Beth yw Strwythur Grisial Olivine?

Mae adeiledd grisial Olivine yn cynnwys trefniant orthorhombig lle mae silicon ynysig-ocsigen tetrahedra (SiO₄) wedi'i gysylltu gan gatiau metel sy'n meddiannu safleoedd octahedrol. Gellir delweddu'r adeiledd hwn fel casgliad hecsagonol clos o atomau ocsigen, gyda hanner y gwagleoedd octahedrol wedi'u llenwi gan ïonau magnesiwm neu haearn ac un -wythfed o'r gwagleoedd tetrahedrol a feddiannir gan silicon.

Mae'r grŵp olivine yn crisialu yn y system grisial orthorhombig o dan grŵp gofod Pbnm (a ddynodwyd hefyd fel Pnma mewn lleoliadau amgen). Mae'r cymesuredd sylfaenol hwn yn diffinio sut mae atomau'n trefnu eu hunain o fewn y dellt grisial ac yn dylanwadu'n uniongyrchol ar briodweddau ffisegol y mwynau.

Mae cell yr uned yn cynnwys pedair uned fformiwla (Z=4) ac mae'n arddangos tair echelin anghyfartal sy'n croestorri ar ongl sgwâr. Ar gyfer forsterite (Mg₂SiO₄), mae paramedrau dellt nodweddiadol tua=4.75 Å, b=10.20 Å, ac c=5.98 Å. Mewn fayalite (Fe₂SiO₄), mae'r paramedrau hyn yn ehangu ychydig i=4.82 Å, b=10.48 Å, ac c=6.09 Å oherwydd radiws ïonig mwy haearn o'i gymharu â magnesiwm.

Mae dynodiad grŵp gofod Pbnm yn datgelu manylion strwythurol pwysig. Mae'r grŵp gofod hwn yn cynnwys awyrennau drych a chanolfan wrthdroad, gan greu cyfyngiadau cymesuredd penodol ar safleoedd atomig. Mae tri safle ocsigen crisialogaidd gwahanol (O1, O2, O3) yn bodoli o fewn y strwythur, gydag O1 ac O2 yn gorwedd ar awyrennau drych tra bod O3 mewn safle cyffredinol heb gymesuredd arbennig.

Wrth wraidd adeiledd olivine mae'r tetrahedron ynysig SiO₄⁴⁻, lle mae atom silicon canolog yn bondio'n cofalent i bedwar atom ocsigen o'i amgylch. Mae'r tetrahedra hyn yn gwbl annibynnol-nid ydynt yn rhannu atomau ocsigen â tetrahedra cyfagos, gan ddosbarthu olivine fel nesosilicate neu orthosilicate. Mae pob bond Si-O yn mesur tua 1.63-1.66 Å ac yn arddangos cymeriad cofalent cryf.

Cyfeiriadedd y tetrahedra bob yn ail, gan bwyntio i fyny ac i lawr ar hyd rhesi yn gyfochrog â'r echel c- grisialograffig. Mae'r trefniant eiledol hwn yn creu sianeli o fewn y strwythur lle gall catïonau metel breswylio. Mae'r ïon silicon yn meddiannu un safle crisialogaidd gwahanol yn unig sy'n eistedd ar awyren drych, sy'n golygu bod holl atomau silicon yn y strwythur yn gysylltiedig â gweithrediadau cymesuredd.

Mae catïonau metel (Mg²⁺ neu Fe²⁺ yn nodweddiadol) yn meddiannu dau safle wythochrog gwahanol wedi'u labelu M1 ac M2. Mae safle'r M1 yn eistedd ar ganolfan wrthdroad ac yn ffurfio octahedron mwy gwyrgam gyda chwe atom ocsigen o'i amgylch. Mae hyd bondiau metel-ocsigen mewn M1 yn amrywio o tua 2.07-2.13 Å ar gyfer magnesiwm. Mae safle'r M2 yn gorwedd ar awyren drych ac yn creu octahedron mwy, mwy rheolaidd gyda phellteroedd MO yn rhychwantu 2.04-2.21 Å.

Mae gan y gwahaniaeth rhwng safleoedd M1 ac M2 oblygiadau sylweddol o ran sut mae catationau gwahanol yn dosbarthu eu hunain yn y strwythur. Yn y gyfres magnesiwm-haearn hydoddiant solet, nid yw Mg²⁺ a Fe²⁺ yn dangos llawer o ddewis safle-mae'r ddau yn meddiannu safleoedd M1 ac M2 heb ddetholusrwydd cryf. Fodd bynnag, mewn calsiwm sy'n cario olifinau fel monticellite (CaMgSiO₄), mae'r ïonau Ca²⁺ mwy yn mynd i mewn i'r safleoedd M2 mwy eang yn ddewisol tra bod Mg²⁺ yn ffafrio'r safleoedd M1 llai.

olivine crystal structure

Mae ffordd arall o ddisgrifio adeiledd olivine yn pwysleisio'r sublattice ocsigen. Mae'r anionau ocsigen yn ffurfio arae lled hecsagonol wedi'i bacio (hcp) wedi'i bentyrru ar hyd yr echelin. Mae'r fframwaith hwn yn darparu'r sgaffaldiau y mae catïonau silicon a metel yn eu gosod eu hunain arno.

O fewn y trefniant ocsigen hcp hwn, mae'r catïonau metel yn llenwi hanner y gwagleoedd octahedrol sydd ar gael, tra bod atomau silicon yn meddiannu un-wythfed o'r gwagleoedd tetrahedrol. Mae'r ddeiliadaeth safle ddetholus hon yn creu stoichiometreg olivine nodweddiadol M₂SiO₄, lle mae M yn cynrychioli catïonau metel deufalent.

Mae pob atom ocsigen yn bondio i un silicon a thri atom metel, gan greu fframwaith tri dimensiwn trwchus. Nid yw'r atomau ocsigen yn gyfwerth-mae gan y tri safle ocsigen gwahanol (O1, O2, O3) amgylcheddau bondio a phellteroedd ychydig yn wahanol i atomau cyfagos. Mae'r amrywiad hwn mewn safleoedd ocsigen yn cyfrannu at y cymhlethdod strwythurol cyffredinol ac yn effeithio ar eiddo fel ehangiad thermol a chywasgedd.

Mae haenau ymyl-rhannu octahedra yn ymestyn yn gyfochrog â'r plân (100), wedi'u croesi-wedi'u cysylltu gan y tetrahedra SiO₄ ynysig. Daw'r nodwedd haenog hon yn arbennig o bwysig o dan straen cymhwysol, gan ei fod yn creu awyrennau llithro posibl sy'n dylanwadu ar briodweddau mecanyddol a seismig olivine ym mantell y Ddaear.

Mae adeiledd grisial Olivine yn cynnwys hydoddiant solet parhaus rhwng y pen magnesiwm-aelod forsterite (Mg₂SiO₄) a'r pen haearn-member fayalite (Fe₂SiO₄). Mae'r cymysgadwyedd cyflawn hwn yn bodoli oherwydd bod Mg²⁺ (radiws ïonig ~0.72 Å) a Fe²⁺ (radiws ïonig ~0.77 Å) yn amrywio o ran maint o tua 7% yn unig, gan ganiatáu iddynt amnewid yn rhydd heb ystumio'r strwythur grisial yn sylweddol.

Mae cyfansoddiadau'n cael eu mynegi'n gonfensiynol fel canrannau molar, megis Fo₇₀Fa₃₀ (neu'n syml Fo₇₀), sy'n dynodi 70% forsterite a 30% fayalite. Mae olewydd naturiol o greigiau mafic fel arfer yn amrywio o Fo₅₀ i Fo₉₀, tra bod olewydd mantell yn fwy magnesaidd yn gyffredinol, gyda chyfansoddiadau o amgylch Fo₈₈ i Fo₉₂.

Mae'r paramedrau dellt yn cynyddu bron yn llinol gyda chynnwys haearn. Wrth i Fe²⁺ gymryd lle Mg²⁺, mae'r gell unedol yn ehangu oherwydd bod maint mwy haearn yn gwthio atomau ychydig ymhellach oddi wrth ei gilydd. Mae'r berthynas hon mor rhagweladwy fel y gellir defnyddio dimensiynau celloedd uned i bennu cyfansoddiad olewydd gyda chywirdeb rhesymol.

Heblaw am y prif amnewidiad Mg-Fe, gall adeiledd olivine ymgorffori symiau bach o catïonau eraill. Mae calsiwm yn mynd i mewn i'r strwythur mewn symiau cyfyngedig, gan ddewis safle'r M2. Gall manganîs (mewn tephroite, Mn₂SiO₄) ddisodli magnesiwm neu haearn yn llwyr. Gall symiau hybrin o nicel, cromiwm, a hyd yn oed haearn fferrig (Fe³⁺) gymryd lle yn y safleoedd octahedrol, er mewn cyfrannau llai.

Mae strwythur Olivine yn parhau i fod yn sefydlog dim ond o dan amodau pwysau a thymheredd penodol. Wrth i ddyfnder gynyddu o fewn y Ddaear, mae'r trefniant olivine yn mynd yn egnïol anffafriol ac yn trawsnewid yn amryffurfiau dwysach gyda gwahanol strwythurau crisial.

Ar ddyfnder o tua 410 km (sy'n cyfateb i bwysau o gwmpas 14 GPa), mae olewydd yn mynd trwy gyfnod ecsothermig i wadsleyite. Mae'r trawsnewidiad hwn yn cynnwys ad-drefnu strwythurol sylweddol lle mae'r sublattice ocsigen yn symud o bacio hecsagonol agos tuag at drefniant mwy ciwbig. Mae Wadsleyite yn cadw'r cymesuredd orthorhombig ond mae'n mabwysiadu adeiledd tebyg i asgwrn cefn wedi'i addasu gyda rhai atomau silicon mewn cydlyniad octahedrol.

Yn ddyfnach ym mantell y Ddaear, tua 520 km o ddyfnder (18-20 GPa), mae wadsleyit yn trawsnewid i fodrwyit, sy'n mabwysiadu strwythur asgwrn cefn ciwbig. Mewn ringwoodit, mae pob silicon yn meddiannu safleoedd wyth-hedrol yn hytrach na safleoedd tetrahedrol. Mae'r trawsnewidiadau cyfnod hyn yn achosi cynnydd sydyn mewn dwysedd y mae seismolegwyr yn ei ganfod fel diffyg parhad yng nghyflymder tonnau seismig.

Mae'r pwysau y mae'r trawsnewidiadau hyn yn digwydd yn dibynnu ar dymheredd a chyfansoddiad. Mae olivine llawn haearn yn trawsnewid ar bwysau is na mathau cyfoethog o fagnesiwm. Ar 800 gradd , mae forsterite pur yn trosi'n wadsleyit ar 11.8 GPa, tra bod y trawsnewidiad o wadsleyit i-ringwoodit yn digwydd uwchlaw 14 GPa. Mae'r pen haearn-aelod fayalite yn hepgor yr adeiledd wadsleyit yn gyfan gwbl ac yn trawsnewid yn uniongyrchol i ahrensite (haearn -yn dwyn analog ringwoodite) ar bwysedd is.

olivine crystal structure

Mae'r adeiledd olewydd yn ymateb yn anisotropic i bwysau cymhwysol-mae gwahanol gyfeiriadau crisialogaidd yn cywasgu ar gyfraddau gwahanol. Mae'r octahedron M2 yn cywasgu'n haws na'r octahedron M1 ar draws yr holl gyfansoddiadau o forsterite i fayalite. Mae'r cywasgu gwahaniaethol hwn yn digwydd oherwydd bod gan safle M2 gyfaint cychwynnol mwy a mwy o hyblygrwydd yn ei ffurfwedd bondio.

Mae astudiaethau diffreithiant pelydr X crisial sengl hyd at 8 GPa yn datgelu bod hyd bondiau M2-O yn byrhau'n gyflymach na bondiau M1-O dan bwysau. Mae'r octahedron M1 yn dod yn gymharol llai cywasgadwy gyda chynnwys haearn cynyddol, sy'n baradocsaidd yn achosi'r modwlws swmp (gwrthiant cyffredinol i gywasgu) i gynyddu ychydig o forsterite i fayalite - canlyniad gwrth-reddfol i ddechrau gan fod haearn yn drymach na magnesiwm.

Mae tymheredd yn effeithio ar y strwythur yn wahanol. Mae gwresogi yn achosi i'r gell uned ehangu, gyda'r echel b-yn dangos y cyfernod ehangu thermol mwyaf. Mae astudiaethau tymheredd uchel ar forsterite hyd at 900 gradd yn dangos bod hyd bondiau M-O yn cynyddu'n systematig, ond nid yw topoleg adeileddol sylfaenol wedi newid nes i'r tymheredd toddi nesáu.

Mae'r tetrahedra SiO₄ yn hynod o anhyblyg o'i gymharu â'r octahedra metel. Mae hyd bond Si{{2}O yn newid cyn lleied â phosibl gyda naill ai gwasgedd neu dymheredd oherwydd cymeriad cofalent cryf y bondiau Si-O. Daw'r rhan fwyaf o hyblygrwydd adeileddol o addasiadau mewn hyd bondiau M-O a'r onglau rhwng polyhedra yn hytrach na chywasgu'r polyhedra eu hunain.

Mae'r fframwaith strwythurol olivine yn canfod cymhwysiad technolegol pwysig ynbatris ffosffad haearn lithiwm(LiFePO₄ neu LFP). Wedi'i ddarganfod fel deunydd catod ym 1996, mae ffosffad haearn lithiwm yn mabwysiadu'r un math o strwythur olivine sylfaenol â'r olivine mwynau, er gyda grwpiau ffosffad yn disodli'r tetrahedra silicad ynysig.

Yn LiFePO₄, mae'r strwythur yn cynnal cymesuredd orthorhombig (grŵp gofod Pnma/Pbnm) gyda pharamedrau dellt a=6.008 Å, b=10.334 Å, ac c=4.693 Å. Mae atomau haearn yn meddiannu safleoedd octahedra (gan ffurfio FeO₆ octahedra), tra bod atomau ffosfforws yn eistedd mewn safleoedd tetrahedra (gan ffurfio PO₄ tetrahedra), sy'n cyfateb i sut mae atomau metel a silicon yn trefnu mewn olivine mwynau.

Mae'r gwahaniaeth allweddol yn gorwedd yn y catations lithiwm ychwanegol. Mae ïonau lithiwm yn byw mewn sianeli octahedrol o fewn y strwythur, wedi'u trefnu mewn patrwm igam-ogam. Yn ystod gwefru a gollwng batris, gellir tynnu ïonau lithiwm yn wrthdroadwy o'r sianeli hyn a'u gosod yn y sianeli hyn heb gwympo'r fframwaith olivine sylfaenol. Mae'r haearn yn mynd trwy gylchred rhydocs rhwng Fe²⁺ a Fe³⁺ i gynnal cydbwysedd gwefr wrth i lithiwm symud i mewn ac allan.

Mae'r sefydlogrwydd strwythurol hwn-a etifeddwyd o'r bensaernïaeth olivine gadarn-yn rhoi nodweddion diogelwch eithriadol a bywyd beicio hir i fatris LiFePO₄. Mae'r bondiau cofalent P-O cryf yn y tetrahedra ffosffad yn gwrthsefyll rhyddhau ocsigen, gan atal yr adweithiau ffo thermol sy'n plagio rhai cemegau batri ion lithiwm eraill. Gall batris LFP masnachol gyflawni dros 3,000 o gylchoedd rhyddhau gwefru wrth gynnal capasiti.

Mae'r adeiledd olivine yn gosod un cyfyngiad: rhaid i ïonau lithiwm dryledu trwy - sianeli un dimensiwn ar hyd yr echelinau crisialog yn hytrach na symud yn rhydd mewn tri dimensiwn. Mae hyn yn cyfyngu ar ddargludedd ïonig a gallu cyfradd. Mae ymchwilwyr yn mynd i'r afael â hyn trwy nanostrwythuro (lleihau maint gronynnau i fyrhau llwybrau tryledu) a gorchuddio carbon (gwella dargludedd electronig). Mae fersiynau wedi'u haddasu fel ffosffad haearn lithiwm manganîs (LMFP) yn cynnal y strwythur olivine tra'n amnewid manganîs am rywfaint o haearn i gynyddu foltedd gweithredu.

Daw dealltwriaeth fodern o adeiledd olewydd yn bennaf o dechnegau diffreithiant pelydr-X. Penderfynodd William Lawrence Bragg a GB Brown strwythur grisial forsterite am y tro cyntaf ym 1926 gan ddefnyddio dulliau crisialu pelydr-X cynnar. Sefydlodd eu gwaith olewydden fel un sy'n cynnwys SiO₄ tetrahedra ynysig-mewnwelediad sylfaenol i fwynoleg silicad.

Mae diffreithiant pelydr X crisial sengl yn parhau i fod y safon aur ar gyfer pennu adeileddol manwl gywir. Mae crisial olifîn bach (0.1{{{-0.5mm fel arfer) yn cael ei osod ar goniometer a'i gylchdroi trwy belydr-X. Mae'r patrwm diffreithiant canlyniadol yn cynnwys miloedd o adlewyrchiadau unigol, pob un yn cynrychioli set wahanol o awyrennau crisialog. Mae meddalwedd soffistigedig yn mireinio safleoedd atomig, paramedrau thermol, a deiliadaeth safleoedd i gyd-fynd â'r dwyster diffreithiant a arsylwyd.

Mae diffreithiant niwtron yn darparu gwybodaeth gyflenwol, sy'n arbennig o werthfawr ar gyfer lleoli atomau hydrogen (mewn cyfnodau hydraidd) a gwahaniaethu rhwng elfennau â chyfrifiadau electronau tebyg fel magnesiwm ac alwminiwm. Mae arbrofion niwtron yn gofyn am grisialau mwy a chyfleusterau arbenigol gyda ffynonellau niwtron, ond maent yn cynnig manylder uwch ar gyfer pennu strwythurau magnetig a rhai safleoedd elfennau ysgafn.

Mae microsgopeg electron trosglwyddo (TEM) yn archwilio adeiledd olivine ar y raddfa nano, gan ddatgelu diffygion, ffiniau parthau, ac amrywiadau lleol sy'n anweledig i ddulliau diffreithiant. Gall TEM cydraniad uchel ddelweddu colofnau atomig unigol, gan ddelweddu trefniant atomau yn uniongyrchol. Daw hyn yn arbennig o bwerus wrth astudio samplau anffurfiedig neu drawsnewidiadau cyfnod lle mae'r strwythur yn amrywio ar draws pellteroedd bach.

Mae Raman a sbectrosgopeg isgoch yn archwilio strwythur olivine trwy ddulliau dirgrynol. Mae gan y tetrahedron SiO₄ bedwar dull dirgrynu sylfaenol, ac mae eu hamlder yn dibynnu ar gryfder bond Si-O a'r amgylchedd strwythurol o'i amgylch. Mae cyfansoddiad yn effeithio ar yr amleddau dirgrynol hyn mewn ffyrdd rhagweladwy-mae forsterite yn dangos gwahanol gopaon sbectrol na fayalite oherwydd bod bondiau Fe-O yn wannach na bondiau Mg-O. Nid yw'r technegau sbectrosgopig hyn yn gweithio'n ddinistriol a gallant nodweddu samplau bach neu gynhwysiant.

Mae'r trefniant crisialogaidd yn rheoli priodweddau gweladwy olivine yn uniongyrchol. Mae'r mwyn fel arfer yn ymddangos yn wyrdd olewydd oherwydd bod ïonau Fe²⁺ mewn cydlyniad wythochrog yn amsugno golau mewn tonfeddi penodol, gan drawsyrru gwyrdd. Mae forsterite pur yn ddi-liw i felyn golau-gwyrdd, tra bod cyfansoddiadau cyfoethog o haearn yn ymddangos yn wyrdd tywyllach i frown-du.

Mae Olivine yn arddangos torasgwrn conchoidal yn hytrach na holltiad oherwydd bod y fframwaith tri dimensiwn o tetrahedra ynysig sydd wedi'i fondio i octahedra yn creu bondiau yr un mor gryf i bob cyfeiriad. Nid oes unrhyw awyrennau gwendid yn bodoli yn y strwythur sy'n debyg i'r strwythurau dalennau mewn micas neu silicadau haen. Pan fydd olivine yn torri, mae'n torri'n afreolaidd ar draws y strwythur yn hytrach na hollti ar hyd planau crisialog penodol.

Mae cymesuredd orthorhombig yn creu priodweddau anisotropig-mae nodweddion corfforol yn amrywio yn ôl cyfeiriad crisialog. Mae cyflymder tonnau seismig yn amrywio yn dibynnu ar gyfeiriad lluosogi o'i gymharu â'r echelinau grisial. Mae'r cyfeiriad cyflymder cyflym yn cyfateb i'r echelin a, cyflymder canolig i'r echelin c, a chyflymder araf i'r echelin b. Mae'r anisotropi seismig hwn mewn mantell olivine yn helpu geoffisegwyr i ddehongli cyfeiriad a maint llif mantell.

Mae caledwch (6.5-7 ar raddfa Mohs) a dwysedd (3.27-3.37 g/cm³ ar gyfer forsterite, 4.39 g/cm³ ar gyfer fayalite) ill dau yn ymwneud â phacio tynn y strwythur a chryfder bondiau metel-ocsigen. Mae'r fframwaith ocsigen dwysach a'r pellteroedd metel-ocsigen byrrach yn y strwythur olivine yn creu mwynau caled, trwchus sy'n gwrthsefyll hindreulio cemegol o dan amodau dwfn y Ddaear.

olivine crystal structure

Mae crisialau olewydd go iawn yn cynnwys amherffeithrwydd strwythurol sy'n effeithio'n sylweddol ar eu hymddygiad. Mae diffygion pwynt yn cynnwys lleoedd gwag (atomau coll), interstitials (atomau ychwanegol wedi'u gwasgu i safleoedd gwag fel arfer), a diffygion amnewidiol (atomau anghywir ar safleoedd arferol). Mae'r diffygion hyn, er eu bod yn brin, yn rheoli cyfraddau trylediad a dargludedd trydanol trwy greu llwybrau ar gyfer symudiad ïonig.

Dadleoliadau-diffygion llinell lle mae'r trefniant crisialograffig rheolaidd yn torri i lawr-yn tra-arglwyddiaethu ar briodweddau mecanyddol olivine. Mae ymgripiad dadleoli (symud y diffygion llinell hyn trwy'r grisial) yn cynrychioli mecanwaith dadffurfiad mawr ym mantell olivine o dan amserlenni daearegol. Mae'r systemau llithro penodol (awyr crisialog a chyfarwyddiadau symudiad dadleoli) yn pennu sut mae grawn olivine yn dadffurfio ac yn datblygu cyfeiriadedd crisialogaidd dewisol.

Mae diffygion estynedig fel ffiniau grawn a ffiniau deuol yn creu rhyngwynebau lle mae'r strwythur grisial yn trawsnewid o un cyfeiriadedd i'r llall. Mae'r ffiniau hyn yn effeithio ar gryfder mecanyddol ac yn darparu llwybrau tryledu cyflym ar gyfer newid cemegol. Mae ffiniau is-graen-isel-ffiniau onglau sy'n cynnwys araeau o ddadleoliadau-yn datblygu mewn olivine anffurfiedig ac yn cofnodi'r hanes anffurfio.

Ar wyneb y Ddaear, mae olewydd yn hindreulio'n gyflym er gwaethaf ei strwythur cadarn. Gall moleciwlau dŵr dreiddio ar hyd diffygion a ffiniau grawn, gan adweithio â'r fframwaith olivine. Y cynnyrch newid mwyaf cyffredin yw serpentine, sy'n cael ei ffurfio pan fydd moleciwlau dŵr yn mewnosod yn y strwythur: 2Mg₂SiO₄ + 3H₂O → Mg₃Si₂O₅(OH)₄ + Mg(OH)₂. Mae'r adwaith hwn yn ehangu'r gyfaint wreiddiol 30-40% ac yn dinistrio'r strwythur olivine gwreiddiol, gan roi haenau silicad dalen yn ei le.

Mae cynhyrchion addasu eraill yn cynnwys iddingsite ({0}}cymysgedd mân o ocsidau haearn a mwynau clai) a bowlingit (haearn hydradol-sy'n cynnwys silicadau). Mae'r prosesau newid hyn yn mynd yn eu blaen gyflymaf ar hyd craciau ac ymylon grisial lle gall dŵr gael mynediad hawsaf i'r strwythur. Gall ailosod ffugmorffig llwyr ddigwydd, lle mae deunydd wedi'i newid yn cadw'r siâp grisial allanol tra bod y strwythur mewnol yn trosi'n gyfan gwbl i fwynau eilaidd.

Beth sy'n gwneud strwythur olivine yn wahanol i fwynau silicad eraill?

Mae Olivine yn cynnwys SiO₄ tetrahedra ynysig nad ydynt yn rhannu atomau ocsigen â'i gilydd, gan ei ddiffinio fel nesosilicate. Mae hyn yn cyferbynnu â silicadau cadwyn (fel pyroxenau), silicadau llen (fel micas), a silicadau fframwaith (fel cwarts) lle mae tetrahedra yn rhannu ocsigenau i ffurfio strwythurau estynedig. Mae'r tetrahedra ynysig yn creu rhwydwaith tri dimensiwn trwchus sy'n cael ei ddal at ei gilydd gan fondiau ocsigen metel.

Pam mae gan olivine ddau safle metel gwahanol (M1 ac M2)?

Mae'r cymesuredd orthorhombig a'r trefniant pacio penodol o atomau ocsigen yn creu dwy safle wythfedral sy'n wahanol yn grisialog gyda meintiau ac afluniadau ychydig yn wahanol. Mae M1 yn eistedd ar ganolfan gwrthdroad ac yn llai ac yn fwy ystumiedig, tra bod M2 yn gorwedd ar awyren drych ac yn fwy ac yn fwy rheolaidd. Mae'r gwahaniaeth hwn yn effeithio ar ba gatiau sy'n ffafrio pa safleoedd ac yn rheoli priodweddau ffisegol y deunydd.

Sut mae cyfansoddiad yn effeithio ar strwythur grisial olivine?

Wrth i haearn gymryd lle magnesiwm ar draws y gyfres fayalite forsterite, mae'r gell unedol yn ehangu'n unffurf oherwydd bod Fe²⁺ yn fwy na Mg²⁺. Mae topoleg adeileddol sylfaenol yn aros yr un peth-yr un grŵp gofod, yr un safleoedd atomig, yr un amgylcheddau cydlynu. Mae hyd bond yn cynyddu ychydig, ond mae trefniant atomau yn aros yn sylfaenol debyg. Mae hyn yn caniatáu datrysiad solet cyflawn rhwng yr aelodau diwedd.

A all strwythur olewydd ddal dŵr neu anweddolion eraill?

Nid yw strwythur olivine safonol yn cynnwys unrhyw grwpiau hydrocsyl na dŵr moleciwlaidd. Fodd bynnag, gall symiau hybrin o hydrogen ymgorffori fel diffygion pwynt-yn nodweddiadol fel grwpiau OH yn lle atomau ocsigen neu'n byw mewn safleoedd sydd fel arfer yn wag. Mae'r cynnwys "dŵr" hyn yn parhau i fod yn isel iawn (yn nodweddiadol<50 ppm by weight), but even trace hydrogen significantly affects electrical conductivity and diffusion rates. Water content increases with pressure, making transition zone olivine polymorphs potentially important water reservoirs in Earth's deep interior.

Mae'r strwythur grisial olivine yn arddangos y nodweddion sylfaenol canlynol:

System grisial: Orthorhombig gyda grŵp gofod Pbnm (neu Pnma mewn lleoliad amgen)

Paramedrau dellt:

Forsterite: a ≈ 4.75 Å, b ≈ 10.20 Å, c ≈ 5.98 Å

Fayalite: a ≈ 4.82 Å, b ≈ 10.48 Å, c ≈ 6.09 Å

Blociau Adeiladu: SiO₄ tetrahedra ynysig wedi'i gysylltu trwy fetel-octahedra ocsigen (MO₆)

Safleoedd Metel: Dau safle octahedrol gwahanol (M1 ac M2) gyda gwahanol feintiau ac afluniadau

Swyddi Ocsigen: Tri safle ocsigen sy'n nodweddiadol grisialog yn yr uned anghymesur

Math Strwythurol: Cae hecsagonol-arae ocsigen wedi'i bacio gyda catïonau mewn gwagleoedd tetrahedrol ac octahedrol

Dosbarthiad: Nesosilicate (orthosilicate) oherwydd unedau tetrahedrol ynysig

Cydsymud: Si mewn 4-cydsymud (tetrahedrol), M cations mewn 6-cydsymud (octahedrol)

Mae'r fframwaith strwythurol hwn yn hynod o gadarn, gan gynnal sefydlogrwydd ar draws ystodau cyfansoddiadol eang mewn amgylcheddau daearegol tra hefyd yn darparu sylfaen ar gyfer deunyddiau batri uwch mewn cymwysiadau technolegol. Mae cyfuniad yr adeiledd olewydd o fondiau cofalent Si-O cryf â chydlyniad ocsigen metel hyblyg yn ei wneud yn un o strwythurau mwynau pwysicaf ac amlbwrpas y Ddaear.