Hyperstiini: Muodostuminen, Geologia ja Lajit
Jaa
Hyperstiini: muodostuminen, geologia ja muunnelmat
Hyperstiini on perinteinen nimi tummalle, rautapitoiselle ortopyroksiinille enstiitti–ferrosiliitti-sarjassa. Sen pronssinen hohto kertoo hitaasta jäähtymisestä, ekssoluutiosta, halkeamien ohjaamasta heijastuksesta ja korkeista lämpötiloista, joissa ortopyroksiini on stabiili.
Mineraalin tunnistus
Hyperstiini on perinteinen nimi keskitason, rautapitoiselle ortopyroksiinille. Mineraalina se kuuluu enstiitti–ferrosiliitti-sarjaan, jossa magnesiumrikkaat koostumukset lähestyvät enstiittiä ja rautapitoiset ferrosiliittiä.
Yleinen kaava, (Mg,Fe)SiO3, on yksinkertainen, mutta kiven historia sen takana on monimutkainen. Ortopyroksiini on yksiketjuinen inosilikaatti, joka muodostuu korkeissa lämpötiloissa mafisissa ja ultramafisissa magmakivissä, kuivassa alemmassa kuoressa granulittifaasin metamorfoosissa sekä avaruusmateriaaleissa, kuten meteoriiteissa ja kuun noriteissa.
Miksi perinteinen nimi säilyy
Termi hyperstiini on yleinen jalokivissä, kivityössä ja näytekuvauksissa, koska se viittaa tunnistettavaan ulkonäköön: tummanruskea tai vihertävän musta ortopyroksiini, jossa on pronssinen, hopeinen tai savunvärinen metallinhohto. Tarkemmissa mineraalikuvauksissa suositeltava tapa on tunnistaa materiaali ortopyroksiiniksi ja mahdollisuuksien mukaan määrittää sen enstiitti–ferrosiliitti-koostumus.
Muodostuminen tiivistetysti
Hyperstiini muodostuu, kun kivet ovat kuumia, suhteellisen kuivia ja rikkaita magnesiumissa ja raudassa. Se voi kiteytyä suoraan magmasta, ilmestyä metamorfisten dehydraatioreaktioiden kautta tai kehittyä ekssoluutiorakenteina hitaassa jäähtymisessä.
Kiteytyminen mafisesta magmasta
Basalttisissa, gabbroisissa ja norittisissa magmoissa ortopyroksiini voi kiteytyä varhais- tai keskivaiheen mafisena mineraalina. Hitaasti jäähtyvissä intruusioissa kiteet voivat laskeutua kumulaattikerroksiin plagioklaasin kanssa.
Tasapainottuminen vaipassa
Magnesiumrikas ortopyroksiini on yleinen peridotiitissa ja harsburgiitissa, joissa se tallentaa ylävaipan korkeapaine- ja korkealämpötilaiset olosuhteet.
Metamorfinen dehydraatio
Granuliittifaasin olosuhteissa vesipitoiset mineraalit, kuten amfiboli ja biotiitti, voivat hajota kvartsin ja felsparia muodostavien komponenttien läsnä ollessa, tuottaen ortopyroksiinia ja vapauttaen nestettä.
Jäähdytys ja ekssoluutio
Korkean lämpötilan pyroksiinit jäähdyttyään voivat erottua hienoiksi lamelleiksi matala-kalsiumista ja kalsiumia sisältävästä pyroksiinista. Nämä järjestäytyneet mikrorakenteet ovat keskeisiä pronssischillerille, jota nähdään monissa kiillotetuissa hypersteneissä ja bronziiteissa.
Magmaattiset ympäristöt
Ortopyroksiini on merkittävä mineraali monissa mafisissa ja ultramafisissa kivissä. Sen esiintyminen kertoo tarinan magman koostumuksesta, jäähdytysnopeudesta, happiolosuhteista, paineesta sekä magnesiumin, raudan, kalsiumin ja piin tasapainosta.
Kerrostuneet mafiset intruusiot
Suuret intruusiot voivat jäähtyä riittävän hitaasti, jotta kiteet voivat lajitella tiheyden, koon ja kiteytymisajankohdan mukaan. Ortopyroksiini voi kerääntyä plagioklaasin kanssa muodostaen noritea tai muiden mafisten mineraalien kanssa muodostaen ortopyroksiinirikkaita kerroksia.
Noriteet ja gabbroiset kivet
Noritea hallitsevat plagioklaasi ja ortopyroksiini. Se on yksi klassisista kiviasetelmista hypersteniä sisältävälle materiaalille, erityisesti siellä, missä karkeat kiteet mahdollistavat halkeamapintojen ja ekssoluutiokimmellyksen selkeän kehittymisen.
Vaipan peridotiitit
Harzburgiitissa ja lherzoliitissa ortopyroksiini esiintyy yleisesti oliiviinin ja klinopyroksiinin kanssa. Nämä kivet voivat nousta pintaan ksenoliitteinä vulkaanisten magmojen mukana.
Basaltit ja andesiitit
Matala-kalsiuminen pyroksiini voi esiintyä vulkaanisissa kivissä yhdessä klinopyroksiinin kanssa. Nopea jäähdytys voi säilyttää pienempiä kiteitä tai inversiorakenteita laajojen heijastavien pintojen sijaan, joita nähdään karkeissa jalokivimateriaaleissa.
Metamorfoottiset ja planeettatarinat
Ortopyroksiini on myös keskeinen mineraali korkealaatuisissa metamorfoituneissa kivissä. Sen esiintyminen viittaa usein kuiviin, kuumiin olosuhteisiin alemmassa kuoressa, missä vesipitoiset mineraalit muuttuvat epästabiileiksi ja muodostuu uusia mineraaliyhdistelmiä.
Granuliittifaasin kivet
Korkeissa lämpötiloissa, erityisesti vesiköyhissä ympäristöissä, amfiboli ja biotiitti voivat reagoida muodostaen ortopyroksiinia sisältäviä yhdistelmiä. Nämä kivet säilyttävät todisteita syvän kuoren lämmöstä ja kuivumisesta.
Charnockiitit
Charnockiitti on ortopyroksiinia sisältävä kvartsialkalikivinen kivi. Sen muodostuminen liittyy yleisesti kuiviin, korkealämpötilaisiin alemman kuoren olosuhteisiin, joskus hiilidioksidirikkaiden nesteiden vaikutuksesta.
CO2-rikas metamorfoosi
Hiilidioksidirikkaat nesteet voivat suosia ortopyroksiinin stabiilisuutta alentamalla veden aktiivisuutta. Tämä auttaa selittämään ortopyroksiinin esiintymistä kvartsin ja alkalikivien kanssa joissakin granulittialueissa ja charnockiittisissa maaperissä.
Meteoriitit ja kuun kivet
Matala-kalsiuminen pyroksiini on merkittävä faasi monissa meteoriiteissa, ja kuun noriteissa esiintyy ortopyroksiinia plagioklaasin kanssa. Nämä materiaalit laajentavat ortopyroksiinin tarinaa Maan kuoressa.
Ekssoluutio, schiller ja jäähdytysrakenteet
Hyperstiinin pronssi- tai hopeanhohtoinen schiller on geologinen rakenne, joka tulee näkyväksi. Se ei ole pinnan kimallusta; se on suunnattu heijastus hienoista, linjatuista rakenteista, jotka kehittyivät jäähtymisen, erottumisen, muutoksen tai muodonmuutoksen aikana.
Korkeassa lämpötilassa pyroksiinikoostumukset voivat pitää elementtejä liuoksessa, jotka myöhemmin muuttuvat epävakaiksi kiven jäähtyessä. Kide reagoi erottumalla mikroskooppisiksi lamelleiksi, jotka usein sisältävät ortopyroksiinin ja klinopyroksiinin sekoittumia. Kun nämä lamellit ovat linjassa, ne voivat heijastaa valoa laajana pronssisena pintana kiillotetulla pinnalla.
Pigeoniitti, korkean lämpötilan matalakalsiuminen pyroksiini, jolla on monokliininen symmetria, voi jäähtyessään muuttua ortopyroksiiniksi. Tällaiset muuntumis- ja ekssoluutioilmiöt voivat jättää sisäisiä tasoja, jotka vuorovaikuttavat valon kanssa ja vahvistavat liikkuvan metallisen liukupinnan vaikutelmaa.
Pienet muutokset lamellien tai halkeamatasojen suuntaisesti voivat lisätä kontrastia, erityisesti perinteisesti bronziitiksi kutsutussa materiaalissa. Kun heijastavat mikrorakenteet ovat poikkeuksellisen järjestäytyneitä, harvinaiset kabossiinit voivat näyttää chatoyanssia tai heikkoa tähtiefektiä.
Muunnokset ja niihin liittyvät muodot
Monia hyperstiiniin liittyviä nimiä käytetään kuvaamaan ortopyroksiinisarjan sijaintia, pronssinhohteen voimakkuutta tai kiveä, jossa ortopyroksiini esiintyy. Näitä termejä on hyödyllistä käyttää kuvaavina nimiä, ei erillisinä mineraalilajeina.
| Nimi tai materiaali | Geologinen merkitys | Tyypillinen ulkonäkö | Tärkeä ero |
|---|---|---|---|
| Hyperstiini | Perinteinen nimi väliselle, rautapitoiselle ortopyroksiinille enstiitti–ferrosiliittisarjassa. | Tummanruskea, vihertävän musta, harmaanmustaa, usein pronssin tai hopean värinen schiller. | Parhaiten kuvattavissa ortopyroksiinina, kun tarvitaan tarkkaa mineraaliterminologiaa. |
| Bronziitti | Pronssinhohtoinen ortopyroksiini, usein hieman muuttunut ja rikas heijastavissa lamellaarisissa piirteissä. | Voimakas levymaisen pronssinen heijastus kiillotetuilla pinnoilla. | Visuaalinen tai kauppanimi, ei erillinen mineraalilaji. |
| Enstiitti | Magnesiumrikas ortopyroksiinin pääkomponentti. | Vaaleanruskea, oliivinvihreä, vihertävä tai väritön harvinaisessa läpinäkyvässä materiaalissa. | Yleinen vaippakivissä ja korkeamagneesiumisissa magmakivissä. |
| Ferrosiliitti | Rautapitoinen ortopyroksiinin pääkomponentti. | Tummanruskea lähes mustaan; suurempi tiheys ja voimakkaammat rautaan liittyvät optiset efektit. | Puhdas ferrosiliitti on harvinaisempaa kuin välikompositiot. |
| Chatoyant-hyperstiini | Kabossiini materiaali, jossa lamellit tai inkluusiot ovat järjestäytyneet niin, että ne heijastavat liikkuvaa nauhaa. | Yksi silmän kaltainen nauha tumman pronssin tai hopean värisen rungon päällä. | Vaatii oikean asennon leikkaamisen aikana. |
| Ortopyroksiiniitti | Kivi, jota dominoi ortopyroksiini, yleisesti kumulaattina tai vaippaperäisenä materiaalina. | Massiivinen tai karkeakiteinen tumma kivi; voi tuottaa laajoja heijastavia levyjä. | Kiven nimi, ei jalokivilaji. |
| Noritti | Plagioklaasi plus ortopyrokseenikivi, yleinen kerrostuneissa intruusioissa ja kuun ylänköalueiden sarjoissa. | Vaalea-tumma laikukas kivi, jossa satunnaisesti pronssisia ortopyrokseenin jyviä. | Tallentaa ortopyrokseenin kiteytymisen yhdessä maasälvän kanssa. |
Paikallisuuskuviot
Hyperstiini ja siihen liittyvät ortopyrokseenit esiintyvät laajasti, koska mineraaliryhmä on merkittävä osa monia magmaattisia, metamorfoituneita, vaipan ja planeettojen kiviä. Paikallisen merkityksen määrittää usein se, tutkitaanko materiaalia petrologiana, kerätäänkö näytteiksi vai leikataanko sen schillerin vuoksi.
Kerrostuneet intruusiot
Bushveld-kompleksi, Stillwater-kompleksi, Skaergaard-intruusio, Duluth-kompleksi ja niihin liittyvät mafiset muodostumat ovat klassisia ympäristöjä ortopyrokseenia sisältäville kumulaateille ja norittisille kiville.
Anortosiitti–norittiprovinssit
Suuret anortosiitti- ja norittisarjat Pohjois-Amerikassa ja muualla sisältävät karkeita plagioklaasi-ortopyrokseeni-yhdistelmiä, jotka säilyttävät hitaasti jäähtyneet historiat.
Charnockiitti- ja granulittivyöhykkeet
Etelä-Intia, Sri Lanka, Madagaskar, Norja ja muut korkealaatuiset alueet sisältävät ortopyrokseenia sisältäviä graniitteja ja granulitteja, jotka ovat muodostuneet kuivissa, kuumissa kuoren olosuhteissa.
Vaipan ja planeettojen materiaalit
Enstatiittipitoinen ortopyrokseeni esiintyy peridotiittixenoliiteissa maailmanlaajuisesti, kun taas matalakalciuminen pyrokseeni on tärkeä monissa meteoriiteissa ja kuun norittisissa kivissä.
Kenttä- ja ohutleikevihjeet
Hyperstiinin muodostumishistoria näkyy usein käsinäytteessä ja mikroskooppityössä. Käytännöllisimmät vihjeet ovat halkeamat, mineraaliyhdistelmät, pleokroismi, sammunta, ekssoluutiolamellit ja kiven konteksti.
Käsinäyte
- Kaksi prismoittaista halkeamaa, jotka kohtaavat lähellä 90 astetta.
- Tummanruskea, vihertävänruskea tai harmaanmusta runkoväri.
- Pronssinen tai hopeinen schiller, joka liikkuu kallistettaessa.
- Huomattava painavuus verrattuna maasälvään tai kvartsiin.
Ohutleike
- Kohtalainen tai korkea kontrasti tasopolaroidussa valossa.
- Rinnakkainen sammunta suhteessa prismoittaiseen pitenemiseen.
- Pleokroismi rautapitoisessa materiaalissa.
- Hienot ekssoluutiolamellit tai lähes rinnakkaiset sisäiset juovat.
Kiviyhdistelmät
- Plagioklaasin kanssa se voi osoittaa noritin tai gabbroisen sukulinjan.
- Oliiviinin ja spinellin kanssa se voi viitata peridotiittiin tai vaipan alkuperään.
- Kvartsin ja maasälvän kanssa kuivassa korkealaatuisessa kivessä se voi viitata charnockiittiin tai granulittifasien olosuhteisiin.
Halkeamien ero
Pyrokseenit, kuten hyperstiini, näyttävät kaksi prismoittaista halkeamaa, jotka kohtaavat lähellä 90 asteen kulmaa. Amfibolit, kuten hornblendi, näyttävät halkeamakulmat, jotka ovat lähempänä 60 ja 120 astetta. Tämä geometrinen ero on yksi nopeimmista tavoista erottaa tummat pyrokseenit tummista amfiboleista käsinäytteessä.
Hoito geologian tuntemuksen pohjalta
Hypersteeni on houkutteleva kabosoneissa, helmissä, kiillotetuissa levyissä ja näyttelykappaleissa, mutta sen geologinen rakenne on tärkeä. Se on keskikovuusinen, halkeileva ja hauras pyroksiini, joten kiillotetut pinnat ja reunat tulee suojata kulumiselta ja iskuilta.
- Puhdista pehmeällä liinalla, miedolla saippualla ja vedellä; kuivaa kappale täysin puhdistuksen jälkeen.
- Vältä ultraäänipuhdistusta ja höyrypuhdistusta, erityisesti halkeilleille, lohkeaville tai sulkeumia sisältäville kappaleille.
- Säilytä erillään kvartsista, korundista, timantista ja muista kovemmista materiaaleista, jotka voivat naarmuttaa kiiltoa.
- Suojaa kabosonit ja levyt kovilta iskuilta halkeamien tai lohkeamissuuntien yli.
- Käytä laajaa, vinoa valoa kiven esittelyssä; suuri hajavalo paljastaa pronssisen liu’un paremmin kuin useat terävät kohdevalot.
Usein kysytyt kysymykset
Onko hypersteeni erillinen mineraalilaji?
Hypersteeni on perinteinen nimi, ei nykyaikainen lajinimi. Materiaali on parhaiten kuvattavissa rautapitoisena ortopyroksiinina enstiitti–ferrosiliitti-sarjassa.
Mikä luo pronssinhohdon?
Pronssinen tai hopeinen hohto johtuu hienojen, suuntautuneiden lamellien, ekssoluutiotekstuurien, halkeamatasojen tai muutoskalvojen suunnatusta heijastuksesta. Hidas jäähtyminen ja oikea leikkaussuunta tekevät efektistä näkyvämmän.
Miten hypersteeni ja bronzite liittyvät toisiinsa?
Molempia nimiä käytetään ortopyroksiinista. Bronzite viittaa yleensä voimakkaasti pronssinhohtoiseen materiaaliin, joka on usein hieman muuttunut tai rikas heijastavissa lamelleissa. Nimet voivat päällekkäin jalokivi- ja kivityöstökäytössä.
Missä kivissä hypersteeniä tavallisesti esiintyy?
Hypersteeni ja siihen liittyvät ortopyroksiinit esiintyvät noriteissa, gabbroissa, ortopyroksiiniteissa, peridotiiteissa, harzburgiiteissa, granuliteissa, charnokiiteissa, joissakin basalttityypeissä ja andesiiteissa sekä tietyissä meteoriiteissa ja kuukivissä.
Miksi ortopyroksiini on geologeille tärkeä?
Ortopyroksiini tallentaa lämpötilan, paineen, hapetusasteen, jäähtymishistorian ja kuivat korkean asteen olosuhteet. Sen koostumus ja ekssoluutiotekstuurit voivat auttaa rekonstruoimaan magmojen, vaippakivien, alemman kuoren metamorfoosin ja planeettamateriaalien historiaa.
Hypersteenin geologinen luonne
Hypersteeni on tumma ortopyroksiini, jonka muotoon vaikuttavat lämpö, kuivuus, magnesium-rautakemia ja hidas jäähtyminen. Se kiteytyy mafisissa magmoissa, tasapainottuu vaipassa, muodostuu korkean asteen metamorfaattisissa kivissä ja tallentaa planeettojen magmakivien historiaa. Sen pronssinen liuku on geologiaa näkyvässä muodossa: ekssoluutio ja lamellaarinen rakenne vangitsevat valoa kiillotetulla pinnalla. Tieteellisesti se kuuluu enstiitti–ferrosiliitti-sarjaan; visuaalisesti se on yksi hiljaisimmista ilmeikkäistä mineraaleista pyroksiiniperheessä.