Krotite

克罗蒂特是一种天然形成的钙-铝氧化物矿物，其理想化学式为 CaAl₂O₄. 它被归类为氧化物矿物，主要从原始碳质球粒陨石中的钙-铝丰富包裹体中被发现。与大多数常见的地球矿物不同，Krotite 通常以微小的颗粒形式嵌入在陨石中，而不是以大而孤立的晶体形式存在。

理想的公式包含一个钙原子、两个铝原子和四个氧原子。其理论组成大约为25.4重量%的钙、34.1重量%的铝和40.5重量%的氧。以氧化物表示，该组成相当于约35.5重量%的CaO和64.5重量%的Al₂O₃。天然颗粒可能含有少量化学偏差，但该矿物由其CaAl₂O₄组成及其特征晶体结构所定义。

Krotite是CaAl₂O₄的低压变体。高压变体称为Dmitryivanovite。这两种矿物具有相同的理想化学式，但原子排列不同，因此必须通过晶体学方法而不是化学组成本身来区分。Krotite也与用于耐火陶瓷和钙铝酸盐水泥的合成钙铝酸盐化合物在结构上相关，尽管工业用钙铝酸盐并不自动被归类为矿物Krotite。

克罗特ite的发现和历史

克罗蒂特在2011年被正式描述为一种新矿物。模式样品来自陨石NWA 1934，这是一种在北非西北部发现的CV3碳质球粒陨石。这种矿物存在于富含钙-铝的包体中，通常简称为CAI。这些包体是原始球粒陨石中保存下来的最耐火的成分之一。

这种矿物以宇宙化学家亚历山大·N·克罗特命名，他的研究重点是球粒陨石、难熔包裹体、冷凝过程以及太阳系的早期化学演化。该矿物经国际矿物学协会批准，指定编号为IMA 2010-038。

原始描述依赖于化学分析、电子显微镜、晶体学和岩石学观察。这种组合是必要的，因为Krotite颗粒很小，并且出现在复杂的钙-铝氧化物、硅酸盐和其他难熔相的集合体中。接近CaAl₂O₄的化学分析本身是不够的，因为几种相关的矿物具有相似的元素比例，或者可能出现在同一陨石包裹体中。

Krotite的形成和地质产出

在高温和低压条件下，以及强难熔化学环境中形成Krotite。NWA 1934中含有Krotite的包裹体被解释为早期太阳星云中热气体冷凝或结晶的产物。相平衡考虑表明其形成温度约为1500°C或更高，在低压条件下。这些条件与在许多更易挥发元素和矿物冷凝之前形成难熔固体一致。

钙和铝是太阳星云中挥发性最低的主要元素之一。当热星云气体冷却时，这些元素可以与氧结合形成难熔氧化物和钙-铝硅酸盐。因此，krotite 记录了在陨石母小行星组装之前发生的高温矿物形成阶段。它的形成不应与普通的地球火成、热液或变质过程混淆。

在NWA 1934中，Krotite集中在一种不寻常的富钙-铝包体的中心和地幔部分。它与钙钛矿、吉伦石、赫尔辛铁矿、迈耶石、格罗斯石、希博尼特、尖晶石和透辉石共生。还报告了微量的六钼酸盐。矿物组合表明，该包体经历了多个冷凝、结晶、反应阶段，可能还有部分熔融，而不是通过单一的简单反应形成。

该包含物的外部部分被描述为具有裂壳或“裂蛋”外观。一些裂缝中填充有铁和铝的氢氧化物。这些水合矿物被解释为陨石到达地球后发生的地球风化的产物。它们不被视为太阳星云环境的原生产物。这种区别很重要，因为风化可能会改变原始Krotite颗粒的边界和表面。

Krotit的晶体结构

Krotite在单斜晶系中结晶。其报道的空间群是 P2₁/n，空间群编号14。对于模式物质确定的晶胞参数约为 a = 8,6996（3）Å, b = 8.0994（3）Å, c = 15,217(1) Å，和 β = 90.188(6)°. 晶胞包含十二个公式单元，表示为 Z = 12，并且体积约为1,071 Å³。

结构可以大致描述为一个由铝-氧多面体主导的框架，特别是AlO₄四面体，钙占据框架内的较大结构位点。这种排列并不等同于尖晶石结构，尽管化学式具有一个二价阳离子与两个三价阳离子和四个氧原子的一般化学计量关系。

Krotite和dmitryivanovite之间的差异是结构上的，而不是组成上的。这两种相的化学式都是CaAl₂O₄，但它们在不同的压力条件下稳定，并且原子排列不同。Krotite代表低压形式，而dmitryivanovite则与高压条件相关。

由于天然的克罗特石以被其他矿物包裹的小颗粒形式出现，因此发育良好的外部晶体面较为少见。因此，结构信息通常通过X射线衍射、电子衍射或电子背散射衍射获得。当颗粒太小无法进行常规单晶分析时，这些方法尤其有用。

Krotiteの物理的・化学的性質

Krotite通常在抛光薄片或薄片中作为显微颗粒被观察到。其颜色和光泽的描述不如其化学成分和晶体结构具有诊断性，因为外观表现取决于颗粒厚度、取向、周围矿物和蚀变情况。天然材料在透射光或反射光下可能呈现无色至浅棕色，而单个颗粒的边界在复杂包裹体中可能难以区分。

所报告的莫氏硬度约为6.5，计算出的密度约为2.94克/立方厘米。由于颗粒非常小，并且通常与其他相共生，因此直接测量密度较为困难。由于同样的原因，也很难可靠地评估单个颗粒的解理和断口。

理想的化学组成是CaAl₂O₄。电子探针分析通常会显示出接近1:2的钙与铝的比例，考虑了氧和分析不确定因素后。少量的镁、硅、钛、铁、钠或其他元素可能以痕量形式存在，或可能由相邻矿物的污染引入。这些次要成分并不自动定义Krotite的一个单独变种。

Krotite仅在特定的压力-温度-成分范围内稳定。在较高压力下，CaAl₂O₄可能采用Dmitryivanovite的结构。在不同的化学条件下，钙和铝可能形成grossite、hibonite、gehlenite、mayenite、perovskite或其他钙-铝氧化物和硅酸盐。

Krotite的类型和种类

克罗蒂特没有被正式认可的宝石品种或商业颜色品种。以下类别是描述性的，而不是官方的矿物细分：

陨石 Krotite: 天然的Krotite出现在碳质球粒陨石的富钙-铝包含物中，包括来自NWA 1934的类型物质。
低压CaAl₂O₄： 克罗特ite是CaAl₂O₄的低压结构形式。
高压CaAl₂O₄： Дмитрийивановит является высокого давления диморфом CaAl₂O₄. Это отдельный минеральный вид, а не разновидность Кротита.
合成钙铝酸盐： 实验室生产的CaAl₂O₄在化学或结构上可能类似于Krotite，但它是一种人工材料，而不是天然矿物。

颗粒大小、微量元素含量、蚀变和伴生矿物的差异可能使个别陨石样品呈现出不同的外观。这些差异描述了颗粒的地质历史，并不代表正式命名的类型。

Krotite はどこで見つかりますか？

Krotite最详细的自然出现记录是NWA 1934 CV3碳质球粒陨石中的钙-铝丰富包裹体。该陨石是在北非西北部发现的，但Krotite本身是在太阳系早期形成的，可能在太阳星云的高温区域。

在陨石中，Krotite 主要出现在难熔包裹体的中心和幔部。它与钙钛矿、霞石、铁铝尖晶石、迈森石、钙长石、黑云母、尖晶石和透辉石等矿物有关。这些矿物共同提供了关于涉及钙、铝、钛、镁、硅和氧的高温冷凝和结晶过程的证据。

Krotite不应与在陨石被发现地点形成的陆地矿物混淆。该陨石的陆地停留时间通过水合和氧化作用影响了包裹体的外层，但主要的Krotite颗粒是在陨石母体存在之前形成的。没有广泛公认的陆地地质地点与Krotite相关。

如何识别克罗特石

克罗特ite通常无法通过肉眼直接观察识别。这些颗粒很小，通常与其他难熔相共生，并可能类似于几种钙-铝氧化物和硅酸盐。因此，首先使用岩石学检查，然后进行化学和晶体学分析。

薄片或抛光片显微镜可以揭示颗粒形态、接触关系、环带、包裹体以及与周围矿物的关系。扫描电子显微镜中的背散射电子成像很有用，因为平均原子序数不同的相会产生不同水平的图像对比度。这使得在进行定量分析之前可以定位富含Krotite的区域。

电子探针分析通常用于通过化学计量计算确定钙、铝、氧的浓度以及任何微量元素。分析应远离矿物颗粒边界进行，因为从钙长石、辉石、尖晶石、方镁石或其他相邻矿物中污染可能会导致成分不正确。

当区分相关相非常重要时，需要晶体学确认。X射线衍射、电子衍射和电子背散射衍射可用于测试单斜结构及其与空间群P2₁/n的兼容性。单一的能谱X射线分析通常不足以确定，特别是当晶粒只有几微米宽时。

与Krotite容易混淆的重要矿物包括grossite（CaAl₄O₇）、hibonite（CaAl₁₂O₁₉）和gehlenite（Ca₂Al₂SiO₇）。mayenite也可能出现在相同的难熔包裹体中。Dmitryivanovite需要特别注意，因为它具有与Krotite相同的理想化学式，但晶体结构不同。

Krotiteのアプリケーションと用途

天然的Krotite作为宝石、装饰材料、工业原材料或单独开采的矿石没有公认的用途。它的颗粒太小，分布太稀疏，无法进行商业开采。这种矿物通常作为陨石切片和富钙-铝包裹体的一部分进行研究。

其主要重要性在于分析和宇宙化学方面。含有Krotite的包裹体提供了关于高温冷凝、钙铝矿物形成、星云气体成分以及太阳系历史最早阶段存在的压力-温度条件的信息。它还为将地外矿物相与实验合成的钙铝酸盐进行比较提供了一个天然参照物。

合成的CaAl₂O₄和相关的钙铝酸盐用于耐火陶瓷、高温粘合剂和钙铝酸盐水泥。这些工业应用涉及具有受控成分和加工历史的制造材料。它们不是天然Krotite的直接商业应用。

Krotite还可以帮助区分原始星云特征和后期的改变。一颗保存在难熔包体内部的颗粒可能保留了高温形成的证据，而其边缘可能因水合、氧化或地球风化而发生变化。因此，矿物学解释必须同时考虑原始晶体结构和陨石后期的历史。

参考文献

马，C.，坎普，A. R.，康尼利，H. C.，等。（2011年）。“Krotite，CaAl₂O₄，来自NWA 1934陨石的一种新耐火矿物。” 美国矿物学家，96，709–715。 https://doi.org/10.2138/am.2011.3693

美国矿物学会。“Krotite。” 矿物学手册. PDF