Krotit, ideal kimyasal formülüyle doğada oluşan bir kalsiyum-alüminyum oksit mineraledir CaAl₂O₄. Oksit mineral olarak sınıflandırılır ve temel olarak, ilkel karbonlu chondritlerdeki kalsiyum-alüminyum zengin inklüzyonlarından bilinir. Krotit, çoğu yaygın yerküre mineralesinden farklı olarak genellikle büyük, ayrı kristaller değil, meteoritler içinde gömülü mikroskobik taneler halinde bulunur.
İdeal formül, bir kalsiyum atomu, iki alüminyum atomu ve dört oksijen atomu içerir. Teorik bileşimi yaklaşık olarak ,4 ağırlıkça kalsiyum, ,1 ağırlıkça alüminyum ve ,5 ağırlıkça oksijendir. Oksitler cinsinden ifade edildiğinde, bileşim yaklaşık olarak ,5 ağırlıkça CaO ve ,5 ağırlıkça Al₂O₃'e karşılık gelir. Doğal taneler küçük kimyasal sapmalar içerebilir, ancak mineral, hem CaAl₂O₄ bileşimi hem de karakteristik kristal yapısıyla tanımlanır.
Krotit, CaAl₂O₄'ün düşük basınçlı dimorfudur. Yüksek basınçlı dimorf ise dmitryivanovit olarak adlandırılır. Bu iki minera aynı ideal kimyasal formüle sahip ancak farklı atom düzenlerine sahip olduğu için yalnızca kimyasal bileşimine göre değil kristalografi yöntemleriyle ayrılmaları gerekir. Krotit, dayanıklı seramikler ve kalsiyum aluminat harçlarında kullanılan sentetik kalsiyum aluminat bileşiklerine yapısal olarak ilişkilidir, ancak endüstriyel kalsiyum aluminatlar otomatik olarak Krotit minerali olarak sınıflandırılmaz.
Tarih ve Krotit'in Keşfi
Krotit, 2011 yılında yeni bir mineral olarak resmen tanımlanmıştır. Tip materyal, Kuzeybatı Afrika'da bulunan NWA 1934 meteoriti, CV3 karbonlu konsdrili bir meteoritten gelmektedir. Mineral, genellikle CAI olarak kısaltılan kalsiyum-alüminyum zengin inklüzyonlar içinde yer alır. Bu inklüzyonlar, ilkel konsdrit meteoritlerinde korunmuş en dirençli bileşenlerden bazılarıdır.
Mineral, chondritik meteöritler, refraktif inklüzyonlar, kondensasyon süreçleri ve Güneş Sisteminin erken kimyasal evrimi üzerindeki araştırmalarıyla tanınan kosmoçemiğe adanmıştır. Mineral, IMA 2010-038 numarası altında Uluslararası Mineroloji Birliği tarafından onaylanmıştır.
Orijinal tanımlama, kimyasal analiz, elektron mikroskobu, kristalografi ve petrografik gözlemlere dayanıyordu. Bu kombinasyon, Krotit tanelerinin küçük olması ve kalsiyum-alüminyum oksitler, silikatlar ve diğer dirençli fazların karmaşık bir birleşiminde bulunması nedeniyle gerekliydi. CaAl₂O₄'e yakın bir kimyasal analiz, birkaç ilgili mineraLın benzer element oranlarına sahip olmasından veya aynı meteorit dahilinde bulunabilmesinden dolayı kendi başına yeterli olmayacaktı.
Krotit'in Oluşumu ve Jeolojik Bulunma Yeri
Yüksek sıcaklık ve düşük basınç koşullarında, güçlü ıslah edici kimyasal bir ortamda Krotitler oluşur. NWA 1934'deki Krotit içeriği, erken Güneş nebulasındaki sıcak gazdan kondensasyon veya kristalleşmenin ürünü olarak yorumlanmaktadır. Faz denge考虑ları, yaklaşık 1.500 °C veya daha yüksek sıcaklıklarda düşük basınç koşullarında oluşumunu göstermektedir. Bu koşullar, birçok daha uçucu element ve mineraLIN kondensasyonundan önce refraktör katıların oluşumuyla tutarlıdır.
Kalsiyum ve alüminyum, güneş bulutundaki en az uçucu ana elementlerden biridir. Sıcak nebuloz gaz soğuduğunda, bu elementler oksijenle birleşerek dayanıklı oksitler ve kalsiyum-alüminyum silikatları oluşturabilir. Bu nedenle krotit, meteoritin ebeveyn asteroidinin kurulmasından önce meydana gelen mineral oluşumunun yüksek sıcaklık aşamasını kaydeder. Oluşumu, sıradan yerel magmatik, hidrotermal veya metamorfik süreçlerle karıştırılmamalıdır.
NWA 1934'te, Krotit, alışılmadık kalsiyum-alüminyum zengin inklüzyonun merkezi ve mantosunda toplanmıştır. Perovskit, gehlenit, herçinit, mayenit, grossit, hibonit, spinel ve diopsid ile birlikte bulunur. İz seviyesinde heksamolibden de bildirilmiştir. Mineral topluluğu, bu inklüzyonun tek basamağı basit bir reaksiyonla oluşmak yerine birkaç kondensasyon, kristalleşme, reaksiyon ve muhtemelen kısmi erime aşamasını geçirdiğini göstermektedir.
Dahili kısmın dış kısmı, kırık kabuk veya "kırık yumurta" görünümü olarak tanımlanmıştır. Bazı çatlaklar demir ve alüminyum hidroksitlerle doludur. Bu hidratlı mineraller, meteoritin Dünya'ya ulaşmasından sonra meydana gelen yerel hava koşullarının ürünleridir. Bu mineraller, güneş sistemi nebulasının ilk ortamında oluşan primer ürünler olarak kabul edilmezler. Bu ayrım önemlidir çünkü hava koşulları, orijinal Krotit tanelerinin sınırlarını ve yüzeylerini değiştirebilir.
Krotit'in Kristal Yapısı
Krotit monoklinik kristal sisteminde kristalleşir. Bildirilen uzay grubu http://www.chem.gsu.edu/~gurk/2013/2013-04-15-17-18-39.png P2₁/n, uzay grubu sayısı 14. Tip materyal için belirlenen birim hücre parametreleri yaklaşık olarak a = 8,6996(3) Å, b = 8,0994(3) Å, c = 15,217(1) Å, ve β = 90,188(6)°. Birim hücre on iki formül birimi içerir, ifade edilmiştir Z = 12ve yaklaşık 1.071 ų hacimli hesaplanmıştır.
Yapısı genel olarak alüminyum–oksijen polihedraları tarafından domine edilen bir çerçevedir, özellikle AlO₄ dörtyüzlüleri, kalsiyum ise çerçevenin daha büyük yapısal bölgelerinde yer alır. Düzen, kimyasal formülün iki trivalent kationa karşı bir divalent kation ve dört oksijen atomu olan genel stoikometrik ilişkiye sahip olmasına rağmen, spinel yapısına eşdeğer değildir.
Krotit ve dmitryivanovit arasındaki fark yapısal olup, bileşimsel değildir. Her iki fazın formülü CaAl₂O₄'dür, ancak farklı basınç koşullarında stabildir ve atomlarının dizilişi farklıdır. Krotit düşük basınçlı formu temsil ederken, dmitryivanovit daha yüksek basınç koşullarıyla ilişkilidir.
Doğal Krotit, diğer mineraller tarafından çevrelenmiş küçük taneler halinde bulunur, bu nedenle gelişmiş dış kristal yüzeyleri yaygındır. Bu nedenle yapısal bilgiler genellikle X-ışını kırınımı, elektron kırınımı veya elektron geri saçılma kırınımı ile elde edilir. Bu yöntemler, tanelerin geleneksel tek kristal analizi için çok küçük olduğu durumlarda özellikle yararlıdır.
Krotit'in Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri
Krotit, normalde parlak kesitlerde veya ince kesitlerde mikroskopik taneler olarak gözlemlenir. Renk ve parlaklık tanımlamaları, kimyasal bileşimi ve kristal yapısı kadar tanıdık olmayabilir, çünkü görünüş tane kalınlığına, yönelimine, çevreleyen mineraller ve değişime bağlıdır. Doğal malzeme, iletilen veya yansıtılan ışık altında renksizden açık kahverengiye kadar görünebilirken, karmaşık inklüzyonlarda bireysel tanelerin sınırları zor ayırt edilebilir.
Rapor edilen Mohs sertliği yaklaşık 6.5'tir ve hesaplanan yoğunluk yaklaşık 2,94 g/cm³'tür. Yoğunluğun doğrudan ölçülmesi zordur çünkü taneler çok küçüktür ve genellikle diğer fazlarla birlikte büyür. Aynı nedenle, tek tanelerde kırılma ve çatlakların değerlendirilmesi de güvenilir şekilde yapılamamaktadır.
Ideal kimyasal bileşimi CaAl₂O₄ tür. Elektron mikro-probe analizleri, oksijen ve analitik belirsizlikler dikkate alındıktan sonra genellikle kalsiyum-alüminyum oranı yaklaşık 1:2 olmalıdır. Az miktarda magnezyum, silikon, titanium, demir, sodyum veya diğer elementler, iz seviyesinde bulunabilir veya komşu minerallerden kontaminasyonla girilebilir. Bu küçük bileşenler, Krotit'in ayrı bir türünü tanımlamaz.
Krotit, sadece belirli bir basınç-sıcaklık-bileşim alanında kararlıdır. Daha yüksek basınçlarda, CaAl₂O₄ dmitryivanovit yapısını alabilir. Farklı kimyasal koşullar altında kalsiyum ve alüminyum yerine grossit, hibonit, gehlenit, mayenit, perovskit ya da diğer kalsiyum-alüminyum oksitleri ve silikatları oluşturabilir.
Krotit Türleri ve Çeşitleri
Krotit'in resmî olarak tanınmış taş türleri veya ticari renk türleri yoktur. Aşağıdaki kategoriler, resmi minerolojik bölümler değil, tanımlayıcıdır:
- Meteoritik Krotit: Doğal Krotit, karbonlu konderitlerde kalsiyum-alüminyum zengin inklüzyonlarında, NWA 1934'ten tip materyal dahil olmak üzere meydana gelir.
- Düşük basınç CaAl₂O₄: Krotit, CaAl₂O₄'ün düşük basınçlı yapısal formudur.
- Yüksek basınçlı CaAl₂O₄: Dmitryivanovite, CaAl₂O₄'ün yüksek basınçlı dimorfudur. Bir krotit türü değil, ayrı bir mineraller türüdür.
- Sentezik kalsiyum alüminat: Laboratuvar üretimi CaAl₂O₄, kimyasal veya yapısal olarak Krotit'e benzer, ancak doğal bir mineral oluşumu değil, yapay bir malzemedir.
Tane büyüklüğü, iz element içeriği, değişime uğramışlık ve ilişkili minerallerdeki farklılıklar, bireysel meteorit örneklerinde farklı görünümler oluşturabilir. Bu farklılıklar tanelerin jeolojik tarihini tanımlar ve resmi olarak adlandırılmış varyantları temsil etmez.
Krotit Nerede Bulunur?
NWA 1934 CV3 karbonatlı konsdrity'deki kalsiyum-alüminyum zengin içeriğindeki Krotit'in en iyi belgelenmiş doğal oluşumu. Meteorit Kuzeybatı Afrika'da bulunmuştur, ancak Krotit kendisi Güneş Sistem'i'nde çok daha erken bir zamanda, muhtemelen güneş bulutunun yüksek sıcaklık bölgesinde oluşmuştur.
Meteorit içinde, Krotit, dayanıklı inklüzyonun merkezi ve kabuk kısımlarında çoğunlukla bulunur. Perovskit, gehlenit, hercinit, mayenit, grossit, hibonit, spinel ve diopsid gibi minerallerle ilişkilidir. Bu mineraller, kalsiyum, alüminyum, titanium, magnezyum, silikon ve oksijen içeren yüksek sıcaklık kondensasyonu ve kristallenme süreçlerine dair kanıt sunar.
Krotit, meteoritinin bulunduğu yerde oluşan bir karasal minera ile karıştırılmamalıdır. Meteoritin karasal konumu, dahiliyenin dış kısımlarını hidrasyon ve oksidasyon etkiledi, ancak temel Krotit taneleri meteoritin ana vekilinin varolmasından önce oluşmuştur. Krotit ile ilişkilendirilen yaygın olarak kabul edilen bir karasal jeolojik yer yoktur.
Krotit Nasıl Tanınır
Krotit, normalde yardımcı görsel inceleme ile tanınamaz. Taneler küçük olup, diğer dayanıklı fazlarla sıkça birleşmiş ve birkaç kalsiyum-alüminyum oksit ve silikatla benzebilir. Petrografik inceleme bu nedenle ilk adımdır, ardından kimyasal ve kristalografik analizler yapılır.
İnce kesit veya polisajlı kesit mikroskobu, tanelerin morfolojisi, temasları, kuşaklanmaları, dahili yapıları ve çevreleyen minerallerle olan ilişkilerini ortaya çıkarabilir. Tarayıcı elektron mikroskobu içindeki geri saçılım elektron görüntüleme, farklı ortalama atomik sayıya sahip fazların farklı düzeylerde görüntü kontrastı üretmesi nedeniyle faydalıdır. Bu da nicel analiz öncesi Krotit zengin bölgelerin belirlenmesine olanak tanır.
Elektron mikro-prob analizi, kalsiyum, alüminyum, oksijenün stoikometrik hesaplamalarla konsantrasyonlarını ve herhangi küçük elementleri belirlemek için normalde kullanılır. Analizler, gehlenit, hibonit, grossit, mayenit veya diğer komşu minerallerden kirlenmeye neden olabileceğinden, taneler arası sınırlardan uzakta yapılmalıdır.
İlgili fazlar arasındaki ayrım önemli olduğunda kristalografik doğrulama gerekir. X ışını kırınımı, elektron kırınımı ve elektron geri saçılım kırınımı, monoklin yapı ve P2₁/n uzay grubu ile uyumunu test etmek için kullanılabilir. Tek bir enerji dağılımlı X ışını spektrumu genellikle yeterli değildir, özellikle tane birkaç mikrometre boyutunda olduğunda.
Krotit'ten ayrılmaları gereken önemli mineraller, grossit, CaAl₄O₇; hibonit, CaAl₁₂O₁₉; ve gehlenit, Ca₂Al₂SiO₇'dir. Mayenit aynı refrakter inklüzyonlarda da bulunabilir. Dmitryivanovit, Krotit ile aynı ideal kimyasal formüle sahip olmasına rağmen farklı kristal yapısı nedeniyle özel dikkat gerektirir.
Krotit'in Uygulamaları ve Kullanımları
Doğal Krotit, takviye taşı, dekoratif malzeme, endüstriyel ham madde veya ayrı olarak çıkarılan cevher olarak bir kullanım alanı bulmamıştır. Taneleri çok küçük ve çok seyrek olduğu için ticari çıkartma için uygun değildir. Mineral genellikle meteorit kesitleri ve kalsiyum-alüminyum zengin inklüzyonları kapsamında incelenir.
Bunun ana önemleri analitik ve kozmokimyasaldır. Krotit içeren inklüzyonlar, yüksek sıcaklık kondensasyonu, kalsiyum-alüminyum mineral oluşumu, nebularda gaz bileşimi ve Güneş Sistemi tarihindeki en erken dönemlerde var olan basınç-sıcaklık koşulları hakkında bilgi sağlar. Ayrıca, extraterrestriyel minerallerin deneysel olarak sentezlenmiş kalsiyum aluminatlara karşı doğal bir referansını da sağlar.
Sentetik CaAl₂O₄ ve ilgili kalsiyum aluminatlar, dayanıklı seramiklerde, yüksek sıcaklık bağlayıcılarında ve kalsiyum aluminat harçlarında kullanılır. Bu endüstriyel uygulamalar, kontrol edilmiş bileşimlere ve işleme tarihlerine sahip yapay malzemeleri kapsar. Doğal Krotit'in doğrudan ticari uygulamaları değildir.
Krotit, ilk nebulöz özelliklerin yanı sıra daha sonra oluşan değişimleri ayırt etmede de yardımcı olabilir. Dayanıklı bir dahiliyette korunan bir tane, yüksek sıcaklıkta oluşma kanıtı saklayabilirken, kenarları hidrasyon, oksidasyon veya yerel hava koşulları tarafından değiştirilmiş olabilir. Mineralojik yorum bu nedenle meteoritin ilk kristal yapısını ve daha sonraki tarihini dikkate almalıdır.
İlgili Mineraller ve Adlandırma
Krotit, ilkel meteoritlerde bulunan dayanıklı kalsiyum-alüminyum minerallerinin daha geniş bir topluluğuna aittir. Bunlar hibonit, grossit, perovskit, spinel, gehlenit ve mayenit gibi mineralleri içerir. Kimyasal oranlarda, yapı düzeninde, anyon içeriğinde ve stabilite koşullarında farklılık gösterirler.
Krotit ismi, Krotit yapısına sahip doğal düşük basınçlı CaAl₂O₄ fazına özel olarak uygulanmalıdır. Aynı nominal bileşime sahip her kalsiyum alüminat için genel bir terim olarak kullanılmamalıdır. Özellikle, dmitryivanovit, CaAl₂O₄'ün farklı bir yapısal formunu temsil ettiği için ayrı bir mineral türü olarak kabul edilmektedir.
Kaynaklar
Ma, C., Kampf, A. R., Connolly, H. C., vd. (2011). "Krotit, CaAl₂O₄, NWA 1934 Meteoriti'nden Yeni Bir Yüksek Erime Noktasına Sahip Mineral." Amerikan Mineroloğu, 96, 709–715. https://doi.org/10.2138/am.2011.3693
Amerikan Jeoloji Topluluğu. “Krotit.” Mineraloji El Kitabı. PDF