piroxênios

Grupo bastante importante, que ocorre em quase todos os tipos de rochas ígneas e nas metamórficas de temperatura média a alta. A polimerização em fios resulta no radical [Si₂O₆]^4-, sendo que os fios estão unidos através de cátions dispostos intersticialmente resultando na fórmula geral BnCo/Si₂O₆. A posição B é ocupada por cátions grandes (cerca de 1 A de raio) , em coordenação 8 (cúbica) com o oxigênio, representados principalmente por Ca e Na; a posição C, por cátions com dimensões de raios iônicos ao redor de 0,7 A (Mg, Fe, Fe³⁺, Mn, Al, Mn³⁺, Li, Ti), resultando em coordenação 6 (octaédrica) com o oxigênio; sendo que "n" e "o" correspondem ao número de elementos na formula química. A introdução de um íon de carga maior ou menor pode ser compensada mediante uma substituição simultânea, como do silício pelo alumínio, nas posições tetraédricas.

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 Ca_0,24Mg_0,52Fe_1,24Si₂O₆ tem Ca_0,24Fe_0,76 em M2 e Mg_0,52Fe_0,48 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.