Ahrensite

Ahrensite
Formula chimica	SiFe2O4[1] γ-Fe2(SiO4)[2] (Fe^2+,Mg)[SiO4][3]
Proprietà cristallografiche
Parametri di cella	a = 8,1629(2) Å[4]
Gruppo puntuale	4/m 3 2/m[5]
Gruppo spaziale	Fd3m[5]
Proprietà fisiche
Densità calcolata	4,135[6] g/cm³
Durezza (Mohs)	6[3]
Colore	verde-bluastro[7] o incolore[3]
Striscio	bianco[3]
Diffusione	rara
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L'ahrensite (simbolo IMA: Ahr[8]) è un minerale molto raro della classe dei minerali "silicati e germanati" con la composizione chimica idealizzata γ-Fe₂(SiO₄)[2] e quindi chimicamente un silicato di ferro. Strutturalmente, tuttavia, l'ahrensite, come il suo analogo ringwoodite (Mg₂SiO₄), appartiene ai silicati insulari da un lato e al supergruppo dello spinello dall'altro. Di conseguenza, la composizione chimica può essere data anche nella consueta notazione della formula per gli spinelli con SiFe₂O₄[1].

Etimologia e storia

L'equivalente sintetico dell'ahrensite (γ-Fe₂SiO₄) era già stato presentato nel 1974 e analizzato strutturalmente da Takehiko Yagi, Fumiyuki Marumo e Syun-Iti Akimoto.[9]

L'ahrensite è stata scoperta per la prima volta come formazione minerale naturale il 18 luglio 2011 vicino a Tissint nella provincia marocchina di Tata. Oltre all'ahrensite, in questo meteorite sono stati trovati per la prima volta anche la chenmingite (nº IMA 2017-036) e la tissintite (nº IMA 2013-027). Lo studio del meteorite e la prima descrizione del minerale appena scoperto è stato effettuato dal team di Chi Ma, John R. Beckett, George R. Rossman, Oliver Tschauner, Yang Liu, Stanislav V. Sinogeikin, Jesse S. Smith e Lawrence A. Taylor. I ricercatori hanno scelto il nome ahrensite in onore del geofisico del Caltech Thomas J. Ahrens (1936-2010) in memoria dei suoi contributi rivoluzionari e fondamentali alla fisica dei minerali ad alta pressione e alle scienze planetarie, molti dei quali sono utilizzati per interpretare gli effetti degli urti nelle rocce naturali e nei materiali sintetici.[10]

I risultati dell'analisi per la descrizione iniziale del minerale e il nome scelto sono stati sottoposti a revisione all'Associazione Mineralogica Internazionale (IMA) nel 2013 (numero di registrazione interna IMA: 2013-028), che ha riconosciuto l'ahrensite come specie minerale distinta. La prima descrizione è stata pubblicata nel 2016 sulla rivista Geochimica et Cosmochimica Acta.

Il campione tipo del minerale, che si trova nelle sezioni UT1, UT2 e UT3 (indicato anche come MT-1, -2 e -3 da Baziotis et al. nel 2013), è conservato nella collezione di meteoriti del Frank H. McClung Museum presso l'Università del Tennessee a Knoxville, negli Stati Uniti.[10]

Classificazione

L'attuale classificazione dell'IMA include l'ahrensite nel supergruppo dello spinello, dove forma il sottogruppo ulvospinello insieme a brunogeierite, filipstadite, qandilite, ringwoodite, tegengrenite e ulvospinello.[11]

L'ahrensite è stata riconosciuta come specie minerale indipendente dall'IMA solo nel 2013. Nell'ottava edizione della sistematica dei minerali secondo Strunz, che è obsoleta dal 1977, il minerale non compare. Per questo motivo, non è ancora nota un'esatta assegnazione di gruppo nella 9ª edizione della sistematica dei minerali di Strunz, il cui ultimo aggiornamento è stato fatto con la pubblicazione dell'elenco IMA dei nomi dei minerali nel 2024.[12]

Solo nella Sistematica dei lapis (Lapis-Systematik) di Stefan Weiß, pubblicata l'ultima volta nel 2018 che, per rispetto verso i collezionisti privati e le collezioni istituzionali, si basa ancora sulla classificazione classica di Strunz dell'8ª edizione, il minerale ha ricevuto il sistema nº VIII/A.6-30; questo corrisponde alla classe dei "silicati e germanati" e lì alla sottoclasse "nesosilicati con gruppi [SiO₄]", dove l'ahrensite insieme alla ringwoodite e alla wadsleyite forma il gruppo senza nome VIII/A.06.[3]

Chimica

Il composto idealizzato Fe₂SiO₄, che è considerato l'anello finale teorico della serie mista ahrensite-ringwoodite, è costituito per il 54,81% in peso da ferro, per il 13,78% da silicio e per il 31,41% da ossigeno.

Tuttavia, sette microanalisi a fascio di elettroni del materiale tipo del meteorite Tissint hanno rivelato una composizione media del 43,8% di ossido ferroso (FeO), 34,9% di silice (SiO₂), 21,1% di ossido di magnesio (MgO) e 0,75% di monossido di manganese (MnO), nonché tracce di biossido di titanio (TiO₂), ossido di alluminio (Al₂O₃), ossido di calcio (CaO), ossido di sodio (Na₂O), ossido di potassio (K₂O) e triossido di dicromo (Cr₂O₃). Sulla base di 4 atomi di ossigeno, la formula empirica è di conseguenza la seguente:

${\displaystyle \mathrm {(Fe_{1.06}Mg_{0.91}Mn_{0.02})Si_{1.01}O_{4}} }$[4]

Abito cristallino

L'ahrensite cristallizza nel sistema cristallino cubico nel gruppo spaziale Fd3m (gruppo nº 227) con la costante di reticolo a = 8.1629(2) Å e 8 unità di formula per cella unitaria.[4] L'ahrensite si presenta solo in forma microcristallina ai bordi dei cristalli di olivina intrappolati nel materiale meteoritico.

Origine e giacitura

L'ahrensite è formata dalla trasformazione dei bordi ricchi di fayalite dei cristalli di olivina e di altri fenocristalli ricchi di ferro a contatto con le sacche di fusione dovute all'urto. Oltre ai minerali già menzionati, nelle sezioni sottili analizzate sono stati scoperti ringwoodite, olivine e pirosseni, bridgmanite, ilmenite, pigeonite e wüstite, nonché la maskelynite di vetro formata dal metamorfismo di contatto e la tissintite pirossena come minerali compagni.

La sua località tipo è il meteorite marziano Tissint del gruppo delle shergottiti all'interno della classe delle acondriti, cioè appartiene ai meteoriti primitivi pietrosi ed è costituito principalmente da una pasta di fondo di pirosseno a grana fine senza sfere di silicato incorporate.[13]

Oltre a Tissint, solo il meteorite Khatyrka, scoperto nel Circondario autonomo di Chukchi nel Circondario federale dell'Estremo Oriente, e il meteorite Umbarger, scoperto nell'omonima città nella contea di Randall nello stato americano del Texas, sono stati finora documentati come siti per l'ahrensite (a partire dal 2018).[14][15]

Forma in cui si presenta in natura

Al microscopio a luce riflessa, l'ahrensite appare verde-bluastra traslucida[7], ma può anche essere incolore.[3]

Note

1. (EN) Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja e et al., The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: January 2023 (PDF), su cnmnc.units.it, gennaio 2023. URL consultato il 1º febbraio 2023.
2. (EN) Chi Ma, Oliver Tschauner, John R. Beckett, Yang Liu, George R. Rossman, Stanislav V. Sinogeikin, Jesse S. Smith e Lawrence A. Taylor, Ahrensite, γ-Fe₂SiO₄, a new shock-metamorphic mineral from the Tissint meteorite: Implications for the Tissint shock event on Mars, in Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 184, luglio 2016, pp. 240–256, DOI:10.1016/j.gca.2016.04.042.
3. (DE) Stefan Weiß, Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018, 7ª ed., Monaco, Weise, 2018, ISBN 978-3-921656-83-9.
4. (EN) Chi Ma, Oliver Tschauner, John R. Beckett, Yang Liu, George R. Rossman, Stanislav V. Sinogeikin, Jesse S. Smith e Lawrence A. Taylor, Ahrensite, γ-Fe₂SiO₄, a new shock-metamorphic mineral from the Tissint meteorite: Implications for the Tissint shock event on Mars, in Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 184, luglio 2016, p. 245, DOI:10.1016/j.gca.2016.04.042.
5. (EN) Ahrensite (PDF), su handbookofmineralogy.org. URL consultato il 16 settembre 2024.
6. (EN) Ahrensite, su mindat.org. URL consultato il 16 settembre 2024.
7. (EN) Chi Ma, Oliver Tschauner, John R. Beckett, Yang Liu, George R. Rossman, Stanislav V. Sinogeikin, Jesse S. Smith e Lawrence A. Taylor, Ahrensite, γ-Fe₂SiO₄, a new shock-metamorphic mineral from the Tissint meteorite: Implications for the Tissint shock event on Mars, in Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 184, luglio 2016, p. 244, DOI:10.1016/j.gca.2016.04.042.
8. (EN) Laurence N. Warr, IMA–CNMNC approved mineral symbols (PDF), in Mineralogical Magazine, vol. 85, 2021, pp. 291–320, DOI:10.1180/mgm.2021.43. URL consultato il 16 settembre 2024.
9. (EN) Takehiko Yagi, Fumiyuki Marumo e Syun-Iti Akimoto, Crystal structures of spinel polymorphs of Fe₂SiO4 and Ni₂SiO₄ (PDF), in American Mineralogist, vol. 59, 1974, pp. 486–490. URL consultato l'8 settembre 2018.
10. (EN) Chi Ma, Oliver Tschauner, John R. Beckett, Yang Liu, George R. Rossman, Stanislav V. Sinogeikin, Jesse S. Smith e Lawrence A. Taylor, Ahrensite, γ-Fe₂SiO₄, a new shock-metamorphic mineral from the Tissint meteorite: Implications for the Tissint shock event on Mars, in Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 184, luglio 2016, p. 241, DOI:10.1016/j.gca.2016.04.042.
11. (EN) Ferdinando Bosi, Cristian Biagioni e Marco Pasero, Nomenclature and classification of the spinel supergroup, in European Journal of Mineralogy, vol. 31, n. 1, 12 settembre 2018, pp. 183–192, DOI:10.1127/ejm/2019/0031-2788.
12. (EN) Malcolm Back et al., The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: May 2024 (PDF), su cnmnc.units.it, IMA/CNMNC, Marco Pasero, maggio 2024. URL consultato il 16 settembre 2024 (archiviato dall'url originale il 6 luglio 2024).
13. (EN) Tissint (Meteorit), su lpi.usra.edu. URL consultato il 12 dicembre 2022.
14. (EN) Ahrensite, su mineralienatlas.de. URL consultato il 17 marzo 2024.
15. (EN) Ahrensite, su mindat.org. URL consultato il 17 marzo 2024.

Bibliografia

• (EN) Takehiko Yagi, Fumiyuki Marumo e Syun-Iti Akimoto, Crystal structures of spinel polymorphs of Fe₂SiO4 and Ni₂SiO₄ (PDF), in American Mineralogist, vol. 59, 1974, pp. 486–490. URL consultato il 12 dicembre 2022.
• (EN) Larry W. Finger, Robert M Hazen e Takehiko Yagi, Crystal structures and electron densities of nickel and iron silicate spinels at elevated temperature or pressure (PDF), in American Mineralogist, vol. 64, 1979, pp. 1002–1009. URL consultato il 12 dicembre 2022.
• (EN) P.A. Williams, F. Hatert, M. Pasero e S.J. Mills, IMA Commission on New Minerals, Nomenclature and Classification (CNMNC) – Newsletter 16 (PDF), in Mineralogical Magazine, vol. 77, n. 6, agosto 2013, pp. 2695–2709. URL consultato il 12 dicembre 2022.
• (EN) Chi Ma, Oliver Tschauner, John R. Beckett, Yang Liu, George R. Rossman, Stanislav V. Sinogeikin, Jesse S. Smith e Lawrence A. Taylor, Ahrensite, γ-Fe₂SiO₄, a new shock-metamorphic mineral from the Tissint meteorite: Implications for the Tissint shock event on Mars, in Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 184, luglio 2016, pp. 240–256, DOI:10.1016/j.gca.2016.04.042.
• (EN) William E. Glassley, John A. Korstgård e Kai Sørensen, Further observations related to a possible occurrence of terrestrial ahrensite (PDF), in American Mineralogist, vol. 101, n. 10, ottobre 2016, pp. 2347–2350, DOI:10.2138/am-2016-5899. URL consultato il 12 dicembre 2022.