Os inossilicatos de cadeia simples originam três
subgrupos ou três variedades, uma cristalizada no sistema ortorrômbico, designada
ortopiroxênio (série dos ortopiroxênios), outra no sistema monoclínico, denominada
clinopiroxênio (série do diopsídio, augita e espodumênio), e a terceira no sistema
triclínico, denominada piroxenóide. Nos ortopiroxênios os tetraedros em fios são
unidos apenas por cátions de dimensões em coordenação 6 com o oxigênio, resultando em
uma simetria ortorrômbica, produzida por uma reflexão semelhante a um geminado, sobre
(100), levando a uma duplicação na dimensão a0 da cela; enquanto que nos
clinopiroxênios as posições B e C estão ocupadas, gerando maior dificuldade de
empacotamento, especialmente pela presença dos cátions maiores, resultando em simetria
menor. O terceiro caso ocorre quando ambas as posições são ocupadas por íons grandes,
levando a simetria triclínica.
Os ortopiroxênios sob certas condições de
pressão e temperatura, podem formar polimorfos monoclínicos
(clinoestatita-clino-hipertênio-clinoferrossílica), com a metade da dimensão a0
da cela e o Fe e o Mg podem substituir-se, mutualmente, em todas as proporções com
distribuição fortuita.
Quando a posição B é ocupada pelo Ca e C pelos
íons bivalentes (Mg, Fe, Mn), resulta na série do diopsídio. Dentro desta série, pode
haver substituição mútua, completa, do Mg, Fe e Mn, resultando em alterações pouco
expressivas, porém quase lineares, nas dimensões da cela e nas propriedades.
No caso da ocupação da posição B por íon
metálico, alcalino, monovalente, de tamanho moderado a grande, e das posições C por um
cátion trivalente, resulta em um membro da série do espodumênio: espodumênio, jadeita
ou egerina. É possível a solução sólida não somente dentro desta série mas também
entre esta série e a do diopsídio, dando origem a muitas variedades.
Normalmente os piroxênios das rochas
metamórficas e, principalmente das rochas magmáticas, contêm tanto Ca como Na nas
posições B, Mg, Fe2+, Al, Fe3+ e algum Ti4+ na
posição C, assim como o Si substituído por algum Al nas posições tetraédricas,
resultando na série da augita ou dialágio.
A junção dos fios resulta em formas (hábitos)
prismáticas segundo o eixo cristalográfico c, com clivagem prismática perfeita {110},
formando ângulos de aproximadamente 870 e 930, partições {100},.
{001} e {010}, e geminações segundo {100}, que nas variedades monoclínicas aumenta a
simetria.
A coloração dos piroxênios está,
principalmente, na dependência do ferro: quanto maior a quantidade desse elemento mais
acentuada será a cor verde, chegando ao preto. O manganês, o titânio e o cromo também
influenciam na variação da cor dos piroxênios.
De um modo geral os piroxênios são gerados em
temperaturas superiores à dos anfibólios, tendem a apresentar cores mais claras para o
mesmo teor de ferro, e os prismas dos piroxênios normalmente são mais curtos do que os
dos anfibólios correspondentes.
A ligação dos tetraedros, como colocado acima,
forma uma cadeia continua de composição (SiO3)n, onde a distância de
repetição é de aproximadamente 5,3A, definindo o parâmetro a0 da malha
unitária. As cadeias que são ligadas lateralmente pelos ions (Ca,Na,Mg,Fe,Al, etc.)
podem ter várias disposições, umas relativamente às outras, e são os diferentes
arranjos das cadeias que propiciam a subdivisão dos piroxênios em clino e orto. Os
parâmetros da malha unitária do clinopiroxênio diopsídio (a0 9,73, b0
8,91, c0 5,25 e ß 105,50’)
e os do ortopiroxênio enstatita (a0 18,23, b0
8,81, c0 5,195) são típicas dos dois subgrupos. Os parâmetros b0
e c0 são semelhantes, enquanto que o a0 no ortopiroxênio é
praticamente o dobro do diopsídio, pois ocorre a repetição da cela unitária de modo a
gerar simetria ortorrômbica.
De um modo geral os clinopiroxênios podem ser
subdivididos em dois grupos estruturais. Um grupo envolvendo diopsídio, hedenberguita e
augitas, com teor de CaSiO3 maior que 25%, possui simetria monoclínica e todos
os componentes do grupo são estruturalmente semelhantes ao diopsídio. As composições
dos membros do outro grupo possuem um teor máximo de CaSiO3 de 15% e os
membros, com mais de 30% da molécula FeSiO3, de alta temperatura são
monoclínicos (pigeonita) e os de baixa temperatura (metamórficos e magmáticos
plutônicos) são ortorrômbicos. Já os membros com menos de 30% da molécula FeSiO3,
podem ocorrer sob três formas polimórficas (da enstatita e protoenstatia, ambas
ortorrômbicas e da clinoenstatita, que é monoclínica, todavia, apenas os polimorfos
ortorrômbicos aparecem formando rochas).
Nos piroxênios os cátions que ocorrem
lateralmente unindo as cadeias de tetraedros podem ser agrupados em duas posições
denominadas respectivamente de M1 e M2. No diopsídio os íons de Mg que ocupam a
posição M1, estão coordenados octaedricamente pelos oxigênios, os quais estão por sua
vez ligados apenas a um Si. Os ions Ca, de maior raio atômico, ocupam a posição M2, e
estão rodeados por 8 oxigênios, dois dos quais são compartilhados pelos tetraedros das
cadeias vizinhas. Os átomos de Mg localizam-se principalmente entre os ápices das
cadeias de SiO3, enquanto os átomos de Ca estão localizados principalmente
entre as suas bases. Não há nenhum deslocamento das cadeias vizinhas na direção b, mas
as cadeias vizinhas estão em zigue-zague na direção c, de tal maneira que
resulta malha monoclínica.
Existe uma relação estreita entre os
parâmetros da malha unitária com a composição dos piroxênios pertencentes ao campo do
diopsídio-hedenberguita-clioestatita-ferrossilita. A variação do parâmetro c0
é pequena, mas o parâmetro b0 é muito sensível à variações da relação
Mg:Fe. Os parâmetros a0 e ß variam fortemente com as relações Ca:Mg e
Ca:Fe, sendo dessa forma muito úteis na caracterização desses minerais.
A estrutura da clinoenstatita é semelhante à do
diopsídio, mas podem aparecer diferenças porque as posições M1 e M2, ocupadas por Mg e
Ca no diopsídio, estão preenchidas pelo Mg na clinoenstatita. Ambos os cátions têm uma
coordenação seis o que causa uma certa distorção das cadeias de SiO3,
resultando na falta de equivalência das cadeias vizinhas.
Na enstatita e nos outros minerais do grupo as
cadeias estão unidas lateralmente por Mg ou (Mg,Fe), que estão em posições
comparáveis às do Mg e Ca no diopsídio e, uma vez que tanto o Mg como o Fe são íons
menores que o Ca, o empilhamento das cadeias difere da do diopsídio, e é tal que origina
uma malha ortorrômbica, com parâmetro a0 aproximadamente duplo em relação
ao diopsídio.
No polimorfo de alta temperatura, a
protoenstatita, as cadeias são cristalograficamente equivalentes como no diopsídio;
contudo, as cadeias estão estendidas e o parâmetro c0 da protoenstatita é
maior que o de qualquer outro componente do grupo dos piroxênios.
A estrutura da pigeonita é semelhante à do
diopsídio; contudo, na pigeonita não há íons de Ca em quantidade insuficiente para
preencher todas as posições M2, e as que restam são ocupadas por Fe em vez de Mg (por
exemplo, uma pigeonita com composição Ca0,24Mg0,52Fe1,24Si2O6
tem Ca0,24Fe0,76 em M2 e Mg0,52Fe0,48 em M1).
A posição M1 permanece com coordenação seis, mas a coordenação de M2 é reduzida de
oito para sete, pela substituição dos ions de Fe por Ca. A modificação na
coordenação da posição M2 é acompanhada por uma certa distorção na configuração
da cadeia, que dá como resultado a não equivalência das cadeias vizinhas. Além disso,
os cations em M1 e M2 não estão sobre os eixos binários, como suscede no diopsídio.
GRUPO DOS ORTOPIROXÊNIOS
O ortopiroxênio forma uma série isomórfica
constituída pelos seguintes membros: (Mg,Fe)2Si2O6 - enstatita
(clinoestatita)(até 12% de Fe); bronzita (12 a 30% de Fe); hiperstênio (de 30 a 50% de
Fe); ferro-hiperstênio (de 50 a 70% de Fe); eulita (de 70 a 88% de Fe) e; ferrossilita
(clinoferrossilita) (mais de 88% de Fe). A ferrossilita/clinoferrossilita é muito
raramente encontrada na natureza. Os ortopiroxênios podem conter pequenas quantidades de
Ca, Al, Ti, Ni, Cr, Fe3+ e Mn, sendo que a presença do Ca leva a exsolução,
especialmente nos cristais de origem magmática. O termo enstatita provém do grego enstates
(oponente), por seu caráter refratário; bronzita de bronze, por ter brilho semelhante ao
dessa liga; hiperstênio, do grego hyper (muito) + sthenos (força) por
ser mais duro que a hornblenda; eulita de eulisito, rocha onde foi descrito, e
ferrossilita, de ferro + silicato.
GRUPO DOS CLINOPIROXÊNIOS
Os clinopiroxênios são todos monoclínicos e
formam várias séries isomórficas onde as mais significativas são: diopsídio - salita
- ferrossalita - hedenbergita - CaMgSi2O6 - CaFeSi2O6;
endiopsídio-augita-ferroaugita-ferro-hedenbergita-augita subcálcica-ferroaugita
subcálcica - (Ca,Na)Mg(Si,Al)SiO6 - (Ca,Na)(Fe++,Fe3+,Al,Ti,Mn,Cr)(Si,Al)SiO6;
diopsídio - johannsenita Ca(Mg,Fe)Si2O6 - Ca(Mn,Fe,Mg)Si2O6;
egerina(acmita)-NaFe3+Si2O6 - jadeíta - NaAlSi2O6;
pigeonita (Mg-pigeonita - Fe-pigeonita (Mg,Fe,Ca,Na)(Mg,Fe,Fe,Al,Ti,Mn,Cr)(Si,Al)SiO6;
augita - egirina-augita - egerina (Ca,Na)(Mg,Fe++, Fe3+,Al)(Si,Al)SiO6
(Na,Ca)(Fe++,Mg,Fe3+)Si2O6.
