페로페리클레이스

페로페리클라스의 역사와 발견

페로페리클라스는 일반적으로 페리클라스나 루스티트와 같이 고정된 조성을 가진 광물 종으로서 일반적으로 고려되지 않습니다. 이 이름은 MgO-FeO 고체 용해계 내의 Fe를 함유한 물질을 지칭합니다. 마그네슘을 풍부하게 함유한 페리클라스와 철을 풍부하게 함유한 루스티트 사이의 관계는 Mg-Fe-O 계통에 대한 실험적 연구를 통해 오랫동안 인식되어 왔으며, 이후 고압 지구물질에서 자연적으로 발생하는 페로페리클라스가 식별되었습니다.

광물학적 구분은 색상이나 외부 모습보다는 화학 조성과 결정 구조에 주로 기반한다. 퍼클라스는 이론적인 구성 성분이 MgO이며, 루스티트는 이론적인 구성 성분이 FeO이다. 이 두 개의 극단 사이에서 Mg²⁺와 Fe²⁺는 동일한 구조적 위치에서 서로 대체될 수 있다. 따라서 페로퍼클라스는 이 더 넓은 산화물 시스템 내에서 철을 함유하고 마그네슘을 주성분으로 하는 구성 성분을 나타낸다. 자연적으로 페로퍼클라스는 여러 고압 환경에서 보고되었다. 잘 알려진 예 중 하나는 다이아몬드의 광물 포함물로서, 포함물 집합체는 지구 맨틀 내 깊이에서 형성되거나 평형을 이룬 광물을 보존할 수 있다. 페로퍼클라스는 또한 고압 변성 물질 및 기타 지질 환경에서도 확인되었으며, 이곳에서는 마그네슘-철 산화물의 안정성을 가능하게 하는 압력과 온도 조건이 존재한다.

철페리클라스의 성분은 개별 샘플이 형성되었거나 이후 균형을 이룬 조건에 대한 정보를 제공할 수 있습니다. 마그네슘과 철의 상대적인 비율은 온도, 압력, 산소 포화도 및 주변 광물 집합체의 성분에 영향을 받습니다. 결과적으로, 철페리클라스를 정확하게 특성화하기 위해서는 일반적으로 화학 분석이 필요하며, 특히 페리클라스-우스티트 시스템의 구성상 관련된 구성원들과 구분할 때 특히 그렇습니다.

페로페리클라스의 형성 및 지질학적 존재

페로페리클라스는 마그네슘과 철이 산화물이 풍부한 시스템에서 함께 존재하는 조건에서 형성되며, 압력-온도 조건이 입방체 Mg-Fe 산화물 구조의 안정성을 촉진합니다. 그 성분은 형성 중에 이용 가능한 Mg과 Fe의 비율뿐만 아니라 온도, 압력 및 산소 분위기에도 의해 결정됩니다. 환원 조건 하에서는 철이 일반적으로 Fe²⁺로 주로 존재하며, 이는 페리클라스 구조에서 Mg²⁺와 직접 교체될 수 있도록 합니다. 산소 분위기의 변화는 Fe²⁺ 또는 Fe³⁺로 존재하는 철의 비율을 변경할 수 있으며, 따라서 산화물 집합체의 안정성과 성분에 영향을 줄 수 있습니다.

고압의 변성 환경에서 페로페리클라스는 마그네슘을 풍부하게 포함한 실산염 광물과 철을 함유한 단위와의 반응을 통해 형성될 수 있다. 충분히 높은 압력 하에서, 지각 및 상부 맨틀의 더 얕은 수준에서 안정적인 광물은 페로페리클라스를 포함하는 조합으로 변환될 수 있다. 따라서 그 존재는 광물의 전체 성분뿐만 아니라 암석이 경험한 압력-온도 경로에 의존한다. 입자 크기는 지질학적 환경에 따라 미세 결정에서 다른 광물 내부에 포착된 포함물에 이르기까지 다양할 수 있다.

페로퍼클라스는 또한 지구 내부의 상당한 깊이에서 형성된 다이아몬드에서도 알려져 있다. 페로퍼클라스가 다이아몬드에 포함되어 있는 경우, 주변의 다이아몬드는 표면으로 이동하는 동안 이후의 변형으로부터 포함물을 보호할 수 있다. 이러한 포함물은 형성되거나 균형을 이룬 고압 환경에 대한 화학적 및 구조적 정보를 보존할 수 있다. 이러한 샘플에서는 페로퍼클라스가 깊은 맨틀 조성과 관련된 다른 광물들과 자주 함께 존재한다.

광물은 실험적으로 생성된 고압 조성에서도 나타날 수 있으며, 이 경우 압력, 온도 및 산소 퓨지티비 조건을 통제하여 MgO-FeO 시스템을 연구합니다. 실험적 연구는 페로페리클라스의 구성과 물리적 성질이 압력, 온도 및 철 함량에 따라 변화함을 보여줍니다. 이러한 관계는 특히 고압 암석과 깊은 기원을 가진 광물 포함체에서 유래한 자연 샘플을 해석할 때 유용합니다.

페로페리클라스의 결정 구조

페로페리클라스는 다음과 같습니다 입자 결정 구조 퍼클라스-우스티트 시스템의 특징. 구조는 소금 결정 구조 또는 NaCl 유형의 배치를 기반으로 하며, 산소 음이온은 밀접하게 패킹된 프레임워크를 형성하고 이가 양이온은 그 사이에 삼각형으로 배치된 위치를 점유한다. 마그네슘과 철은 동일한 결정학적 양이온 자리에 분포되어 있으므로, 기본 구조 프레임워크를 변경하지 않고 Mg:Fe 비율의 변화를 수용할 수 있다.

따라서 이상화된 구조는 6개의 산소 원자에 의해 둘러싸인 Mg²⁺ 및 Fe²⁺ 이온의 배열로 설명할 수 있다. 각 산소 원자는 또한 6개의 인접한 이가전하 이온에 의해 배위된다. Fe²⁺가 Mg²⁺를 대체함에 따라, Fe²⁺가 Mg²⁺보다 이온 반경이 더 크기 때문에 구조의 평균 치수는 변화한다. 철 함량이 증가함에 따라 단위 격자 파라미터와 밀도는 일반적으로 증가하며, 다른 물리적 및 탄성 특성들도 성분에 따라 변화한다.

압력은 페로페리클라스의 구조적 거동에 큰 영향을 미칩니다. 지구의 하부 맨틀과 관련된 압력에서, 철을 함유한 산화물은 정육면체 구조를 유지하지만, 철의 전자 상태는 변할 수 있습니다. 특히 Fe²⁺는 압력에 의해 고자기성에서 저자기성으로의 전이가 발생할 수 있습니다. 이 변화는 철 이온의 전자 배열에 해당하지만 전체 결정 대칭의 변화는 아니지만, 광물의 부피, 밀도, 탄성 및 기타 물리적 성질에 영향을 줄 수 있습니다.

페로퍼클라제에서 철의 분포와 전자적 거동은 온도, 압력 및 성분에 따라 달라질 수 있다. 이러한 요인들은 자연적 또는 실험적으로 생성된 샘플에서 측정된 물리적 특성과 결정 격자 간의 관계에 영향을 미친다. 결과적으로 페로퍼클라제의 구조 연구는 일반적으로 해당 광물이 형성되거나 균형을 이룬 압력-온도 조건과 함께 그의 Mg-Fe 성분을 모두 고려한다.

페로퍼클라스의 물리적 및 화학적 성질

페로페리클라스는 일반적으로 어두운 회색, 갈색 회색, 녹색 회색 또는 검은 색의 광물로 설명되지만, 그 외관은 철 함량, 입자 크기, 불순물 및 시료의 상태에 따라 달라집니다. 자연적인 페로페리클라스는 일반적으로 작은 입자나 광물 포함체로 자주 나타나기 때문에, 잘 발달된 매크로스코픽 결정은 드뭅니다. 그 광택은 일반적으로 유리광택에서 반금속광택까지이며, 투명도는 입자 두께와 구성에 따라 반투명에서 불투명까지 다양합니다.

페로퍼클라스의 화학 조성은 일반적으로 다음과 같이 표현할 수 있다 (Mg,Fe)OMg²⁺ 및 Fe²⁺이 주요 이가 양이온 위치를 차지하고 있다. 철의 상대적인 양은 고정되지 않고 변동적이며, 이러한 성분 변화는 마그네슘 풍부한 구성과 철 풍부한 구성 사이에서 여러 물리적 성질에 지속적인 변화를 초래한다. 미량 원소는 또한 복잡한 지질 조건에서 형성된 자연 샘플에서 특히 추가 치환을 통해 나타날 수 있다.

페로퍼클라스의 밀도는 일반적으로 철 함량이 증가함에 따라 증가하는데, 이는 Fe²⁺가 Mg²⁺보다 무겁고 더 큰 이온 반경을 가지기 때문이다. 단위 격자 치수도 Fe²⁺가 Mg²⁺를 대체할수록 증가하는 경향이 있다. 이러한 관계는 페로퍼클라스가 엑스선 회절 또는 기타 분석 방법으로 연구될 때 유용한 성분 지표를 제공한다. 그러나 압력과 온도도 측정된 구조적 파라미터에 영향을 줄 수 있으므로, 지질 조건을 고려하지 않고 단일 물리적 성질로부터 성분을 추론해서는 안 된다.

페로페리클라스는 높은 녹는점과 압력 및 온도 조건의 광범위한 안정성을 가지고 있습니다. 그 물리적 성질은 특히 자연적인 예가 발생하는 고압 환경에서 압력에 의해 강하게 영향을 받습니다. 탄성 특성, 밀도, 전기적 거동 및 기타 측정 가능한 특성은 철 함량과 압력 모두에 따라 변할 수 있습니다. 압축되는 Fe²⁺의 거동은 특히 중요하며, 그 전자 스핀 상태의 변화가 광물의 기본 입방 결정 구조를 변경하지 않고도 물리적 성질을 수정할 수 있기 때문입니다. 화학적으로 보면, 페로페리클라스는 MgO-FeO 산화물 시스템에 속합니다. 충분히 산화적인 조건에서 일부 철은 더 높은 산화 상태로 존재하거나, 페로페리클라스는 다른 철 산화물과 실리케이트 광물과 함께 공존할 수 있습니다. 따라서 실제 자연 샘플의 화학성분은 그 형성 환경과 이후 지구물리적 역사에 따라 달라집니다. 따라서 Mg/Fe 비율을 결정하고 미량 원소 치환을 식별하기 위해 정량적 화학 분석이 필요합니다.

페로퍼클라스의 종류와 변종

페로페리클라스는 색상이나 외관에 기반한 널리 인정된 변종이 확립되어 있지 않습니다. 대신, 자연적으로 발생하는 물질은 주로 화학적 성분으로 구분되며, 특히 마그네슘과 철의 상대적인 비율에 따라 달라집니다. Mg²⁺와 Fe²⁺는 같은 구조적 위치에서 서로 교체될 수 있기 때문에, 샘플은 동일한 결정 구조를 유지하면서도 상당히 다양한 성분을 보일 수 있습니다.

• 마그네슘 풍부한 페로페리클라스: Fe²⁺는 보조 성분으로 존재하며, 마그네슘은 주요 이가이온으로 남아 있다. 이러한 조성은 퍼클라스 엔드 멤버인 MgO에 가까워진다.
• 중간 페로페리클라스: 마그네슘과 철은 상당한 비율로 존재하며, 퍼클라스와 루스티트 사이의 구성물을 형성한다. 밀도 및 격자상수 치수와 같은 물리적 성질은 Mg:Fe 비율에 따라 변한다.
• 철이 풍부한 페로페리클라스: 이온은 이가 양이온 함량의 더 큰 비율을 나타내며, 구성은 MgO-FeO 시스템의 FeO 풍부 측에 가까워진다.
• 페리클라스-페로페리클라스 성분: MgO 엔드 멤버에 가까운 샘플은 상대적으로 작은 양의 Fe²⁺를 포함할 수 있다. 그들의 분류는 시각적 외관이 아닌 분석을 통해 결정된 화학 조성에 의존한다.
• 고압 조립에서 페로페리클라스: 깊은 기원을 가진 암석이나 광물 포함체에 존재하는 물질은 압력, 온도, 산소 풍부도 및 주변 광물 집합체의 구성에 의해 구성이 영향을 받을 수 있습니다. 이러한 지질적 차이는 반드시 별개의 광물 종으로 나타나는 것은 아닙니다.

색상은 이러한 구성 유형을 구분하는 주요 기준으로 사용되어서는 안 된다. 마그네슘과 철의 상대적인 양을 결정하기 위해서는 화학 분석이 필요하며, X선 회절 및 기타 구조적 방법을 사용하여 입방 구조를 확인하고 구성과 관련된 변화를 특성화할 수 있다.

페로페리클라스는 어디에 존재하나요?

페로페리클라스는 일반적인 표면 암석보다 고압 지질 환경과 주로 관련되어 있습니다. 자연적으로 발생한 사례는 깊은 기원을 가진 광물 집합체에서 보고되었으며, 이 중 페로페리클라스는 다이아몬드 내 포함물로 보존된 경우가 있습니다. 이러한 환경에서는 광물이 지구 표면으로부터 깊은 곳에서 운반되는 동안 주석 다이아몬드 내부에 갇혀 있을 수 있으며, 이로 인해 주석 암석이 더 얕은 조건에 도달한 후에도 그 구성 및 결정 구조를 검사할 수 있게 됩니다.

페로페리클라스는 또한 고압 변성암에서 마그네슘-철 산화물 상이 고압 및 고온 조건에서 안정해지는 경우와 관련이 있습니다. 그 존재는 암석의 전체 화학 성분뿐만 아니라 광물 형성 또는 이후 균형 상태에서의 압력, 온도 및 산소 퓨지티 조건에 따라 달라집니다. 고압 실리케이트 광물, 다른 산화물 및 마그네슘과 철을 포함하는 광물과 함께 존재할 수 있습니다.

광물은 특히 깊은 맨틀 집합과 관련이 있습니다. 지구의 하부 맨틀에 해당하는 조건에서 페로페리클라스는 고압의 마그네슘-철 규산염 상과 공존할 수 있습니다. 깊이에 따라 압력이 증가함에 따라 공존하는 광물들 사이의 철과 마그네슘 분배에 영향을 미치기 때문에 안정성과 구성이 변할 수 있습니다. 온도와 산소 포화도는 또한 집합체 내 철의 Fe/Mg 비율과 산화 상태에 영향을 줄 수 있습니다.

자연적 샘플은 일반적으로 작고, 고압 암석 내부의 포함물, 미세한 결정립 집합체 또는 단독 결정립 형태로 존재할 수 있습니다. 이 때문에 페로페리클라스는 전통적인 손 샘플 검사 대신 미세 분석 기술을 사용하여 자주 연구됩니다. 전자 마이크로프로브 분석은 그의 Mg/Fe 비율을 결정할 수 있으며, X선 회절, 라만 분광법 및 기타 방법은 그의 결정 구조와 물리적 상태에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.

페로페리클라스를 어떻게 식별하나요

페로페리클라스는 자연 표본이 일반적으로 미세한 입자, 어두운 색상 또는 다른 광물에 포함되어 있기 때문에 외형만으로는 식별하기가 어려울 수 있습니다. 그 구성은 특히 페리클라스와 루스티트와 같은 다른 Mg-Fe 산화물 상과 중복됩니다. 따라서 신뢰할 수 있는 식별을 위해서는 색상, 광택 또는 입자 형태에만 의존하는 것이 아니라 화학적 구성과 결정 구조에 대한 정보가 필요합니다.

화학 분석은 페로페리클라스를 특성화하는 데 사용되는 주요 방법 중 하나입니다. 전자 마이크로프로브 분석은 마그네슘과 철의 농도를 결정하고 개별 입자의 Mg/Fe 비율을 설정할 수 있습니다. 추가적인 요소들도 측정되어 미세한 치환을 식별할 수 있습니다. Fe/Mg 비율은 상당히 변할 수 있기 때문에, 정량적 분석은 페로페리클라스를 페리클라스 또는 루스티트 엔드 멤버에 가까운 구성으로부터 구분하는 데 특히 유용합니다.

X선 회절은 광물의 특징적인 입방 구조를 확인하는 데 사용될 수 있습니다. Fe²⁺가 Mg²⁺와 교체되면 단위 세포의 치수에 영향을 미치므로 측정된 격자 매개변수는 구성에 대한 추가 정보를 제공할 수 있습니다. 그러나 구조적 매개변수는 압력, 온도 및 샘플의 물리적 상태에도 영향을 받으며, 특히 고압 조건에서 형성된 물질이 회수 후 분석될 때 특히 그렇습니다. 라만 분광법과 기타 분광학적 방법은 이용 가능한 결정립이 매우 작을 때 광물의 구조적 및 화학적 상태에 대한 추가 정보를 제공할 수 있습니다. 다이아몬드나 다른 주인 광물로 보존된 페로페리클라스의 경우, 비파괴적 분석 방법이 특히 유용할 수 있으며, 이 포함물은 단지 몇 마이크로미터 밖에 되지 않을 수 있기 때문입니다.

철퍼리클라스와 구별되어야 할 주요 광물 및 상은 다음과 같습니다 페리클라세 및 우스티트. 퍼클라세는 MgO가 풍부한 끝 멤버를 나타내며, 외스티트는 Mg-Fe 산화물 시스템에서 FeO가 풍부한 끝을 나타냅니다. 이 두 상은 구조와 성분이 매우 유사하기 때문에 시각적 특징만으로는 항상 신뢰성 있게 구분할 수 없습니다. 따라서 자연 샘플을 식별할 때는 화학적 성분, 결정학적 데이터 및 지질적 환경을 함께 고려해야 합니다.

페로페리클라스의 응용 및 사용법

페로페리클라스는 산업 원자재, 보석 또는 장식용 광물로서의 확립된 사용이 없습니다. 자연광물은 일반적으로 작은 입자, 광물 내포물 또는 고압 광물 집합체의 구성 요소로 발견되며 상업적 응용을 위해 추출되는 물질은 아닙니다. 그 변동성 있는 성분과 일반적인 지질학적 발생은 전통적인 광물 상품으로서의 사용을 제한합니다.

페로퍼클라스의 주요 응용 분야는 광물학적 및 실험 연구와 관련이 있습니다. 자연 샘플은 산화물 광물에서 마그네슘과 철 사이의 화학적 관계를 조사하고, 이러한 요소들이 공존하는 고압 상들 간에 어떻게 분포되는지를 결정하기 위해 분석될 수 있습니다. 페로퍼클라스의 성분 데이터는 또한 광물 형성의 압력, 온도 및 산소 조건을 연구하기 위해 관련 광물로부터의 정보와 결합될 수 있습니다.

페로페리클라스는 압축 하에서 그 성질이 변하기 때문에 실험적으로도 연구됩니다. 일반적인 연구는 압력과 온도가 결정 구조, 밀도, 탄성 및 철의 전자 상태에 미치는 영향을 조사합니다. Fe²⁺의 고자기상과 저자기상 사이의 압력 유도 변화는 지구 내부 깊은 조건에서의 행동의 중요한 부분이며 여러 측정 가능한 물리적 성질에 영향을 줄 수 있습니다.

다이아몬드 및 기타 깊은 기원의 물질에 대한 연구에서 페로페리클라스 유인체는 깊이에서 주석 광물이 경험한 조건에 대한 정보를 제공할 수 있습니다. 개별 유인체가 매우 작을 수 있기 때문에, 전통적인 시료 기반 검사 대신 전자 현미경, 전자 마이크로프브 분석, X선 회절, 라만 분광법 및 기타 분광 방법과 같은 분석 기술이 일반적으로 사용됩니다.