Petedunnite

Petedunnite
Classificazione Strunz	VIII/F.01-80
Formula chimica	CaZnSi2O6[1]
Proprietà cristallografiche
Sistema cristallino	monoclino
Parametri di cella	Minerale naturale: a = 9,82(3); b = 9,00(1); c = 5,27(2); α = 90°; β = 105,6(2)°; γ = 90°[1][2] Minerale sintetico: a = 9,7955(8) Å; b = 8,9781(8) Å; c = 5,251(6) Å; α = 90°; β = 106,033(7)°; γ = 90°[1][2]
Gruppo puntuale	2/m
Gruppo spaziale	C2/c (nº 14)
Proprietà fisiche
Colore	naturale: verde scuro,[1] sintetico: incolore
Si invita a seguire lo schema di Modello di voce – Minerale

La petedunnite è un minerale e un inosilicato molto raro del gruppo del pirosseno con la composizione chimica idealizzata CaZnSi₂O₆.

La petedunnite si forma in calcari metamorfici ricchi di zinco durante la reazione di cristalli misti diopside-edenbergite-johannsenite con un fluido ricco di zinco.[1]

Etimologia e storia

Già negli anni '30, i pirosseni ricchi di zinco sono stati descritti dai calcari metamorfici del deposito di zinco della miniera di Franklin vicino a Franklin nella contea di Sussex, nel New Jersey. Charles Palache ha documentato i ritrovamenti di egirina contenente zinco, una varietà di diopside contenente manganese, così come la jeffersonite, una varietà di diopside ricca di zinco, manganese e ferro.[3]

Più di 50 anni dopo, Pete J. Dunn scoprì un insolito clinopirosseno ricco di zinco nella miniera di Franklin e lo consegnò a Eric J. Essene e Donald R. Peacor dell'Università del Michigan per ulteriori analisi. Hanno confermato l'alto contenuto di zinco, sintetizzato l'analogo dello zinco del diopside (CaZnSi₂O₆) e hanno chiamato questo nuovo pirosseno in onore del suo scopritore Pete Dunn in riconoscimento del suo ampio lavoro sulla mineralogia dei depositi di ferro-zinco a Franklin, nel New Jersey.[1] Pete Dunn ha commentato la petedunnite come un minerale molto noioso.[4][5]

Classificazione

Nella classificazione strutturale dell'Associazione Mineralogica Internazionale (IMA), la petedunnite appartiene ai pirosseni di calcio (Ca-pirosseni) del gruppo del pirosseno, insieme ad augite, burnettite, davisite, diopside, esseneite, grossmanite, hedenbergite, johannsenite, kushiroite e tissintite.[6]

La 9ª edizione della sistematica minerale di Strunz, valida dal 2001 e finora utilizzata dall'IMA, classifica anche la petedunnite nella classe dei "silicati e germanati" e lì nella sottoclasse degli "inosilicati". Questa divisione è ulteriormente suddivisa in base al tipo di formazione della catena, in modo che il minerale sia classificato nella suddivisione "Inosilicati con catene singole di periodo 2, Si₂O₆; famiglia del pirosseno", dove insieme ad augite, diopside, esseneite, hedenbergite e johannsenite forma il "gruppo Ca-clinopirosseno, diopside" con il sistema nº 9.DA.15.

Nell'obsoleta ma ancora in uso 8ª edizione della sistematica dei minerali secondo Strunz, la petedunnite apparteneva alla classe dei minerali dei "silicati e germanati" e lì alla divisione dei "silicati a catena e silicati a bande (inosilicati)", dove viene elencata insieme a egirina, augite, esseneite, hedenbergite, giadeite, jervisite, johannsenite, kanoite, clinoenstatite, clinoferrosilite, cosmochloro, namansilite, natalyite, omfacite, pigeonite e spodumene, con le quali forma il "gruppo del pirosseno, sottogruppo clinopirosseni" con il sistema nº VIII/F.01.

La classificazione dei minerali di Dana, utilizzata principalmente nel mondo anglosassone, classifica la petedunnite nella classe dei "silicati e germanati" e lì nella divisione dei "minerali silicati a catena". Lo si trova insieme a diopside, hedenbergite, augite, johannsenite, esseneite e davisite nel gruppo dei "C2/c clinopirosseni (Ca-clinopirosseni)" con il sistema nº 65.01.03a all'interno della suddivisione "Silicati a catena: Catene semplici non ramificate, W=1 con catene P=2".

Chimica

La petedunnite con la composizione idealizzata ${\displaystyle {\ce {^{[M2]}Ca\,^{[M1]}Zn\,^{[T]}Si_2O_6}}}$ è l'analogo dello zinco del diopside ${\displaystyle {\ce {(^{[M2]}Ca\,^{[M1]}Mg\,^{[T]}Si_2O_6)}}}$, dove ${\displaystyle {\ce {[M2], [M1]}}}$ e ${\displaystyle {\ce {[T]}}}$ sono le posizioni nella struttura del pirosseno.[1]

La composizione della petedunnite della località tipo è:

• ${\displaystyle \mathrm {^{[M2]}(Ca_{0,92}Na_{0,06}Mn_{0,02}^{2+})\,^{[M1]}(Zn_{0,37}Mn_{0,18}^{2+}Fe_{0,19}^{2+}Fe_{0,12}^{3+}Mg_{0,14})^{[T]}(Si_{1,94}Al_{0,06})O_{6}} }$[1]

Le deviazioni dalla composizione ideale sono dovute principalmente alle seguenti serie di cristalli misti. Da un lato, Zn^2+ viene sostituito in posizione ${\displaystyle {\ce {[M1]}}}$ da Mn^2+, Fe^2+ e Mg^2+, secondo le seguenti reazioni di scambio:

• ${\displaystyle {\ce {^{[M1]}Zn =\, ^{[M1]}Mn^{2+}}}}$ (johannsenite),

  ${\displaystyle {\ce {^{[M1]}Zn =\, ^{[M1]}Fe^{2+}}}}$ (hedenbergite)

  ${\displaystyle {\ce {^{[M1]}Zn =\, ^{[M1]}Mg^{2+}}}}$ (diopside)[1]

d'altra parte, Zn^2+ è sostituito da sostituzioni accoppiate da Fe^3+

• ${\displaystyle {\ce {^{[M2]}Ca^{2+}\, + ^{[M1]}Zn^{2+}= \,^{[M2]}Na^{+}\, + ^{[M1]}Fe^{3+}}}}$ (egirina)

  ${\displaystyle {\ce {^{[M1]}Zn^{2+}\, + ^{[T]}Si^{4+}=\, ^{[M1]}Fe^{3+}\, + ^{[T]}Al^{3+}}}}$ (esseneite)[1]

Abito cristallino

La petedunnite cristallizza con simmetria monoclina nel gruppo spaziale C2/c (gruppo nº 15) con 4 unità di formula per cella unitaria. Il cristallo misto naturale della località tipo ha i parametri reticolari a = 9,82 Å, b = 9,00 Å, c = 5,27 Å e β = 105,6°.[1] I parametri reticolari dell'elemento terminale sintetico sono a = 9,7955 Å, b = 8,9781 Å, c = 5,251 Å e β = 106,033°[2]

La struttura è quella del clinopirosseno. Il silicio (Si^4+) occupa la posizione ${\displaystyle {\ce {T}}}$, che è tetraedrica circondata da 4 ioni ossigeno, il calcio (Ca^2+) occupa la posizione ${\displaystyle \mathrm {M2} }$, che è ottaedrica circondata da 6 ossigeni, e lo zinco (Zn^2+) occupa la posizione ${\displaystyle \mathrm {M1} }$, anch'essa ottaedrica coordinata. Questo ottaedro ${\displaystyle \mathrm {M1} }$ è fortemente distorto e lo zinco forma quattro legami corti (forti) e 2 più lunghi (deboli) con gli ioni di ossigeno circostanti. Ciò corrisponde alla forte preferenza di Zn^2+ per un ambiente tetraedrico con 4 anioni.[1][2]

Origine e giacitura

La petedunnite pura è stabile a pressioni medio-alte e si degrada al di sotto di ~6–10 kbar in willemite (Zn₂SiO₄), hardystonite (Ca₂ZnSi₂O₇) e quarzo (SiO₂) o al di sotto di ~650 °C in feldspato di zinco (CaZnSi₃O₈), willemite e hardystonite. I clinopirosseni naturali che si formano a pressione più bassa contengono solo piccole quantità di zinco.[7]

Il pirosseno contenente zinco si forma nelle rocce di silicato calcareo quando reagisce con soluzioni ricche di zinco o altri minerali di zinco come la sfalerite (ZnS), tipicamente nei depositi di skarn. Il metamorfismo di contatto, che porta alla formazione di skarn, avviene solitamente vicino alla superficie a bassa pressione. Il contenuto di zinco dei clinopirosseni formati in questo modo è basso. Solo alcuni di questi skarn sono stati alterati metamorficamente a pressioni superiori a 5 kbar, consentendo la formazione di pirosseni ricchi di petedunnite.[1][7]

D'altra parte, i pirosseni da scorie di metalli non ferrosi possono contenere il 50-60% di petedunnite.[8] Ciò dimostra che i pirosseni ricchi di zinco cristallizzano anche a 1 bar e non indicano necessariamente un'alta pressione durante la formazione.

Skarn

La località tipo di petedunnite è la miniera di Franklin vicino a Franklin nella contea di Sussex, nel New Jersey, ed è stata formata dalla reazione di cristalli misti diopside-edenbergite-johannsenite con un fluido ricco di zinco. Si trova insieme a willemite, quarzo, calcite e fluorapatite[9] e contiene inclusioni di willemite, calcite, genthelvite, granato, gahnite, albite, quarzo, galena, sfalerite, titanite e allanite.[1]

Altri eventi documentati includono il complesso di Nain nella penisola Labrador nella provincia di Terranova e Labrador, in Canada, e il complesso carbonatico di Magnet Cove nella contea di Hot Spring, in Arkansas (Stati Uniti).[10][11]

Scorie di metalli non ferrosi

I clinopirosseni contenenti zinco sono un componente primario delle scorie provenienti dalla fusione di minerali di piombo, argento e zinco e possono essere presenti insieme a willemite, hardystonite, zincite, wurtzite e franklinite.

Nell'area centrale delle scorie massicce provenienti da cumuli di scorie vicino a Pontgibaud nel Massiccio Centrale, in Francia, la petedunnite si trova insieme alla gahnite e alla willemite.[8]

Forma in cui si presenta in natura

La petedunnite forma aggregati verde scuro di piccoli cristalli di dimensioni inferiori a un millimetro.

Note

1. (EN) Eric J. Essene e Donald R. Peacor, Petedunnite (CaZnSi₂O₆), a new zinc clinopyroxene from Franklin, New Jersey, and phase equilibria for zincian pyroxenes (PDF), in American Mineralogist, vol. 72, 1987, pp. 157–166. URL consultato il 27 ottobre 2018.
2. (EN) Günther J. Redhammer e G. Roth, A comparison of the clinopyroxene compounds CaZnSi₂O₆ and CaZnGe₂O₆ (PDF), in Acta Crystallographica, C61, 2005, pp. i20–i22, DOI:10.1107/S0108270104033153. URL consultato il 16 maggio 2024.
3. Charles Palache, The minerals of Franklin and Sterling Hill, Sussex County, New Jersey, in Professional Paper, vol. 180, 1937, pp. 61–64.
4. (EN) Pete J. Dunn, Franklin and Sterling Hill, New Jersey : the world’s most magnificent mineral deposits (Teil 1 bis 5), 1ª ed., Franklin, The Franklin-Ogdensburg Mineralogical Society, 1995, pp. 1–755.
5. (EN) Tony Nikischer, Deceased: Pete J. Dunn, su mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy. URL consultato il 7 gennaio 2019.
6. (EN) Nobuo Morimoto, Nomenclature of Pyroxenes (PDF), in The Canadian Mineralogist, vol. 27, 1989, pp. 143–156. URL consultato il 16 maggio 2024 (archiviato il 14 aprile 2024).
7. (EN) Alexandra L. Huber, Soraya Heuss-Aßbichler, Karl Thomas Fehr e Geoffrey D. Bromiley, Petedunnite (CaZnSi₂O₆): Stability and phase relations in the system CaO-ZnO-SiO₂ (PDF), in American Mineralogist, vol. 97, 2012, pp. 739–749. URL consultato il 28 ottobre 2018.
8. (EN) Maxime Vanaeckera, Alexandr Courtin-Nomadea, Hubert Bril, Jacky Laureyns e Jean-François Lenain, Behavior of Zn-bearing phases in base metal slag from France and Poland: A mineralogical approach for environmental purposes, in Journal of Geochemical Exploration, vol. 136, 2014, pp. 1–13, DOI:10.1016/j.gexplo.2013.09.001.
9. (EN) Petedunnite with willemite, calcite, quartz and fluorapatite, su mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy. URL consultato il 16 maggio 2024.
10. (DE) Petedunnite, su mineralienatlas.de. URL consultato il 16 maggio 2024.
11. (EN) Petedunnite - Locality List, su mindat.org. URL consultato il 16 maggio 2024.

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Collegamenti esterni

• (EN) Petedunnite Mineral Data, su webmineral.com.