Krotite

Krotite는 이상적인 화학식이 있는 천연으로 발생하는 칼슘-알루미늄 산화물 광물입니다. CaAl₂O₄산화물 광물로 분류되며, 원시 탄소질 토성암에 있는 칼슘-알루미늄이 풍부한 포함체에서 주로 알려져 있습니다. 대부분의 일반적인 지구 광물과 달리, 크로타이트는 대규모의 고립된 결정이 아닌 미세한 입자 형태로 유성암에 매립되어 있습니다.

이 이상적인 공식은 1개의 칼슘 원자, 2개의 알루미늄 원자 및 4개의 산소 원자를 포함합니다. 이의 이론적 성분은 약 25.4 중량%의 칼슘, 34.1 중량%의 알루미늄 및 40.5 중량%의 산소입니다. 산화물로 표현하면, 성분은 약 35.5 중량%의 CaO와 64.5 중량%의 Al₂O₃에 해당합니다. 천연 입자는 소량의 화학적 이탈을 포함할 수 있지만, 광물은 그 CaAl₂O₄ 성분과 특징적인 결정 구조에 의해 정의됩니다.

Krotite는 CaAl₂O₄의 저압형 변종입니다. 고압형 변종은 드미트리이바노비트라고 불립니다. 이 두 광물은 동일한 이상적인 화학식을 가지고 있지만 다른 원자 배열을 가지므로, 화학 조성만으로는 구분할 수 없으며 결정학적 방법으로 구분해야 합니다. Krotite는 내열 세라믹스와 칼슘 알루마이트 시멘트에 사용되는 합성 칼슘 알루미네이트 화합물과 구조적으로 관련이 있지만, 산업용 칼슘 알루미네이트는 자동으로 광물 Krotite로 분류되지 않습니다.

코로티트의 역사 및 발견

2011년에 크로티트는 새로운 광물로 공식적으로 기술되었습니다. 유형 물질은 북서아프리카에서 회수된 NWA 1934 혜성인 CV3 탄소질 페로라이트에서 나왔습니다. 이 광물은 일반적으로 CAI로 약간되는 칼슘-알루미늄이 풍부한 포함체 내에 존재합니다. 이러한 포함체는 원시적인 코디트 혜성에서 보존된 가장 내화성 구성 요소들 중 일부입니다.

광물은 콘드리틱 혜성, 내열성 포함체, 응축 과정 및 태양계의 초기 화학적 진화에 대한 연구를 해온 우주화학자 알렉산더 N. 크로트의 이름을 딴 것입니다. 이 광물은 IMA 2010-038라는 명칭으로 국제 광물학 연맹에 의해 승인되었습니다.

원래 설명은 화학 분석, 전자 현미경, 결정학 및 광물학적 관찰에 의존했습니다. 이 조합은 필요했던 이유는 크로라이트 입자가 작고 칼슘-알루미늄 산화물, 실리케이트 및 기타 내열성 단계의 복잡한 집합체에서 발생하기 때문입니다. CaAl₂O₄에 가까운 화학 분석만으로는 충분하지 않았습니다. 왜냐하면 여러 관련 광물들이 유사한 원소 비율을 가지고 있거나 동일한 우주비행체 포함물에서 나타날 수 있기 때문입니다.

코로타이트의 형성 및 지질적 발생

고온 및 저압 조건에서 강한 내열성 화학 환경에서 크로티트가 형성된다. NWA 1934에 포함된 크로티트를 함유한 매개체는 초기 태양 원반의 고온 가스로부터 응축 또는 결정화에 의해 생성된 것으로 해석된다. 상평형 고려사항은 약 1,500°C 이상의 온도에서 저압 조건 하에서 형성되었음을 나타낸다. 이러한 조건은 많은 더 망간성 요소와 광물의 응축 이전에 내열성 고체가 형성된 것과 일치한다.

칼슘과 알루미늄은 태양운에 있는 주요 요소 중에서 가장 비휘발성인 요소들 중 하나입니다. 뜨거운 우주 가스가 식을 때, 이 요소들은 산소와 결합하여 내열성 산화물과 칼슘-알루미늄 실리케이트를 형성할 수 있습니다. 따라서 쿠로타이트는 해당 운석의 원래 행성 조각이 구성되기 전에 발생한 고온의 광물 형성 단계를 기록하고 있습니다. 그 형성 과정은 일반적인 지구상의 화강암, 수열적 또는 변성 작용과 혼동되어서는 안 됩니다.

NWA 1934에서 Krotite는 이국적인 칼슘-알루미늄 풍부한 포함체의 중심 및 맨틀 부위에 집중되어 있습니다. Perovskite, 게hlenite, hercynite, mayenite, grossite, hibonite, 스플리트, 그리고 디오피사이트와 함께 존재합니다. 또한 흔적의 헥사모리브덴이 보고되었습니다. 광물 조성은 이 포함체가 단일 간단한 반응을 통해 형성된 것이 아니라 여러 단계의 응축, 결정화, 반응 및 가능성을 포함하는 부분적 융해를 경험했음을 나타냅니다.

포함물의 외부 부분은 껍질이 깨진 또는 "깨진 달걀" 모양으로 묘사되었습니다. 일부 균열에는 철과 알루미늄 하이드록사이드가 채워져 있습니다. 이러한 수화된 광물은 지구에 도달한 이후에 발생한 지구적 기후 조건에 의해 생성된 것으로 해석됩니다. 이들은 태양운 환경의 원시적인 산물로 간주되지 않습니다. 이 구분은 중요합니다. 왜냐하면 기후 조건은 원래의 Krotite 입자들의 경계와 표면을 변경할 수 있기 때문입니다.

크리스탈 구조 of Krotite

크로라이트는 단사면 결정계에서 결정화된다. 보고된 공간군은 P2₁/n, 공간군 번호 14. 유니트셀 파라미터는 유형 물질에 대해 약한 값으로 결정되었습니다. a = 8.6996(3) Å, b = 8.0994(3) Å, c = 15.217(1) Å, 및 β = 90.188(6)°. 단위 격자는 십이 개의 화학식 단위를 포함하며, 이는 다음과 같이 표현됩니다. Z = 12, 약 1,071 Å³의 계산된 부피를 가지고 있습니다.

구조는 일반적으로 알루미늄-산소 다면체, 특히 AlO₄ 사면체에 의해 지배되는 프레임워크로 설명할 수 있으며, 칼슘은 프레임워크 내의 더 큰 구조적 위치를 점유하고 있습니다. 화학식은 이중 전하를 띠는 양이온 1개와 삼중 전하를 띠는 양이온 2개 및 산소 원자 4개의 일반적인 스테키오메트릭 관계를 가지고 있지만, 배열은 스플리니트 구조와 동등하지 않습니다.

Krotite와 dmitryivanovite의 차이점은 구조적일 뿐 구성성분에 의한 것이 아니다. 두 상 모두 CaAl₂O₄ 공식을 가지고 있지만, 서로 다른 압력 조건에서 안정적이며 원자의 배열도 다르다. Krotite는 저압 형태를 나타내고, dmitryivanovite는 더 높은 압력 조건과 관련이 있다.

자연적으로 발생하는 Krotite는 다른 광물에 의해 둘러싸인 작은 입자 형태로 존재하므로, 잘 발달된 외부 결정면은 드뭅니다. 따라서 구조 정보는 일반적으로 X선 회절, 전자 회절 또는 전자 후산 회절을 통해 얻어집니다. 이러한 방법들은 입자가 너무 작아서 전통적인 단결정 분석이 불가능한 경우에 특히 유용합니다.

크로티트의 물리적 및 화학적 성질

크로라이트는 일반적으로 연마된 단면 또는 얇은 단면에서 미세한 입자로 관찰됩니다. 색상과 광택에 대한 설명은 그의 화학성분과 결정 구조보다 진단적이지 않습니다. 왜냐하면 시각적 특징은 입자의 두께, 방향, 주변 광물 및 변질에 따라 달라지기 때문입니다. 자연 상태의 물질은 투과광 또는 반사광 하에서 무색부터 밝은 갈색까지 나타날 수 있으며, 복잡한 포함물에서는 개별 입자의 경계가 서로 구분하기 어려울 수 있습니다.

보고된 모스 경도는 약 6.5이며, 계산된 밀도는 약 2.94 g/cm³입니다. 입자가 매우 작고 다른 상들과 자주 복합적으로 형성되어 있기 때문에 밀도를 직접 측정하는 것은 어렵습니다. 동일한 이유로 개별 입자에 대한 균열과 파쇄를 신뢰할 수 있게 평가하는 것도 어렵습니다.

이상적인 화학 성분은 CaAl₂O₄입니다. 전자 마이크로프로브 분석은 일반적으로 산소와 분석적 불확실성을 고려한 후 칼슘-알루미늄 비율이 1:2에 가까운 것을 기대합니다. 미량의 마그네슘, 실리콘, 티타늄, 철, 나트륨 또는 기타 요소가 트레이스 수준에서 발생할 수 있거나, 인접한 광물로부터 오염될 수 있습니다. 이러한 소량 성분은 자주 코트라이트의 별도 변종을 정의하지는 않습니다.

Krotite는 특정 압력-온도-성분 영역 내에서만 안정하다. 더 높은 압력에서는 CaAl₂O₄가 드미트리이바노비트의 구조를 취할 수 있다. 다른 화학 조건에서는 칼슘과 알루미늄이 대신 그로사이트, 히보나이트, 게르렌라이트, 마옌라이트, 퍼로브스카이트 또는 기타 칼슘-알루미늄 산화물 및 실리케이트를 형성할 수 있다.

크로티트의 종류와 변종

크로티테는 공식적으로 인정된 보석 종류나 상업적 색상 종류가 없습니다. 다음 범주는 공식적인 광물 분할이 아니라 설명적인 것입니다:

메테오리틱 크로티트: 탄산염 콘드라이트의 칼슘-알루미늄이 풍부한 포함체에서 발생하는 자연적 크로티트, NWA 1934의 유형 물질을 포함한다.
저압 CaAl₂O₄: Krotite는 CaAl₂O₄의 저압 구조 형식입니다.
고압 CaAl₂O₄: 디미트리바노비트는 고압 조건에서 형성된 칼슘알루미늄산화물(CaAl₂O₄)의 이형체이다. 이는 크로티트의 변종이 아니라 별도의 광물 종이다.
합성 칼슘 알루미네이트: 실험실에서 생산된 CaAl₂O₄는 화학적으로나 구조적으로 크로타이트와 유사할 수 있지만, 자연광물의 존재가 아니라 인공 재료입니다.

입자 크기, 흔적 원소 함량, 변질 및 관련 광물의 차이가 개별 우주석 샘플의 외관을 달라지게 할 수 있습니다. 이러한 차이는 입자의 지질학적 역사에 대한 것이며 공식적으로 명명된 종류를 나타내는 것은 아닙니다.

Krotite는 어디에서 발견됩니까?

Krotite의 가장 잘 문서화된 자연 발생은 NWA 1934 CV3 탄소질 편석에 있는 칼슘-알루미늄 풍부한 포함체입니다. 이 우주석은 북서아프리카에서 회수되었지만, Krotite 자체는 태양계에서 훨씬 더 일찍 형성되었을 것으로 추정되며, 아마도 태양운의 고온 지역에서 형성되었습니다.

메테오라이트 내부에서 Krotite는 내성 포함체의 중심 및 맨틀 부위에 주로 존재한다. 이는 퍼보스카이트, 게르렌사이트, 헤르시니트, 마옌사이트, 그로시트, 히보나이트, 스플라인과 디오피사이드와 같은 광물과 관련되어 있다. 이러한 광물들은 칼슘, 알루미늄, 티타늄, 마그네슘, 실리콘 및 산소를 포함하는 고온 응축 및 결정화 과정에 대한 증거를 제공한다.

크로티트는 우주에서 온 미네랄이 아닌, 운석이 회수된 장소에서 형성된 지구적 광물과 혼동되어서는 안 된다. 운석의 지구적 체류는 포함체의 외부 부분에 수화와 산화를 일으켰지만, 주요 크로티트 입자는 운석의 부모 천체가 존재하기 전에 형성되었다. 크로티트와 관련된 널리 인정된 지구적 지질학적 지역은 없다.

Krotite를 식별하는 방법

일반적인 시각 검사로는 크로라이트를 정확히 식별할 수 없습니다. 입자는 작고, 일반적으로 다른 내열성 단계와 서로 밀접하게 결합되어 있으며, 여러 가지 칼슘-알루미늄 산화물과 실리케이트와 유사할 수 있습니다. 따라서 광학광물학적 검사는 초기 단계로 사용되며, 이어서 화학적 및 결정학적 분석이 수행됩니다.

미세절개 또는 광택절개 현미경은 입자 형태, 접촉, 띠 모양, 포함물 및 주변 광물과의 관계를 드러낼 수 있습니다. 스캐닝 전자현미경에서의 역산전자 이미징은 평균 원자번호가 다른 상이 이미지 대비의 다른 수준을 생성하므로 유용합니다. 이는 정량 분석 전에 Krotite 풍부 지역을 찾는 것을 가능하게 합니다.

전자 현미경 분석은 일반적으로 계산에 의해 칼슘, 알루미늄, 산소의 농도 및 미량 원소를 결정하는 데 사용됩니다. 분석은 입자 경계에서 멀리 이루어져야 하며, 게hlenite, hibonite, grossite, mayenite 또는 다른 인접한 광물로부터 오는 오염이 잘못된 조성을 유발할 수 있기 때문입니다.

관련 단계 간의 구분이 중요한 경우 결정학적 확인이 필요합니다. X선 회절, 전자 회절 및 전자 역회절은 단사각형 구조와 공간군 P2₁/n과의 호환성을 테스트하는 데 사용될 수 있습니다. 입자가 몇 마이크로미터 정도만 크다면 단일 에너지 분산형 X선 스펙트럼은 일반적으로 불충분합니다.

Krotite와 구분해야 할 중요한 광물로는 grossite, CaAl₄O₇; hibonite, CaAl₁₂O₁₉; 그리고 gehlenite, Ca₂Al₂SiO₇가 있습니다. Mayenite도 동일한 내열성 포함체에서 발생할 수 있습니다. Krotite와 동일한 이상 화학식을 가지지만 다른 결정 구조를 가진 Dmitryivanovite는 특별한 주의가 필요합니다.

Krotite의 응용 및 사용 사항

자연적인 크로티트는 보석, 장식 재료, 산업 원재료 또는 별도로 채굴되는 광석으로서의 확립된 사용이 없습니다. 그 입자는 너무 작고 분포가 너무 희박하여 상업적 추출이 불가능합니다. 이 광물은 일반적으로 미세한 섹션과 칼슘-알루미늄이 풍부한 포함체의 일부로 연구됩니다.

그것의 주요한 중요성은 분석적이고 우주화학적인 것이다. 코트라이트를 포함하는 입자들은 태양계 역사 초기 단계에서 존재했던 압력-온도 조건, 고온 응축, 칼슘-알루미늄 광물 형성, 그리고 원반 기체 구성에 대한 정보를 제공한다. 또한, 실험적으로 합성된 칼슘 알루민산과 외계 광물 상을 비교하기 위한 자연적 참고 자료를 제공한다.

인공 CaAl₂O₄ 및 관련 칼슘 알루미네이트는 내열 세라믹스, 고온 결합제 및 칼슘 알루미네이트 시멘트에 사용됩니다. 이러한 산업적 응용은 조절된 성분과 가공 역사가 있는 제조 재료를 다룹니다. 이들은 자연적인 Krotite의 직접적인 상업적 응용이 아닙니다.

Krotite는 또한 초기 성운 특징과 이후 변형을 구분하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 내부에 보존된 고온 저항성 포함물의 입자는 고온에서 형성된 증거를 유지할 수 있지만, 그 경계는 수화, 산화 또는 지구상의 풍화에 의해 수정될 수 있습니다. 따라서 광물학적 해석은 초기 결정 구조와 미세우체의 이후 역사 모두를 고려해야 합니다.

참고문헌

마, C., 칸프, A. R., 콘니, H. C., 등 (2011). "크로티트, CaAl₂O₄, NWA 1934 유성암에서의 새로운 내열성 광물." 미국 광물학자, 96, 709–715. https://doi.org/10.2138/am.2011.3693

미네랄로지컬 소사이어티 오브 아메리카. “크로타이트.” 광물학 백과사전. PDF