Krotit adalah mineral oksida kalsium-aluminium yang terjadi secara alami dengan rumus kimia ideal CaAl₂O₄. Ini diklasifikasikan sebagai mineral oksida dan secara utama dikenal dari inklusi kalsium-aluminium dalam chondrit karbon yang primitif. Berbeda dengan kebanyakan mineral terestrial umum, Krotite umumnya hadir sebagai butiran mikroskopis yang terbenam dalam meteorit daripada sebagai kristal besar yang terpisah.
Rumus ideal mengandung satu atom kalsium, dua atom aluminium, dan empat atom oksigen. Komposisi teoritisnya sekitar 25,4% berat kalsium, 34,1% berat aluminium, dan 40,5% berat oksigen. Dinyatakan sebagai oksida, komposisi tersebut setara dengan sekitar 35,5% berat CaO dan 64,5% berat Al₂O₃. Butiran alami mungkin mengandung penyimpangan kimia minor, tetapi mineral ini didefinisikan oleh komposisi CaAl₂O₄-nya dan struktur kristal karakteristiknya.
Krotit adalah dimorf tekanan rendah dari CaAl₂O₄. Dimorf tekanan tinggi disebut dmitryivanovit. Dua mineral ini memiliki rumus kimia ideal yang sama tetapi susunan atom yang berbeda, sehingga harus dibedakan dengan metode kristalografi daripada hanya berdasarkan komposisi kimia. Krotit juga secara struktural terkait dengan senyawa kalsium aluminat sintetis yang digunakan dalam keramik tahan panas dan semen kalsium aluminat, meskipun kalsium aluminat industri tidak secara otomatis diklasifikasikan sebagai mineral Krotit.
Sejarah dan Penemuan Krotit
Krotite secara resmi dijelaskan sebagai mineral baru pada tahun 2011. Materi tipe berasal dari meteorit NWA 1934, sebuah chondrite karbonat CV3 yang ditemukan di Afrika Utara Barat. Mineral ini terdapat dalam inklusi kaya kalsium-aluminium, yang umumnya disingkat sebagai CAI. Inklusi ini merupakan komponen yang paling tahan api yang dipertahankan dalam meteorit chondrit primitif.
Mineral ini dinamai berdasarkan Alexander N. Krot, seorang kosmochemist yang penelitiannya berfokus pada meteorit chondritic, inklusi refraktori, proses kondensasi, dan evolusi kimia awal Tata Surya. Mineral ini disetujui oleh Asosiasi Mineralogis Internasional dengan penunjukan IMA 2010-038.
Deskripsi asli bergantung pada analisis kimia, mikroskopi elektron, kristalografi, dan pengamatan petrografik. Kombinasi ini diperlukan karena butiran Krotit kecil dan terdapat dalam asosiasi kompleks oksida kalsium-aluminium, silikat, dan fase refraktori lainnya. Analisis kimia yang mendekati CaAl₂O₄ tidak akan cukup sendirian, karena beberapa mineral terkait memiliki proporsi elemen yang sama atau mungkin ditemukan dalam inklusi meteorit yang sama.
Pembentukan dan Kehadiran Geologis Krotit
Bentuk Krotit terbentuk di bawah kondisi suhu tinggi dan tekanan rendah dalam lingkungan kimia yang sangat refraktori. Inklusi yang mengandung Krotit dalam NWA 1934 dianggap sebagai hasil dari pengembunan atau kristalisasi dari gas panas di awan matahari awal. Pertimbangan kesetimbangan fase menunjukkan pembentukan pada suhu sekitar 1.500 °C atau lebih tinggi di bawah kondisi tekanan rendah. Kondisi ini konsisten dengan pembentukan padatan refraktori sebelum pengembunan banyak elemen dan mineral yang lebih volatil.
Kalsium dan aluminium adalah salah satu elemen utama yang paling tidak volatil dalam kabut matahari. Ketika gas kabut panas dingin, elemen-elemen ini dapat bereaksi dengan oksigen membentuk oksida tahan api dan silikat kalsium-aluminium. Krotit oleh karena itu mencatat tahap suhu tinggi pembentukan mineral yang terjadi sebelum asteroid induk dari meteorit tersebut dibentuk. Pembentukannya tidak boleh dikacaukan dengan proses igneous, hidrotermal, atau metamorfik biasa di bumi.
Dalam NWA 1934, Krotit terkonsentrasi di bagian tengah dan mantel dari inklusi kalsium-aluminium yang kaya. Krotit ditemukan bersama perovskit, gehlenit, hercynit, mayenit, grossit, hibonit, spinel, dan diopsid. Hexamolybdenum dalam jumlah kecil juga telah dilaporkan. Asosiasi mineral menunjukkan bahwa inklusi ini mengalami beberapa tahap kondensasi, kristalisasi, reaksi, dan mungkin pemanasan parsial, bukan terbentuk melalui satu reaksi sederhana saja.
Bagian luar inklusi telah digambarkan memiliki penampilan seperti cangkang telur retak atau "telur retak". Beberapa retakan diisi dengan hidroksida besi dan aluminium. Mineral hidrat ini ditafsirkan sebagai produk dari cuaca terestrial yang terjadi setelah meteorit mencapai Bumi. Mereka tidak dianggap sebagai produk primer dari lingkungan nebula matahari. Perbedaan ini penting karena cuaca dapat mengubah batas dan permukaan butiran Krotite asli.
Struktur Kristal Krotit
Krotit mengkristal dalam sistem kristal monoklin. Grup ruang yang dilaporkan adalah P2₁/n, nomor kelompok ruang 14. Parameter sel unit yang ditentukan untuk bahan tipe adalah kira-kira a = 8,6996(3) Å, b = 8,0994(3) Å, c = 15,217(1) Å, dan β = 90,188(6)°Sel sel unit mengandung dua belas satuan rumus, dinyatakan sebagai Z = 12, dan memiliki volume yang dihitung sekitar 1.071 ų.
Struktur dapat digambarkan secara umum sebagai kerangka yang didominasi oleh polihedra aluminium-oksigen, khususnya tetrahedra AlO₄, dengan kalsium menempati situs struktural yang lebih besar dalam kerangka tersebut. Susunan ini tidak setara dengan struktur spinel, meskipun rumus kimia memiliki hubungan stoikiometri umum satu kation bervalensi dua terhadap dua kation bervalensi tiga dan empat atom oksigen.
Perbedaan antara krotit dan dmitryivanovit bersifat struktural daripada komposisional. Kedua fase memiliki rumus CaAl₂O₄, tetapi stabil di bawah kondisi tekanan yang berbeda dan memiliki susunan atom yang berbeda. Krotit merupakan bentuk tekanan rendah, sedangkan dmitryivanovit terkait dengan kondisi tekanan yang lebih tinggi.
Karena Krotite alami terjadi sebagai butiran kecil yang dikemas oleh mineral lain, wajah kristal eksternal yang berkembang baik umumnya tidak biasa. Informasi struktural biasanya diperoleh melalui difraksi sinar-X, difraksi elektron, atau difraksi backscatter elektron. Metode-metode ini terutama berguna ketika butiran terlalu kecil untuk analisis kristal tunggal konvensional.
Sifat Fisik dan Kimia Krotit
Krotit biasanya diamati sebagai butiran mikroskopis dalam potongan yang dihaluskan atau potongan tipis. Deskripsi warna dan kilauannya kurang diagnostik dibandingkan kimianya dan struktur kristalnya karena penampilan tampak tergantung pada ketebalan butiran, orientasi, mineral sekitarnya, dan perubahan. Material alami dapat terlihat tak berwarna hingga cokelat muda di bawah cahaya yang diteruskan atau dipantulkan, sementara batas butiran individu mungkin sulit dibedakan dalam inklusi kompleks.
Kekerasan Mohs yang dilaporkan kira-kira 6,5, dan kerapatan yang dihitung sekitar 2,94 g/cm³. Pengukuran kerapatan secara langsung sulit karena butiran sangat kecil dan umumnya tumbuh bersama dengan fase lain. Pemecahan dan retakan juga sulit dievaluasi secara andal pada butiran individual karena alasan yang sama.
Komposisi kimia ideal adalah CaAl₂O₄. Analisis mikroproba elektron biasanya diharapkan menunjukkan rasio kalsium terhadap aluminium mendekati 1:2, setelah memperhitungkan oksigen dan ketidakpastian analisis. Kadar kecil magnesium, silikon, titanium, besi, natrium, atau unsur lain mungkin terjadi pada tingkat jejak atau mungkin terbawa oleh kontaminasi dari mineral tetangga. Komponen-komponen kecil ini tidak secara otomatis menentukan variasi terpisah dari Krotite.
Krotite hanya stabil dalam suatu bidang tekanan-temperatur-komposisi tertentu. Pada tekanan yang lebih tinggi, CaAl₂O₄ mungkin mengadopsi struktur dmitryivanovit. Dalam kondisi kimia yang berbeda, kalsium dan aluminium dapat membentuk grossit, hibonit, gehlenit, mayenit, perovskit, atau oksida dan silikat kalsium-aluminium lainnya.
Jenis dan Variasi Krotite
Krotit tidak memiliki variasi batu permata yang secara resmi diakui atau variasi warna komersial. Kategori berikut bersifat deskriptif dan bukan pembagian mineral yang resmi:
- Krotit Meteorit: Krotit alami yang ditemukan dalam inklusi kalsium-aluminium kaya pada chondrit karbon, termasuk materi tipe dari NWA 1934.
- Aturan kritis: Krotit adalah bentuk struktural tekanan rendah dari CaAl₂O₄.
- Aturan kritis: Dmitryivanovite adalah dimorf tekanan tinggi dari CaAl₂O₄. Ini adalah spesies mineral yang terpisah, bukan variasi dari Krotite.
- Kalsium aluminat sintetis: Kalsium aluminium oksida yang dihasilkan di laboratorium mungkin menyerupai Krotit secara kimia atau struktural, tetapi merupakan bahan buatan dan bukan terjadi secara alami.
Perbedaan ukuran butir, kandungan elemen jejak, alterasi, dan mineral yang terkait dapat menghasilkan penampilan yang berbeda pada sampel meteorit individu. Perbedaan ini menggambarkan sejarah geologis butir-butir tersebut dan tidak mewakili variasi yang secara resmi dinamai.
Di Mana Krotit Ditemukan?
Ketertiban alami Krotit yang paling tercatat adalah inklusi kaya kalsium-aluminium dalam chondrite karbonat CV3 NWA 1934. Meteorit ini ditemukan di Afrika Utara Barat, tetapi Krotit itu sendiri terbentuk jauh lebih awal di Tata Surya, kemungkinan besar di wilayah ber-temperatur tinggi dari nebula tata surya.
Di dalam meteorit, Krotit umumnya ditemukan di bagian tengah dan mantel inklusi refraktori. Ia terkait dengan mineral seperti perovskit, gehlenit, hercynit, mayenit, grossit, hibonit, spinel, dan diopsid. Mineral-mineral ini secara bersama-sama memberikan bukti untuk proses kondensasi dan kristalisasi suhu tinggi yang melibatkan kalsium, aluminium, titanium, magnesium, silikon, dan oksigen.
Krotit tidak boleh dikacaukan dengan mineral terestrial yang terbentuk di tempat meteorit ditemukan. Tinggal di permukaan bumi meteorit memengaruhi bagian luar inklusi melalui hidrasi dan oksidasi, tetapi butiran Krotit primer terbentuk sebelum tubuh induk meteorit ada. Tidak ada lokasi geologi terestrial yang secara luas dikaitkan dengan Krotit.
Cara Mengidentifikasi Krotit
Krotit tidak dapat biasanya diidentifikasi melalui pemeriksaan visual tanpa bantuan. Butiran-butiran tersebut kecil, seringkali tumbuh bersama fase refraktori lainnya, dan dapat menyerupai beberapa oksida dan silikat kalsium-aluminium. Oleh karena itu, pemeriksaan petrografis digunakan sebagai langkah awal, diikuti oleh analisis kimia dan kristalografi.
Mikroskopi seksi tipis atau sekih halus dapat mengungkap morfologi butiran, hubungan, zoning, inklusi, dan hubungan dengan mineral sekitarnya. Pemindaian elektron yang dipantulkan kembali dalam mikroskop elektron scanning berguna karena fase dengan nomor atom rata-rata yang berbeda menghasilkan tingkat kontras gambar yang berbeda. Ini memungkinkan daerah yang kaya Krotit ditemukan sebelum analisis kuantitatif.
Analisis elektron-mikroproba biasanya digunakan untuk menentukan konsentrasi kalsium, aluminium, oksigen melalui perhitungan stoikiometri, dan unsur-unsur minor apa pun. Analisis harus dilakukan jauh dari batas butir karena kontaminasi dari gehlenit, hibonit, grossit, mayenit, atau mineral tetangga lainnya dapat menghasilkan komposisi yang tidak benar.
Konfirmasi kristalografi diperlukan ketika perbedaan antara fase yang terkait penting. Diffraksi sinar-X, diffraksi elektron, dan diffraksi backscatter elektron dapat digunakan untuk menguji struktur monoklin dan kompatibilitasnya dengan kelompok ruang P2₁/n. Spektrum X-ray dispersif energi tunggal biasanya tidak memadai, terutama ketika butir hanya beberapa mikrometer di seberang.
Mineral-mineral penting yang perlu dibedakan dari Krotite meliputi grossite, CaAl₄O₇; hibonite, CaAl₁₂O₁₉; dan gehlenite, Ca₂Al₂SiO₇. Mayenite juga dapat ditemukan dalam inklusi refraktori yang sama. Dmitryivanovite memerlukan perhatian khusus karena memiliki rumus kimia ideal yang sama dengan Krotite tetapi struktur kristal yang berbeda.
Aplikasi dan Penggunaan Krotit
Krotit alami tidak memiliki penggunaan yang telah ditetapkan sebagai batu permata, bahan hias, bahan baku industri, atau bijih yang ditambang secara terpisah. Butirannya terlalu kecil dan tersebar terlalu renggang untuk ekstraksi komersial. Mineral ini biasanya dipelajari sebagai bagian dari potongan meteorit dan inklusi kaya kalsium-aluminium.
Kebutuhan utamanya adalah analitis dan kosmokimia. Inklusi yang mengandung krotit memberikan informasi tentang kondensasi suhu tinggi, pembentukan mineral kalsium-aluminium, komposisi gas nebula, serta kondisi tekanan-temperatur yang ada pada tahap awal sejarah sistem tata surya. Hal ini juga memberikan referensi alami untuk membandingkan fase mineral luar angkasa dengan kalsium aluminat yang disintesis secara eksperimen.
Kalsium aluminat sintetis dan kalsium aluminat terkait digunakan dalam keramik tahan api, perekat suhu tinggi, dan semen kalsium aluminat. Aplikasi industri ini berkaitan dengan bahan buatan yang memiliki komposisi dan sejarah pemrosesan yang dikontrol. Mereka bukan aplikasi komersial langsung dari Krotite alami.
Krotite juga dapat membantu membedakan fitur nebula primer dari perubahan yang terjadi kemudian. Sebutir butiran yang terawetkan di bagian dalam inklusi refraktori mungkin masih memiliki bukti pembentukan suhu tinggi, sedangkan sisinya mungkin mengalami modifikasi oleh hidrasi, oksidasi, atau cuaca bumi. Interpretasi mineralogis harus dengan demikian mempertimbangkan struktur kristal primer dan sejarah kemudian dari meteorit.
Mineral Terkait dan Nomenklatur
Krotit termasuk dalam kumpulan yang lebih luas dari mineral kalsium-aluminium tahan api yang ditemukan dalam meteorit primitif. Ini meliputi hibonit, grossit, perovskit, spinel, gehlenit, dan mayenit. Mereka berbeda dalam proporsi kimia, susunan struktural, kandungan anion, dan kondisi stabilitas.
Nama Krotite berlaku khusus untuk fase aluminat kalsium CaAl₂O₄ tekanan rendah alami dengan struktur Krotite. Jangan digunakan sebagai istilah umum untuk setiap aluminat kalsium dengan komposisi nominal yang sama. Secara khusus, dmitryivanovite dianggap sebagai spesies mineral yang terpisah karena merupakan bentuk struktur berbeda dari CaAl₂O₄.
Referensi
Ma, C., Kampf, A. R., Connolly, H. C., et al. (2011). "Krotit, CaAl₂O₄, Sebuah Mineral Refraktori Baru dari Meteorit NWA 1934." American Mineralogist, 96, 709–715. https://doi.org/10.2138/am.2011.3693
Sosiologi Mineralogi Amerika. “Krotite.” Panduan Mineralogi. PDF