοστά μαγνησίου και σιδήρου επηρεάζονται από τη θερμοκρασία, την πίεση, την ισχύ του οξυγόνου και τη σύσταση του περιβάλλοντος συστήματος περικλάσης-ουστίτης. Ως αποτέλεσμα, η χημική ανάλυση είναι συνήθως απαραίτητη για την ακριβή χαρακτηριστική του φεροπερικλάση, ιδιαίτερα όταν διακρίνεται από συναφείς μέλη του συστήματος περικλάσης-ουστίτης.
Σχηματισμός και Γεωλογική Παρουσία του Φεροπερικλάσιου
Η φεροπερικλάση σχηματίζεται υπό συνθήκες όπου μαγνήσιο και σίδηρος εμφανίζονται μαζί σε ένα σύστημα πλούσιο σε οξείδια και οι συνθήκες πίεσης-θερμοκρασίας ευνοούν τη σταθερότητα της κυβικής δομής οξειδίου Mg-Fe. Η σύστασή της ελέγχεται από τις αναλογίες του Mg και Fe που είναι διαθέσιμες κατά τη διάρκεια της σχηματιστικής διαδικασίας, καθώς και από τη θερμοκρασία, την πίεση και την ισχύ της οξυγόνου. Υπό μειωτικές συνθήκες, το σίδηρος εμφανίζεται συχνά κυρίως ως Fe²⁺, επιτρέποντας την αντικατάστασή του απευθείας για Mg²⁺ στη δομή της περικλάσης. Μεταβολές στην ισχύ του οξυγόνου μπορούν να μεταβάλλουν την αναλογία του σιδήρου που παρουσιάζεται ως Fe²⁺ ή Fe³⁺ και μπορούν, συνεπώς, να επηρεάσουν τη σταθερότητα και τη σύσταση της αστράγγαλης των οξειδίων.
Σε περιβάλλοντα υψηλής πίεσης μεταμορφωμένων πετρωμάτων, το φεροπερικλάσιο μπορεί να αναπτυχθεί μέσω αντιδράσεων που περιλαμβάνουν πλούσια σε Μg πυριτικά ορυκτά και φάσεις πλούσιες σε σίδηρο. Σε αρκετά υψηλές πιέσεις, τα ορυκτά που είναι σταθερά σε μικρότερα βάθη της φλοιού και του άνω μανδύα μπορεί να μετατραπούν σε συγκροτήματα που περιέχουν φεροπερικλάσιο. Επομένως, η παρουσία του εξαρτάται όχι μόνο από τη σύσταση του πετρώματος αλλά και από τη διαδρομή πίεσης-θερμοκρασίας που έχει υποστεί το πέτρωμα. Το μέγεθος των κόκκων μπορεί να κυμαίνεται από μικροσκοπικά κρυστάλλους μέχρι ενσωματωμένα σωματίδια μέσα σε άλλα ορυκτά, ανάλογα με το γεωλογικό περιβάλλον.
Η φεροπερικλάση είναι επίσης γνωστή από διαμάντια που σχηματίστηκαν σε σημαντικές βάθη μέσα στη Γη. Όταν η φεροπερικλάση εμφανίζεται ως περικλεισμός που περικλείεται από διαμάντι, το περιβάλλον διαμάντι μπορεί να προστατεύσει τον περικλεισμό από την αργότερη μεταβολή κατά τη μεταφορά του προς την επιφάνεια. Τέτοιοι περικλεισμοί μπορεί να διατηρήσουν χημικές και δομικές πληροφορίες για το υψηλό πίεση περιβάλλον στο οποίο σχηματίστηκαν ή ισορροπήσαν. Σε αυτά τα δείγματα, η φεροπερικλάση συχνά εμφανίζεται μαζί με άλλα χαρακτηριστικά ορυκτά των βαθών συνορθώσεων της μανδύας.
Το περικλαστικό μπορεί επίσης να εμφανιστεί σε εργαστηριακά παραγόμενα αστράγγαλα υψηλής πίεσης, όπου χρησιμοποιούνται έλεγχος πίεσης, θερμοκρασίας και δυναμικής της οξυγόνου για να μελετηθεί το σύστημα MgO-FeO. Πειραματικές μελέτες δείχνουν ότι η σύσταση και οι φυσικές ιδιότητες του φεροπερικλάστου μεταβάλλονται με την πίεση, τη θερμοκρασία και την περιεκτικότητα σε σίδηρο. Αυτές οι σχέσεις είναι χρήσιμες κατά την ερμηνεία φυσικών δειγμάτων, ιδιαίτερα εκείνα που προέρχονται από υψηλής πίεσης πετρώματα και ενσωματώματα βαθιάς προέλευσης.
Κρυσταλλική δομή του Φεροπερικλάση
Η φεροπερικλάση έχει την κρυσταλλική δομή κύβου χαρακτηριστικό του συστήματος περικλάσης-ουστίτη. Η δομή του βασίζεται στην δομή του ροκ-σολτ ή NaCl, στην οποία τα κατιόντα οξυγόνου αποτελούν μια συμπαγή δομή και τα δισθενή κατιόντα καταλαμβάνουν θέσεις με οκταεδρική συντεταγμένη δομή μεταξύ τους. Το μαγνήσιο και το σίδηρο κατανέμονται στην ίδια κρυσταλλογραφική θέση κατιόντος, έτσι ώστε η δομή να μπορεί να χωρέσει αλλαγές στο λόγο Mg:Fe χωρίς να απαιτείται ένα διαφορετικό βασικό δομικό πλαίσιο.
Η ιδεατή δομή μπορεί επομένως να περιγραφεί ως ένας κατάλογος ιόντων Mg²⁺ και Fe²⁺ περικυκλωμένων από έξι άτομα οξυγόνου. Κάθε άτομο οξυγόνου συντεταγμένο επίσης από έξι γειτονικά δισθενή ιόντα. Η αντικατάσταση του Fe²⁺ με Mg²⁺ αλλάζει τις μέσες διαστάσεις της δομής, διότι το Fe²⁺ έχει μεγαλύτερη ιονική ακτίνα από το Mg²⁺. Καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε σίδηρο, το παράμετρος κελιού και η πυκνότητα αυξάνονται γενικά, ενώ άλλες φυσικές και ελαστικές ιδιότητες αλλάζουν σύμφωνα με τη σύσταση.
Η πίεση έχει σημαντική επίδραση στη δομική συμπεριφορά του φεροπερικλάσιου. Στις πιέσεις που είναι σημαντικές για το κάτω μανδύα της Γης, το οξείδιο που περιέχει σίδηρο παραμένει στην κυβική δομή, αλλά το ηλεκτρονικό κατάσταση του σιδήρου μπορεί να αλλάξει. Ειδικά, το Fe²⁺ μπορεί να υποστεί μετάβαση υψηλού σπιν σε χαμηλό σπιν που προκαλείται από την πίεση. Αυτή η αλλαγή αφορά τη διάταξη των ηλεκτρονίων στο ιόν του σιδήρου, παρά το γεγονός ότι δεν υπάρχει αλλαγή στη συμμετρία του συνολικού κρυστάλλου, αλλά μπορεί να επηρεάσει τον όγκο, την πυκνότητα, την ελαστικότητα και άλλες φυσικές ιδιότητες του ορυκτού.
Η κατανομή και η ηλεκτρονική συμπεριφορά του σιδήρου στη φεροπερικλάση μπορεί επίσης να διαφέρει με τη θερμοκρασία, την πίεση και τη σύσταση. Αυτοί οι παράγοντες επηρεάζουν τη σχέση μεταξύ του κρυσταλλικού φορέα και των φυσικών ιδιοτήτων που μετρούνται σε φυσικά ή πειραματικά παραγόμενα δείγματα. Ως αποτέλεσμα, οι δομικές μελετήσεις της φεροπερικλάσης λαμβάνουν συχνά υπόψη τόσο τη σύσταση Mg-Fe της και τις συνθήκες πίεσης-θερμοκρασίας κατά τις οποίες το υλικό σχηματίστηκε ή ισορροπήσε.
Φυσικές και Χημικές Ιδιότητες του Φεροπερικλάση
Η φεροπερικλάση περιγράφεται συνήθως ως ένα μαύρο, σκούρο γκριζοπασχελικό, πράσινο γκριζοπασχελικό ή μαύρο ορυκτό, αν και το εμφανισιακό της είναι διαφορετικό ανάλογα με την περιεκτικότητα σε σίδηρο, το μέγεθος των κόκκων, τις ακαθαρσίες και την κατάσταση του δείγματος. Επειδή η φυσική φεροπερικλάση συχνά εμφανίζεται ως μικροσκοπικοί κόκκοι ή ενσωματώματα ορυκτών, τα καλά αναπτυγμένα μακροσκοπικά κρυστάλλα είναι σπάνια. Το λάμπα της είναι γενικά γυαλιστερό ή υπομεταλλικό, και η διαφάνειά της κυμαίνεται από ημιδιαφανές σε αδιαφανές, ανάλογα με το πάχος των κόκκων και τη σύστασή της.
Η χημική σύσταση του φεροπερικλάσου μπορεί να εκφραστεί γενικά ως (Mg,Fe)O, με Mg²⁺ και Fe²⁺ να καταλαμβάνουν την κύρια θέση δισθενούς κατιόντος. Το σχετικό ποσοστό του σιδήρου είναι μεταβλητό αντί να είναι σταθερό, και αυτή η μεταβολή στη σύνθεση προκαλεί συνεχή αλλαγή σε πολλές φυσικές ιδιότητες μεταξύ σύνθεσης πλούσιας σε μαγνήσιο και σύνθεσης πλούσιας σε σίδηρο. Μικρά στοιχεία μπορεί επίσης να εμφανιστούν μέσω πρόσθετων αντικαταστάσεων, ιδιαίτερα σε φυσικά δείγματα που σχηματίστηκαν υπό περίπλοκες γεωλογικές συνθήκες.
Η πυκνότητα του φεροπερικλάσιου αυξάνεται γενικά με την αύξηση της περιεκτικότητας σε σίδηρο, διότι το Fe²⁺ είναι βαρύτερο από το Mg²⁺ και έχει μεγαλύτερη ιονική ακτίνα. Οι διαστάσεις του κύβου ενός κρυστάλλου τείνουν να αυξάνονται όταν το Fe²⁺ αντικαθίσταται από το Mg²⁺. Αυτές οι σχέσεις παρέχουν χρήσιμα δείκτες σύστασης όταν το φεροπερικλάσιο μελετάται με ακτίνες Χ ή άλλες αναλυτικές μεθόδους. Ωστόσο, πίεση και θερμοκρασία μπορούν να επηρεάσουν τα μετρημένα δομικά χαρακτηριστικά, οπότε η σύσταση δεν πρέπει να συμπεραφθεί από μια μόνο φυσική ιδιότητα χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι γεωλογικές συνθήκες.
Η φεροπερικλάση έχει υψηλή θερμοκρασία τήξης και είναι σταθερή σε μεγάλο εύρος συνθηκών πίεσης και θερμοκρασίας. Τα φυσικά της χαρακτηριστικά επηρεάζονται ισχυρά από την πίεση, ιδιαίτερα στα υψηλές πιέσεις περιβάλλοντα όπου εμφανίζονται φυσικά παραδείγματα. Τα ελαστικά χαρακτηριστικά, η πυκνότητα, το ηλεκτρικό συμπεριφορά και άλλα μετρήσιμα χαρακτηριστικά μπορεί να αλλάξουν με την περιεκτικότητα σε σίδηρο και την πίεση. Η συμπεριφορά του Fe²⁺ υπό συμπίεση είναι ιδιαίτερα σημαντική, διότι οι αλλαγές στην ηλεκτρονική κατάσταση του σπιν μπορεί να μεταβάλλουν τα φυσικά χαρακτηριστικά του ορυκτού χωρίς να αλλάξει τη βασική κρυσταλλική δομή του. Από χημική άποψη, η φεροπερικλάση ανήκει στο σύστημα οξειδίων MgO–FeO. Υπό επαρκώς οξειδωτικές συνθήκες, μερικός σίδηρος μπορεί να εμφανιστεί σε υψηλότερο βαθμό οξείδωσης ή η φεροπερικλάση μπορεί να συνυπάρχει με άλλα οξείδια σιδήρου και οξείδια πυριτίου. Συνεπώς, η πραγματική χημεία ενός φυσικού δείγματος εξαρτάται από το περιβάλλον της διάβρωσης και την ακολουθούσα γεωλογική ιστορία του. Επομένως, η ποσοτική χημική ανάλυση είναι απαραίτητη για την προσδιορισμό της λόγου Mg/Fe και την αναγνώριση της υποκατάστασης των μικρών στοιχείων.
Τύποι και Είδη Φεροπερικλάσης
Η φεροπερικλάση δεν διαθέτει ένα ευρύτερα αναγνωρισμένο σύνολο επίσημα αναγνωρισμένων τύπων με βάση το χρώμα ή την εμφάνιση. Αντίθετα, το φυσικά εμφανιζόμενο υλικό διακρίνεται συχνά από τη χημική του σύσταση, ιδιαίτερα τις σχετικές ποσότητες μαγνησίου και σιδήρου. Επειδή τα ιόντα Mg²⁺ και Fe²⁺ μπορούν να αντικατασταθούν μεταξύ τους στην ίδια θέση της δομής, τα δείγματα μπορούν να δείχνουν σημαντική διακύμανση στη σύσταση, τηρώντας την ίδια κυβική κρυσταλλική δομή.
- Πλούσιο σε μαγνήσιο φεροπερικλάση: Το Fe²⁺ υπάρχει ως υποδεύτερο συστατικό, με το μαγνήσιο να παραμένει το κύριο δισθενές κατιόν. Αυτές οι σύνθεσηι πλησιάζουν το άκρο του περικλάσιου, MgO.
- Μεσαία φερροπερικλάση: Το μαγνήσιο και το σίδηρο εμφανίζονται σε σημαντικές ποσότητες, παράγοντας σύνθεση μεταξύ περικλάσης και ουστίτης. Φυσικές ιδιότητες όπως η πυκνότητα και τα διαστήματα του κελιού μεταβάλλονται ανάλογα με την αναλογία Mg:Fe.
- Πλούσιο σε ιώδιο φεροπερικλάση: Το σίδηρος αντιπροσωπεύει μεγαλύτερο ποσοστό του περιεχομένου δισθενών κατιόντων, και η σύσταση προσεγγίζει την πλευρά FeO του συστήματος MgO-FeO.
- Σύσταση περικλάσης-φερροπερικλάσης: Παραδείγματα κοντά στο τέλος του MgO μπορεί να περιέχουν σχετικά μικρές ποσότητες Fe²⁺. Η ταξινόμησή τους εξαρτάται από τη χημική σύσταση που προσδιορίζεται από ανάλυση και όχι από την οπτική εμφάνιση.
- Φεροπερικλάση σε υψηλή πίεση συναρμολογήσεις: Τα υλικά που εμφανίζονται σε βαθιές πηγές πετρωμάτων ή σε περισσότερα ιζήματα μπορεί να έχουν σύσταση που επηρεάζεται από την πίεση, τη θερμοκρασία, τη φυγή του οξυγόνου και την περιβαλλοντική συλλογή των πετρωμάτων. Αυτές οι γεωλογικές διαφορές δεν αντιπροσωπεύουν απαραίτητα ξεχωριστές μορφές των πετρωμάτων.
Η χρήση χρώματος δεν πρέπει να είναι το κύριο κριτήριο για τη διάκριση αυτών των τύπων σύνθεσης. Απαιτείται χημική ανάλυση για να προσδιοριστούν οι σχετικές ποσότητες μαγνησίου και σιδήρου, ενώ η ανασκόπηση ακτίνων Χ και άλλες μέθοδοι δομής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να επιβεβαιωθεί η κυβική δομή και να χαρακτηριστούν οι αλλαγές που σχετίζονται με τη σύσταση.
Πού βρίσκεται το Φεροπερικλάση;
Η φεροπερικλάση συνδέεται κυρίως με υψηλής πίεσης γεωλογικά περιβάλλοντα και όχι με τυπικά επιφανειακά βράχους. Φυσικές παρουσίες έχουν καταγραφεί σε ασματικές συνδυασμούς ορυκτών, περιλαμβανομένης της φεροπερικλάσης που διατηρείται ως ενσωματωμένο στοιχείο μέσα σε διαμάντια. Σε αυτά τα περιβάλλοντα, το ορυκτό μπορεί να παραμείνει κλεισμένο μέσα στο φορέα του διαμαντιού κατά τη μεταφορά από το εσωτερικό προς την επιφάνεια της Γης, επιτρέποντας την εξέταση της σύστασής του και της κρυσταλλικής δομής μετά την άφιξη του φορέα βράχου σε πιο επιφανειακές συνθήκες.
Η φεροπερικλάση συνδέεται επίσης με πετρώματα υψηλής πίεσης μεταμόρφωσης, στα οποία τα φάσεις του Mg-Fe οξειδίου γίνονται σταθερά υπό αυξημένη πίεση και θερμοκρασία. Η παρουσία της εξαρτάται από τη σύσταση του πετρώματος καθώς και από τις συνθήκες πίεσης, θερμοκρασίας και ιξώδους οξυγόνου κατά τη διάρκεια της σχηματοποίησης του πετρώματος ή της αργότερης ισορροπίας. Μπορεί να παρουσιαστεί μαζί με υψηλής πίεσης περικλαστικά ορυκτά, άλλα οξείδια και ορυκτά που περιέχουν μαγνήσιο και σίδηρο.
Το περιεχόμενο του μετάλλου συνδέεται ιδιαίτερα με ασθενείς της βαθιάς μανδύας. Υπό συνθήκες που αντιστοιχούν στον κάτω μανδύα της Γης, το φεροπερικλάσιο μπορεί να υπάρχει μαζί με φάσεις υψηλής πίεσης μαγνησίου-σιδήρου πυριτικών. Η σταθερότητα και η σύστασή του μπορεί να αλλάξει με την βάθος, διότι η αυξανόμενη πίεση επηρεάζει την κατανομή του σιδήρου και του μαγνησίου μεταξύ των συνυπάρχοντων ορυκτών. Η θερμοκρασία και η αφυδάτωση του οξυγόνου μπορεί επίσης να επηρεάσει την αναλογία Fe/Mg και την κατάσταση οξείδωσης του σιδήρου μέσα στην ασθενεία.
Φυσικά δείγματα είναι συχνά μικρά και μπορεί να εμφανίζονται ως περιλήψεις, λεπτόκοκκοι ομάδες ή μόνα κόκκους μέσα σε πολύ υψηλές πιέσεις πετρώματα. Γι' αυτό το λόγο, το φερροπερικλάσιο μελετάται συχνά με τεχνικές μικροανάλυσης αντί για συμβατική εξέταση χειρός δείγματος. Η ανάλυση μικροσκοπίου ηλεκτρονίων μπορεί να προσδιορίσει την αναλογία Mg/Fe, ενώ η ακτινοδιαγραφία ακτίνων Χ, η φασματοσκοπία Raman και άλλες μέθοδοι μπορούν να παρέχουν πληροφορίες για την κρυσταλλική δομή και τη φυσική κατάστασή του.
Πώς να αναγνωρίσετε το Φερροπερικλάση
Η φεροπερικλάση μπορεί να είναι δύσκολο να προσδιοριστεί από την εμφάνισή της μόνη, καθώς τα φυσικά δείγματα είναι συχνά λεπτόκοκκα, σκούρα ή περικλεισμένα μέσα σε άλλα υλικά. Η σύστασή της επίσης επικαλύπτεται με άλλες φάσεις οξειδίου Mg–Fe, ιδιαίτερα την περικλάση και την ωστίτη. Έτσι, μια αξιόπιστη ταυτοποίηση απαιτεί πληροφορίες για τη χημική σύσταση και την κρυσταλλική δομή, παρά να εμπιστεύεται μόνο το χρώμα, το λάμπασμα ή τη μορφή των κόκκων.
Η αναλυτική χημεία είναι μια από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη χαρακτηριστική του φερροπερικλάση. Η ανάλυση μικροσκοπίου ηλεκτρονίων μπορεί να προσδιορίσει τις συγκεντρώσεις μαγνησίου και σιδήρου και να ορίσει την αναλογία Mg/Fe ενός μονομερούς κόκκου. Μπορούν να μετρηθούν και άλλα στοιχεία για να ανιχνευθούν μικρές αντικαταστάσεις. Επειδή η αναλογία Fe/Mg μπορεί να διαφέρει σημαντικά, η ποσοτική ανάλυση είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τη διάκριση του φερροπερικλάση από σύνθεση κοντά στα άκρα του περικλάση ή του ωστίτη.
Η ακτινογραφία ξένων ακτίνων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επιβεβαίωση της χαρακτηριστικής κυβικής δομής του πετρώματος. Η αντικατάσταση του Fe²⁺ από το Mg²⁺ επηρεάζει τις διαστάσεις του κύβου, έτσι ώστε οι μετρημένες παραμέτρους του κρυσταλλικού πλέγματος μπορούν να παρέχουν επιπλέον πληροφορίες για τη σύσταση. Ωστόσο, οι παράμετροι της δομής επηρεάζονται επίσης από την πίεση, τη θερμοκρασία και τη φυσική κατάσταση του δείγματος, ιδιαίτερα όταν εξετάζεται υλικό που σχηματίστηκε υπό υψηλές πιέσεις μετά την αποθήκευσή του. Η φασματοσκοπία Raman και άλλες φασματοσκοπικές μέθοδοι μπορούν να παρέχουν επιπλέον πληροφορίες για τη δομική και χημική κατάσταση του πετρώματος, ιδιαίτερα όταν τα διαθέσιμα κόκκους είναι πολύ μικρά. Για τη φεροπερικλάση που διατηρείται ως περισσότερο στο διαμάντι ή ένα άλλο παρασιτικό πέτρωμα, οι μη καταστρεπτικές αναλυτικές μέθοδοι μπορούν να είναι ιδιαίτερα χρήσιμες, διότι το περισσότερο μπορεί να είναι μόνο μερικά μικρόμετρα.
Οι κύριοι υδρογονάνθρακες και φάσεις που μπορεί να χρειαστεί να διακριθούν από το φεροπερικλάσιο περιλαμβάνουν περικλάση και wüstiteΗ περικλάση αντιπροσωπεύει το άκρο του πλούσιου σε MgO μέρος, ενώ η ωστίτη αντιπροσωπεύει το άκρο του πλούσιου σε FeO μέρος του συστήματος οξειδίων Mg-Fe. Επειδή αυτές οι φάσεις διαθέτουν κοντινές δομές και σύσταση, η διάκριση δεν μπορεί πάντα να γίνει αξιόπιστα από τα οπτικά χαρακτηριστικά. Πρέπει λοιπόν να ληφθούν υπόψη μαζί η χημική σύσταση, τα κρυσταλογραφικά δεδομένα και το γεωλογικό περιβάλλον κατά τον προσδιορισμό ενός φυσικού δείγματος.
Προσφορές και Χρήσεις του Φεροπερικλάση
Η φεροπερικλάση δεν έχει καθιερωθεί ως πρώτο υλικό για βιομηχανική χρήση, πολυτελές λίθος ή στοιχειώδης πέτρα. Φυσικό υλικό εμφανίζεται συνήθως ως μικρά κόκκους, περιλήψεις του ιδίου ορυκτού ή συστατικά υψηλής πίεσης ορυκτών συγκεφαλαιώσεων αντί για υλικό που εξάγεται για εμπορική χρήση. Η μεταβλητή σύστασή της και η συνηθισμένη γεωλογική παρουσία της περιορίζουν τη χρήση της ως συμβατικό ποσοτικό ορυκτό.
Οι κύριες εφαρμογές της φερροπερικλάσης σχετίζονται με την πετρολογική και πειραματική έρευνα. Φυσικά δείγματα μπορούν να αναλυθούν για να μελετηθούν οι χημικές σχέσεις μεταξύ μαγνησίου και σιδήρου στα οξειδικά ορυκτά και για να προσδιοριστεί πώς αυτά τα στοιχεία κατανέμονται μεταξύ των συμβαίνοντων φάσεων υψηλής πίεσης. Τα χημικά δεδομένα της φερροπερικλάσης μπορούν επίσης να συνδυαστούν με πληροφορίες από τα συνοδευτικά ορυκτά για τη μελέτη των συνθηκών πίεσης, θερμοκρασίας και οξυγόνου κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης των ορυκτών.
Η φεροπερικλάση μελετάται επίσης πειραματικά, διότι τα χαρακτηριστικά της αλλάζουν υπό συμπίεση. Η έρευνα εξετάζει συχνά τις επιδράσεις της πίεσης και της θερμοκρασίας στην κρυσταλλική δομή, την πυκνότητα, την ελαστικότητα και την ηλεκτρονική κατάσταση του σιδήρου. Η αλλαγή που προκαλείται από την πίεση μεταξύ των καταστάσεων υψηλού σπιν και χαμηλού σπιν του Fe²⁺ αποτελεί σημαντικό τμήμα της συμπεριφοράς της υπό συνθήκες βαθιάς Γης και μπορεί να επηρεάσει πολλές μετρήσιμες φυσικές ιδιότητες.
Στις μελέτες διαμαντιών και άλλων υλικών προερχόμενων από το εσωτερικό της Γης, τα συμπεριλαμβανόμενα φεροπερικλάσια μπορούν να παρέχουν πληροφορίες για τις συνθήκες που είχε το κύριο υλικό στο εσωτερικό της Γης. Επειδή τα ξεχωριστά συμπεριλαμβανόμενα μπορεί να είναι πολύ μικρά, τεχνικές ανάλυσης όπως η ηλεκτρονική μικροσκοπία, η ανάλυση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, η ακτινογραφία ακτίνων Χ, η φασματοσκοπία Ραμάν και άλλες φασματοσκοπικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται συχνά αντί της κλασικής εξέτασης δειγμάτων.