Кіріспе
Оксид минералы
Армалколит (,/ɑr/'/m//ɑː//l//k//ə//l//aɪ//t/) – титанға бай минерал, химиялық формуласы (Mg,Fe2+)Ti2O5. Ол алғаш рет 1969 жылы «Аполлон-11» миссиясы барысында Айдың Тындық базасында табылды және «Аполлон-11» ғарышкерлері Армстронг, Олдрин және Коллинзтің құрметіне аталған. Транкиллитит және пироксферроитпен бірге, ол Айдан табылған үш жаңа минералдың бірі. Кейіннен армалколит Жердің әртүрлі аймақтарында анықталды және зертханада синтезделді. (Транкиллитит пен пироксферроит те кейіннен Жердің әртүрлі аймақтарында табылды). Синтез үшін төмен қысым, жоғары температура және шамамен 1000 °C-тан қоршаған орта температурасына дейін жылдам салқындату қажет. Армалколит 1000 °C-тан төмен температурада магнийге бай илменит пен рутилдің қоспасына дейін ыдырайды, бірақ салқындаған сайын түрлену баяулайды. Осы жылдам салқындату талабының салдарынан армалколит салыстырмалы түрде сирек кездеседі және көбінесе илменит пен рутилдің және басқа минералдардың ілесінде табылады.
Пайда болуы
Армалколит бастапқыда Ай бетінде, Тыныштық теңізіндегі Тыныштық базасында, сондай-ақ Таурус-Литтроу аңғары мен Декарт үстіртінде табылды. Ең көп үлгілерді Apollo 11 және Apollo 17 миссиялары ұсынды. Кейіннен ол Жерде, АҚШ-тың Монтана штатындағы Гарфилд округіндегі Смоки-Буттеде алынған лампроиттік дикелер мен тығындардың үлгілерінен анықталды. Жер бетінде ол Германияда (Бавариядағы Нёрдлингер-Рис соққы кратері), Гренландияда (Диско аралы), Мексикада (Эль-Торо шлак конусы, Сан-Луис-Потоси), Оңтүстік Африкада (Ягерсфонтейн, Бултфонтейн және Дутоитспан кимберлит кеніштері), Испанияда (Альбасете провинциясы және Хумилья, Мурсия), Украинада (Припять дөңгелегі), АҚШ-та (Книппа карьері, Увальде округі, Техас және Смоки-Бутте, Джордан, Монтана) және Зимбабведе (Мвенези ауданы) кездеседі. Армалколит – титанға бай базальт тау жыныстарында, жанартау лавасында және кейде гранит пегматитінде, ультрамафикалық тау жыныстарында, лампроиттер мен кимберлиттерде кездесетін сирек минерал. Ол әртүрлі темір-титан оксидтерімен, графитпен, анальциммен, диопсидпен, илменитпен, флогопитпен және рутилмен қатар табылады. Ол базальт матрицасына енген, шамамен 0,1–0,3 мм ұзындығындағы сопақ кристалдардан тұрады. Зертханалық және табиғи синтезде 1000 °C төмен температурада армалколиттің магнийге бай илменитке (Mg) және рутилге (TiO2) айналуын болдырмау үшін қажет. Сондықтан, илменит пен армалколиттің салыстырмалы мөлшері минералдың қалыптасу кезіндегі салқындау жылдамдығын көрсететін индикатор ретінде қолданылуы мүмкін. Армалколит – X2YO5 жалпы формуласы бар минералдар тобына жататын псевдобрукит тобының бір бөлігі. X және Y әдетте Fe (2+ және 3+), Mg, Al және Ti болып табылады. Соңғы мүшелері – армалколит ((Mg,Fe)Ti2O5), псевдобрукит (Fe2TiO5), ферропсевдобрукит (FeTi2O5) және "карруит" (MgTi2O5). Олар изоструктуралық және барлығы орторомбтық кристалдық құрылымға ие, Ай және Жер бетіндегі тау жыныстарында кездеседі. Көптеген армалколит үлгілерінің химиялық құрамын металл оксидтерінің қосындысы ретінде келесідей көрсетуге болады: TiO2 (71–76%), FeO (10–17%), MgO (5,5–9,4%), Al2O3 (1,48–2%), Cr2O3 (0,3–2%) және MnO (0–0,83%). Титанның мөлшері салыстырмалы түрде тұрақты болғанымен, магний мен темірдің арақатынасы өзгеріп, әдетте 1-ден төмен болады. Титанның көп бөлігі армалколитте 4+ валенттілігінде болады, бұл синтез ортасының тотығуын азайтуға байланысты, бірақ Ай үлгілерінде Ti3+ маңызды үлеске ие. Армалколиттегі Ti3+/Ti4+ қатынасы минералдың қалыптасу кезіндегі оттегінің белсенділігін (толық қысымын) көрсететін индикатор ретінде қызмет ете алады. Бұл Ай және Жер армалколиттерін ажыратуға да мүмкіндік береді, өйткені Жердегі армалколит үшін Ti3+/Ti4+ = 0. Армалколиттің формуласы (Mg,Fe2+)Ti2O5 болғандықтан, ол XY2O5 жалпы формуласына сәйкес келеді, онда X=(Mg және Fe2+), Y=Ti, ал O – оттегі. X және Y сайттары октаэдрлі координацияланған, ал армалколиттегі катиондар мен аниондар арасындағы радиус қатынасы 0,6-ға тең, бұл құрылымды октаэдрлі етеді. Армалколит – магнийлі ферропсевдобрукит минералды тобына жататын титанға бай минерал, оның соңғы мүшелері Fe2+Ti2O5 және MgTi2O5. Октаэдрлі симметрияға ие болғандықтан, армалколит Fe2+, Fe3+, Mg, Al және Ti элементтері арасында қатты ерітіндіге (катиондық алмастыруға) қабілетті; бұл олардың атомдық радиустары мен зарядының ұқсастығына байланысты. Армалколиттің кристаллографиялық құрылымы – орторомбтық дипирамида, сондықтан ол ортормбтық санатына жатады және 2/m 2/m 2/m нүктелік тобына және Bbmm кеңістіктік тобына ие. Армалколиттің M1 сайттарында темірдің үлкен мөлшеріне байланысты темірдің болуы ыңғайлы, ал M2 үшін магний мен титан екі сайттың арасында бөліседі. Металл сайттарында титан сегіз есе координацияланған, ал магний мен темір төрт есе координацияланған. Армалколиттегі магний мен темірдің арақатынасы температураның төмендеуімен азаяды: 1200 °C-да 0,81-ден 1150 °C-да 0,59-ға дейін. Армалколит температурасы 1125 °C-қа жеткенде, оның орнына магний мен темірден dépour ilmenit, FeTiO3 пайда болады. Армалколиттің кристалдық құрылымы бұрмаланған брукитке жақын. Оның негізі – ортасында титан атомы және бұрыштарында алты оттегі атомы бар деформацияланған октаэдрлер. Магний немесе темір иондары интерстициалдық орындарда орналасқан; олар октаэдрлердің бұрыштары арқылы байланысқан Ti-O тор құрылымына елеулі үлес қоспайды. Алайда, бұл иондар оптикалық қасиеттерге әсер етеді, минералды мөлдір титан диоксиді TiO2-ге қарағанда мөлдір емес етеді.
Butte, Jordan, Montana) and Zimbabwe (Mwenezi District). Armalcolite is a minor mineral found in titanium rich basalt rocks, volcanic lava and sometimes granite pegmatite, ultramafic rocks, lamproites and kimberlites. It is associated with various mixed iron titanium oxides, graphite, analcime, diopside, ilmenite, phlogopite and rutile. It forms elongated crystals up to about 0.1–0.3 mm in length embedded in a basalt matrix. The quenching step is required both for laboratory and natural synthesis in order to avoid conversion of armalcolite to a mixture of magnesium rich ilmenite (Mg ) and rutile (TiO2) at temperatures below 1,000 °C. Consequently, the relative amount of ilmenite and armalcolite can be used as an indicator of the cooling rate of a mineral during its formation. Armalcolite is a part of the pseudobrookite group which consists of minerals of the general formula X2YO5. X and Y are usually Fe (2+ and 3+), Mg, Al, and Ti. End members are armalcolite ((Mg,Fe)Ti2O5), pseudobrookite (Fe2TiO5), ferropseudobrookite (FeTi2O5) and "karrooite" (MgTi2O5). They are isostructural and all have orthorhombic crystal structure and occur in lunar and terrestrial rocks. Chemical composition of most armalcolite samples can be decomposed into a sum of metal oxides as follows: TiO2 (concentration 71–76%), FeO (10–17%), MgO (5.5–9.4%), Al2O3 (1.48–2%), Cr2O3 (0.3 2%) and MnO (0–0.83%). Whereas the titanium content is relatively constant, the ratio of magnesium to iron varies and is usually lower than 1. Most titanium is present in armalcolite in the 4+ state, owing to the reducing synthesis environment, but there is a significant fraction of Ti3+ in lunar samples. The Ti3+/Ti4+ ratio in armalcolite can serve as an indicator of fugacity (effective partial pressure) of oxygen during the mineral's formation. It also allows one to distinguish lunar and terrestrial armalcolite, as Ti3+/Ti4+ = 0 for the latter. Since armalcolite's formula is (Mg,Fe2+)Ti2O5, it follows the general formula of XY2O5 where the X=(Mg and Fe2+), Y=Ti, and O is oxygen. Both X and Y sites are octahedrally coordinated and the radius ratio between the cations and the anions in armalcolite are at three to five ratio equaling 0.6 making the structure octahedral. Armalcolite is a titanium rich mineral that falls under the magnesianferropseudobrookite mineral group with Fe2+Ti2O5 and MgTi2O5 as end members. Due to having octahedral symmetry, armalcolite has solid solution (cation substitution) between multiple elements Fe2+, Fe3+, Mg, Al, and Ti; this is because of their similarities in atomic radii and charge. The crystallographic structure exhibited by armalcolite is an orthombic dipyramid, thus falls in the orthorhombic category and has a 2/m 2/m 2/m point group and space group of Bbmm. Inside the M1 sites for armalcolite it is ideal for iron to reside there due to the larger size of iron and for M2, magnesium and titanium have a distribution between the two sites. In the metal sites, titanium has an eightfold; magnesium and iron with a four coordination. The magnesium and iron ratio in armalcolite decreases with decreasing temperature from 0.81 at 1,200 °C to 0.59 at 1,150 °C. Once the armalcolite reaches 1,125 °C it is replaced with ilmenite, FeTiO3, which lacks both magnesium and iron. The crystal structure of armalcolite is close to that of distorted brookite. It is based on deformed octahedra, with a titanium atom in the center and six oxygen atoms at the corners. Magnesium or iron ions are located in the interstitial sites; they do not contribute significantly to the lattice framework, which is held by Ti O bonds via the corners of the octahedra. However, these ions affect optical properties, rendering the mineral opaque in contrast to the transparent titanium dioxide TiO2.