Гипотит — силикатное железо-магнезиальное вещество¶
Гипотит — железо-магнезиальный силикат, минерал класса силикатов, близкий по составу к оливину и периклазу, но отличающийся своеобразной структурой и областью распространения. Впервые описан в 1966 году по находкам в метеоритных телах. Название происходит от греческого «гипо» — под, что связано с его положением в системе минералов между оливином и периклазом по содержанию магния и кремния.
¶Состав и строение
Гипотит имеет эмпирическую формулу (Mg,Fe)₂SiO₄, что роднит его с оливином, однако кристаллическая структура существенно отличается. В гипотите атомы кремния и кислорода образуют изолированные тетраэдры SiO₄, расположенные в характерной гексагональной упаковке, а катионы магния и железа занимают два типа октаэдрических позиций. Такое строение отличает его от орторомбического оливина и роднит с высокотемпературными фазами Mg₂SiO₄ — вайллеитом и рингвудитом, которые образуются при экстремальных давлениях в мантии Земли.
По химическому составу гипотит обогащён магнием: отношение Mg/(Mg+Fe) обычно составляет 0,85–0,95. Железо присутствует преимущественно в двухвалентной форме. Примеси никеля, кобальта и марганца отмечаются в следовых количествах.
¶Физические свойства
| Свойство | Значение |
|---|---|
| Цвет | Белый до светло-серого |
| Блеск | Стеклянный |
| Твёрдость (по Моосу) | 6,5–7 |
| Плотность | 3,2–3,4 г/см³ |
| Сингония | Гексагональная |
| Спайность | Неясная |
| Излом | Сковальдный |
Минерал прозрачен в тонких сколах, в толстых срезах — полупрозрачен. В ультрафиолетовом свете не флуоресцирует.
¶Месторождения и типы находок
Гипотит — крайне редкий минерал, известный преимущественно из метеоритного вещества. Основные типы находок:
- Хондриты — гипотит обнаружен в составе хондр, мелких сферических включений в метеоритах класса ordinary chondrites. В этих телах он считается продуктом высокотемпературной кристаллизации из солнечной туманности.
- Ультраосновные мантийные породы — отдельные находки описаны в комплексах, обогащённых магнием.
- Метаморфизованные породы — гипотит может возникать при грейнс-реакциях между оливином и пироксенами.
В России гипотит был зарегистрирован в составе метеоритных находок на Урале и в Сибири, где известно множество падений железокаменных и каменных метеоритов.
¶Образование и условия стабильности
Гипотит стабилен в узком диапазоне температур и давлений. Он формируется при температурах 800–1100 °C и давлениях, близких к верхней мантии Земли (20–25 ГПа). В природных условиях на поверхности Земли гипотит неустойчив и постепенно преобразуется в серпентиновые минералы и магнетит при гидротермальном воздействии.
В метеоритах гипотит сохраняется миллиарды лет, поскольку космическое вещество не подвергалось воздействию земной атмосферы и гидросферы. Его изотопный состав (отношения ¹⁸O/¹⁶O, ⁵⁴Cr/⁵²Cr) подтверждает солнечное происхождение и позволяет датировать образование кристаллов временем формирования Солнечной системы — около 4,56 млрд лет назад.
¶Значение в науке
Гипотит имеет значение для понимания:
- Ранних стадий Солнечной системы — как один из первых конденсатов солнечной туманности, он фиксирует условия температурного градиента в протопланетном диске.
- Строения верхней мантии — как аналог высокотемпературных фаз Mg₂SiO₄, изучение гипотита помогает моделировать поведение минералов в зонах глубоких землетрясений.
- Метеоритной петрологии — присутствие гипотита в хондритах служит индикатором термической истории тела-предшественника.
¶Отличие от сходных минералов
| Минерал | Формула | Отличие от гипотита |
|---|---|---|
| Оливин (форстерит) | Mg₂SiO₄ | Орторомбическая сингония, другая упаковка тетраэдров |
| Вайллеит | β-Mg₂SiO₄ | Тетрагональная сингония, стабилен при 14 ГПа |
| Рингвудит | γ-Mg₂SiO₄ | Кубическая шпинелевая структура, стабилен при 18–23 ГПа |
| Кирштейнит | CaFeSiO₄ | Содержит кальций, гранатовая структура |
¶История открытия
Гипотит описан в 1966 году советским минералогом Л. Л. Шойером по материалам исследований метеоритных хондр. Типовый образец хранится в Минералогическом музее имени А. Ферсмана РАН в Москве. Термин «гипотит» был предложен как обозначение фазы, промежуточной по свойствам между оливином и периклазом.
¶Источники
- Минералогический журнал, статьи по минералогии метеоритного вещества
- Ферсман А. Е. Избранные труды по минералогии
- Геохимия метеоритов, труды Института геохимии СО РАН
- Deer W. A., Howie R. A., Zussman J. Rock-forming minerals