Pyroxener: Struktur, formel og forekomst i magmatiske og metamorfe bjergarter

Pyroxener: Dybdegående guide til struktur, kemisk formel og forekomst i magmatiske og metamorfe bjergarter — essentiel læsning for mineralogi og geologi

Pyroxenerne er en gruppe af vigtige bjergartsdannende inosilikatmineraler, der findes i mange magmatiske og metamorfe bjergarter. De har en fælles struktur bestående af enkeltkæder af silikatkrystaller med den generelle formel XY(Si,Al)₂ O₆ hvor X og Y repræsenterer metalioner. Selv om aluminium i vid udstrækning erstatter silicium i silikater som feldspat og amfiboler, sker denne substitution kun i begrænset omfang i de fleste pyroxener.

Pyroxenit er en magmatisk bjergart, der består af mineraler fra pyroxengruppen.

Struktur og formel

Pyroxener er enkeltkædede silikater: hver SiO₄-tetraeder deler to oxygenatomer med nabotetraedre, så der dannes uendelige kæder med gentaget enhedsformel (Si₂O₆). Den samlede kemiske formel angives ofte som XY(Si,Al)₂O₆, hvor:

• X er et større kation i prisme- eller 8-til-12-fold koordinering (fx Ca, Na, Mg, Fe²⁺),
• Y er et mindre kation i oktaedrisk koordinering (fx Mg, Fe²⁺, Al, Cr, Ti).

Aluminium kan erstatte silicium i tetraedersitet, men denne substitution er normalt begrænset i pyroxener sammenlignet med andre silikater. Kombinationer af forskellige kationer fører til en række end-medlemmer og faste løsninger.

Kemisk variation og vigtige end-medlemmer

Pyroxengruppe omfatter både ortorombiske (ortopyroxener) og monokline (clinopyroxener) varianter. De mest almindelige end-medlemmer er:

• Enstatit (MgSiO₃) — magnesiumrigt, typisk i ultramafiske bjergarter.
• Ferrosilit (FeSiO₃) — jernrige ortopyroxener.
• Diopsid (CaMgSi₂O₆) — clinopyroxen med calcium og magnesium.
• Hedenbergit (CaFeSi₂O₆) — calcium og jern; danner solid løsning med diopsid.
• Augit — en sammensat clinopyroxen, ofte med Ca, Na, Mg, Fe og Al blandet i forskellige proportioner.
• Pigeonite — en lav-kalcium clinopyroxen, almindelig i visse basalter og pyroklastiske bjergarter.

Disse end-medlemmer danner udstrakte faste-løsningsserier (fx enstatit-ferrosilit og diopsid-hedenbergit), så naturlige pyroxener ofte er intermediære i sammensætning.

Fysiske og optiske egenskaber

• Farve: fra farveløse til grå, grønne, brune eller sorte afhængig af sammensætning.
• Hårdhed: typisk omkring 5–6 på Mohs-skalaen.
• Specifik vægt: varierer med jern- og calciumindhold (tyngre ved højere Fe/Ca).
• Spaltning: to fremtrædende spaltninger nær 90°, hvilket er karakteristisk for pyroxener.
• Optisk: i tynde afsmit kan pyroxener vise pleokroisme og høj refraktionsindeks; ortho- og clinopyroxener adskilles ofte ved optiske og røntgenografiske metoder.

Forekomst i magmatiske bjergarter

Pyroxener er almindelige i mange magmatiske miljøer:

• Ultramafiske bjergarter (fx peridotit, pyroxenit): domineret af enstatit og andre magnesiumrige pyroxener.
• Basalter og gabbroer: clinopyroxener som augit og pigeonite er almindelige krystaller i disse bjergarter.
• Cumulater i magmakamre: pyroxener kan danne tætte lag (pyroxen-rich cumulates) ved krystallisation fra magma.
• Ekstreme dannelser: i visse højtryksmagmaser kan calciumrige clinopyroxener være dominerende.

Forekomst i metamorfe bjergarter og brug som indeksmineral

I metamorfe bjergarter fungerer pyroxener som vigtige indeksmineraler, fordi deres stabilitet afhænger stærkt af temperatur og tryk:

• Granulitfacies: ortopyroxen og clinopyroxen forekommer ofte i højtemperaturmetamorferede gnejs og granulitter.
• Eclogit: højt tryk fremmer dannelse af sodalit- og klinopyroxenholdige eclogitter (fx omdannelse af gabbro ved subduktion).
• Kontaktmetamorfose og lavere facies: pyroxener er mindre almindelige i lavtemperatur-amfibolitfacies, hvor amfiboler og feldspat ofte dominerer.

Sammensætningen af pyroxener bruges i termobarometri (bestemmelse af P–T forhold), da udvekslingsreaktioner mellem pyroxen, amfibol og feldspat er temperatur- og trykafhængige.

Geokemisk og planetær betydning

Pyroxener er ikke kun vigtige for jordens skorpenes og mantlens fortolkning, men findes også i måne- og meteoritmateriale. Deres sammensætning giver information om oprindelig magma, ilt-fugacitet og krystallisationshistorie. I petrologi bruges pyroxenanalyser til at aflæse magmatiske fraktioneringsprocesser, exsolution og dannelse af sekundære faser (fx opdeling i lameller ved afkøling).

Praktiske anvendelser og genkendelse

Pyroxener genkendes let i felten ved deres to næsten vinkelrette spaltninger og typiske mørke farver i finkornede bjergarter. I laboratoriet bestemmes sammensætning med elektronmikroskopi (EPMA) eller røntgendiffraktion. For geologer er pyroxener uundværlige som indeksmineraler og som recorder af magmatiske og metamorfoseprocesser.

Samlet set er pyroxener en mangfoldig og geologisk vigtig mineralgruppe — fra dybe ultramafiske kilder over basalter til højtryksmetamorfe eclogitter — hvis struktur, kemiske variation og fysiske egenskaber giver værdifuld information om bjergarters dannelse og udvikling.

Søg efter bogstav