OLIVIN

3 Chương 6 HÓA HỌC TINH THỂ CỦA MỘT SỐ KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ 6.1. OLIVIN Hệ trực thoi (+) (−) (Mg,Fe)SiO 4 forsterit Mg 2 SiO 4 fayalit Fe 2 SiO 4 ễ mạng a = 4,75Å; b = 10,20Å c = 5,98Å a = 4,82Å; b = 10,48Å; c = 6,09Å Z = 4 Z = 4 Nhúm kh. gian Pbnm Pbnm Định hướng Np = y; Nm = z; Ng = x Np = y; Nm = z; Ng = x Mặt trục quang (001) (001) d hkl chớnh, Å 4,29 (10); 2,41 (8); 1,498 (7) 2,24 (7); 1,734 (8); Olivin (Mg,Fe) 2 SiO 4 là nhúm nesosilicat phổ biến, nhất là trong đá magma nhiệt độ cao. Nguyên tử oxy trong nesosilicat xếp chặt theo luật sáu phương …ABABAB… theo hướng [100]; khiến cho olivin có tỉ trọng và độ cứng tương đối cao, và có cát khai (010) và (100). Mặc dầu trong silicat nói chung, việc ion nhôm thay thế ion silic xảy ra phổ biến và dễ dàng, lượng thay thế này trong nesosilicat là thấp. (Mg,Fe)–olivin cú dung dịch cứng hoàn toàn giữa Mg 2 SiO 4 (forsterit) và Fe 2 SiO 4 (fayalit). Đại lượng d 130 có thể dùng để xác định thành phần trong loạt đồng hỡnh này (hỡnh 6.4). Một dóy đồng hỡnh liờn tục tương tự cũng quan sát được trong (Fe,Mn)– olivin. Thành phần của hầu hết các olivin (hỡnh 6.1) biểu diễn trờn hệ CaO–MgO–FeO–H 2 O. Loạt dung dịch cứng phổ biến nhất của hệ này là Fo–Fa. Tương đối hiếm là olivin thuộc cỏc loạt monticelit–kirschteinit và fayalit–tephroit Mn 2 SiO 4 . 6.1.1 Cấu trúc tinh thể Cơ sở của cấu trúc là luật xếp cầu sáu phương của anion oxy thành lớp theo (100). Các tứ diện SiO 4 không trùng hợp nhau, cấu trúc cho thấy chúng hướng đỉnh về hai phía đối nhau dọc theo [010] và nối với nhau bằng cation trung gian phối trí bát diện. Cấu trúc của olivin chủ yếu phụ thuộc vào kích thước và hoá trị của cation trung gian này (hình 6.2). Để so sánh có thể xem cấu trúc spinel (trang 104 và 105). 4 (Mg,Fe)–olivin có dung dịch cứng hoàn toàn giữa Mg 2 SiO 4 (forsterit) và Fe 2 SiO 4 (fayalit). Một dãy đồng hình liên tục tương tự cũng quan sát được trong (Fe,Mn)– olivin. Thành phần của hầu hết các olivin biểu diễn (hình 6.1) trên hệ CaO–MgO–FeO–H 2 O. Loạt dung dịch cứng phổ biến nhất của hệ này là Fo–Fa. Tương đối hiếm là olivin thuộc các loạt monticelit–kirschteinit và fayalit–tephroit Mn 2 SiO 4 . Sự phân bố của Fe 2+ và Mg 2+ trong vị trí M1 và M2 tuân theo một độ trật tự biến đổi, với một nghịch lí là cation sắt lớn nằm nhiều hơn tại bát diện M 1 nhỏ. Các bát diện này gắn với nhau qua cạnh, khiến khoảng cách caion – cation co rút; xuất hiện lực đẩy giữa chúng. Đối ứng, cạnh chung của các bát diện này trở nên ngắn lại, nơi đây thu hút thêm điện tích âm, gây biến dạng các đa diện (theo Papike J.J. và Cameron M., 1976, xem quy tắc Pauling, 4.2.1). Trong olivin calci, tức là monticelit CaMgSiO 4 , calci chiếm vị trí M2 và magnesi chiếm M1. Hình 6.2 Cấu trúc tinh thể của olivin Tại vùng áp suất tăng cao, olivin tiếp nhận cấu trúc chặt hơn của spinel. Nhiệt độ 1000°C và áp suất khoảng 140 kbar, ứng với độ sâu 300 đến 400 km, xảy ra biến đổi của Mg 2 SiO 4 sang cấu trúc loại spinel β. Từ pha β sang pha γ là biến đổi xảy ra ở khoảng 170 kbar và ở cùng nhiệt độ như trên. Trong khoảng độ sâu từ ∼250 đến 670km, các silicat tiếp nhận cấu trúc với phối trí bát diện của một phần silic. Các phản ứng xảy ra trong đới chuyển tiếp của manti có thể như sau ٭ : Mg VI Si IV O 3 → Mg VI 2 Si IV O 4 + Si VI O 2 enstatit olivin stishovit Mg VI 2 Si IV O 4 (olivin) → Mg VI Si 2 O 4 (spinel) Năm 1969 người ta đã thấy olivin (ringwoodit) có cấu trúc loại spinel trên mảnh thiên thạch. Trước đó phòng thí nghiệm của A.E. Ringwood, Trường ĐHQG Australia, Canberra, đã tổng hợp thành công olivin ấy với thành phần (Fe 0,7 Mg 0,3 ) 2 SiO 4 . Biến đổi pha từ α sang β giới hạn ở phạm vi thành phần với tỉ lệ Mg/(Mg+Fe) > 0,85. Tác dụng của áp suất cao đối với các dung dịch cứng olivin giàu sắt hơn thể hiện trên hình 6.3. ٭ Chữ số La Mã chỉ số phối trí của ion đứng trước. Stishovit có cấu trúc loại rutil, xem 4.3.2. Về spinel xem 6.13.6. 5 6.1.2 Đặc điểm hoá học Hình 6.3 Sơ đồ chuyển pha olivin–spinel trong hệ Mg 2 SiO 4 – Fe 2 SiO 4 ở nhiệt độ 800 o C và 1200 o C (theo Akimoto, S. et al, 1971) Hình 6.4 Tương quan của khoảng cách mặt mạng d 130 và thành phần trong dãy đồng hình forsterit–fayalit Thành phần của olivin biến đổi từ Mg 2 SiO 4 (forsterit) sang Fe 2 SiO 4 (fayalit) có sự trao đổi liên tục giữa Mg 2+ và Fe 2+ (bảng 6.1 và hình 6.1) trong cấu trúc. Tên các khoáng vật fayalit và forsterit lần lượt ứng với thành phần Fo0−10 và Fo90−100. Trung gian là các khoáng vật ferohortonolit Fo10−30, hortonolit Fo30−50, hialosiderit Fo50−70, chrysolit Fo70−90. Riêng olivin lấy từ lamproit Lai Châu (bảng 6.2), thì tên chrysolit của nó đã xác định bằng thành phần hoá học, hoàn toàn phù hợp các biến thể cùng loại của một số lamproit điển hình (West Kimberley, Leucit–Hills, Murcia–Almeria) chọn để đối sánh. Trong một số mẫu, olivin chiếm đến 25% thành phần khoáng vật (gồm olivin, diopsit, phlogopit và sanidin là thành tố chính). Bảng 6.1 Số liệu phân tích hoá của olivin Cấu tử 1 2 3 4 5 6 SiO 2 41,85 32,47 30,09 31,50 29,27 36,63 TiO 2 0,07 0,34 - 0,00 - 0,00 Al 2 O 3 0,00 0.02 0,00 0,04 - 0,07 Fe 2 O 3 - 0,18 - - - FeO 2,05 53,14 69,42 40,33 1,20 8,59 MnO 0,21 0,73 0,28 26,009 65,23 0,44 MgO 56,17 13,22 0,91 1,59 1,98 19,69 CaO 0,00 0,00 0,08 0,05 2,32 34,17 Tổng 100,35 100,10 100,78 99,66 100,00 99,61 Số ion tính trên 4 oxy Si 0,988 0,977 1,003 1,038 0,974 0,997 Al 0,000 0,001 0,000 0,001 - 0,002 6 Ti 0,001 0,007 - 0,000 - 0,000 Fe 3+ - 0.004 - - - - Mg 1,976 0,602 0,046 0,078 0,098 0,815 Fe 2+ 0,040 1,363 1,937 1,112 0,033 0,196 Mn 0,004 0,018 0,008 0,728 1,838 0,010 Ca 0,000 0,000 0,003 0,001 0,083 0,997 ∑ (trừ Si) 2,02 2,00 1,99 1,92 2,05 2,02 Thành phần nguyên tố chính ngoài silic Mg 98,0 30,3 2,3 4,0 5,0 74,9 Fe 2,0 68,7 97,3 58,0 1,7 19,2 Mn 0,0 1,0 0,4 38,0 93,3 0,9 1. Forsterite, serpentine. Douglas Creek. South Irland. New zealand (Cooper, A.F.,1976, J. Geol. Geophis. New Zealand, 19, 603-23). 2. Hortonolite, ferrodiorite, upper zone a Skaergaard intrusion. East Greenland (Vincent, E.A.,1964, Amst. Min.,49.805-6). 3. Fayalite, Gunflint Iron Formation. Minnesola- Ontario. USA (Floran,.R.J. & Papike, J.J., 1978. J. Petr., 19. 215-88). 4. Knebelite, metasomatized limestone. Blue Bell Mine. British Columbia.Canada (Mossman, D.J. & Pawson, D.J., 1976. Can. Min., 14.479-86). 5. Tephroite, Benallt Mine. Caernarvonshire. Wales. UK (Smith, W.C. etal., 1944. Min.Mag., 27. 33-46). 6. Monticellite, alnoite. Talnakh. USSR (Nikishov, K.N. et al,. 1978, Abstracts IMA XI Meeting, Novosibirsk. 56-7). Một số các tinh thể tự nhiên, nhất là olivin giàu sắt, có phần nhỏ sắt và magnesi bị mangan và calci thay thế. Nickel và chrom thường có mặt trong olivin giàu magnesi, riêng chrom thì có trong các phiến mỏng chromit phân rã từ dung dịch cứng. Tương tự, một số Fe 3+ cũng thường có mặt trong những hạt nhỏ magnetit mọc xen (xem lại 5.2.4) hoặc liên quan đến sản phẩm biến đổi do olivin bị oxy hoá. Một lượng nhỏ calci có trong phần lớn olivin (bình thường từ 0,0 đến 1,0% CaO). Phosphor gặp trong olivin dưới dạng nguyên tố vết (có thể đạt 400ppm), làm xuất hiện ô trống trong khoang tứ diện bằng thay thế sau: P +  ⇔ Si. Trong chrysolit Lai Châu sự có mặt của hai nguyên tố vết calci và nickel cùng sự biến thiên của chúng liên quan đế n hàm lượng các nguyên tố tạo đá chính, nhất là magnesi, là yếu tố đặc trưng cho olivin của lamproit (Scott, 1979; Jaques et al., Michell, 1986). Khảo sát vi thám trên một số hạt olivin phân đới (Trần Trọng Hoà và nnk, 1991) cho thấy từ trung tâm ra rìa hạt MgO giảm độ chứa của nó thì NiO giảm theo, trong khi đó CaO lại tăng hàm lượng. So sánh giá trị bán kính ion thì thấy nickel là nguyên tố tương thích, dễ dàng đi vào mạng tinh thể của olivin. Bảng 6.2 Số liệu hoá phân tích của olivin lấy trong đá lamproit Lai Châu [12] Cấu tử Nậm Hon Nậm Hon Cốc Pìa Simang Sin Cao Pìn Hồ 7 khang SiO 2 41,26 40,68 40,17 40,86 41,54 40,12 FeO 9,10 9,94 13,13 7,93 7,53 13,58 MgO 48,62 48,91 46,55 50,92 50,33 45,68 CaO 0,09 0,08 0,08 0,09 0,06 0,12 NiO 0,28 0,29 0,26 0,32 0,48 0,25 Σ 99,35 99,90 100,19 100,12 99,94 99,75 Số ion tính trên 4 oxy (do tác giả sách này tính thêm) Si 1,01 0,99 0,99 0,99 1,00 1,00 Fe 0,18 0,20 0,27 0,16 0,15 0,28 Mg 1,78 1,97 1,72 1,84 I,82 1,70 Ca 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Ni 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Thành phần (%) các cation chính (do tác giả sách này tính thêm) fe # 15,77 16,89 12,00 13,47 13,01 22,92 mg # 84,23 83,11 78,00 86,53 86,99 77,08 # fe : FeO / (FeO + MgO + MnO) mg: MgO / (FeO + MgO + MnO) (Mg,Fe)–olivin tạo dãy dung dịch cứng liên tục. Việc một ion bán kính lớn thay thế liên tục cho một ion bán kính nhỏ có tác dụng làm giảm nhiệt độ nóng chảy. Cation sắt có cùng hoá trị như magnesi, nhưng kích thước lớn hơn, nên nó có liên kết yếu hơn với oxy. Cùng với việc nó tham gia ngày càng nhiều vào cấu trúc, dung dịch trung gian lần lượt từ Fo sang Fa có nhiệt độ nóng chảy ngày càng thấp. Như vậy, hạt olivin đầu tiên tách khỏi thể lỏ ng (với thành phần cho trước) giàu Mg hơn so với hạt kết tinh muộn. Ion sắt ngày càng nhiều trong thể lỏng còn lại. Nhiệt hoà tan của forsterit và fayalit là hàm tuyến tính của thành phần đương lượng gam; điều này cho thấy nhiệt thay thế đồng hình bằng không và sự cân bằng nhiệt hoàn hảo được duy trì trong quá trình sắt thế chân magnesi. Olivin rất mẫn cảm với biến đổi nhiệt dịch, với tác dụng phong hoá và biến chất sơ khai. Sả n phẩm của quá trình khá đa dạng, bao gồm serpentin và hỗn hợp của idingsit, bowlingit và chlorophacid. Idingsit nâu đỏ gồm smectit, chlorit và goethit/hematit. Cơ chế biến đổi có sự khuếch tán ion hydro vào cấu trúc olivin. Tại đó, chúng gắn kết nhất thời với ion oxy, khiến cho Mg, Fe 2+ và Si tách khỏi vị trí của chúng, mở đường cho Fe 3+ , Al và Ca vào thay thế. Bowlingit là sản phẩm xanh lục gồm smectit–chlorit cùng với serpentin và một ít talc, mica và thạch anh. Tương quan giữa idingsit và bowlingit phụ thuộc chủ yếu vào trạng thái oxy hoá của sắt (sản phẩm xanh lục biến thành sản phẩm nâu đỏ khi bị đốt trong không khí ở 600°C). Chlorophacid không khác idingsit mấy, nhiều màu hơn, chứa ít Fe 3+ và nhiều Fe 2+ hơn. Thành phần của nó có chlorit, smectit, goethit và calcit. Serpentin hoá là dạng biến đổi rộng rãi nhất của olivin và là quá trình biến chất phổ biến nhất của các đá giàu olivin (dunit và peridotit). Sản phẩm biến đổi chính, nói riêng của olivin 8 giàu Mg, là ba biến thể đa hình của serpentin (lizardit, chrisotil và antigorit), cùng với brucit, talc và carbonat. Quá trình serpentin hoá có thể biểu diễn bằng các phản ứng: 2Mg 2 SiO 4 + 3H 2 O → Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 + Mg(OH) 2 forsterit serpentin brucit 3Mg 2 SiO 4 + 4H 2 O + SiO 2 → 2Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 Phản ứng ngược đã tiến hành bằng thực nghiệm ở điều kiện nhiệt độ và áp suất lần lượt là 375 và 425°, 2 và 6kbar. Nếu CO 2 tham gia phản ứng thì talc và magnesit có thể hình thành: 2Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 + 3CO 2 → Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 + 3MgCO 3 + 3H 2 O và xa hơn, phản ứng serpentin hoá có thể như sau: 6Mg 2 SiO 4 + Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 + 9H 2 O → 5Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 6.2. GRANAT Hệ lập phương. Nhóm không gian Ia3d. Z = 8. d hkl chính của pyrop : 2,89 (8); 2,58 (9); 1,598 (9); 1,542 (10); 1,070 (8). Khó tan trong HF, trừ hydrogrosular. Khoáng vật nhóm granat rất đặc trưng cho đá biến chất, nhưng cũng bắt gặp trong một số đá magma và trong vụn trầm tích. 6.2.1. Cấu trúc tinh thể Ô mạng cơ sở của granat chứa tám đơn vị công thức X 3 Y 2 Z 3 O 12 . Công thức hóa học a(Å) Pyrop Mg 3 Al 2 Si 3 O 12 11,459 Almandin Fe 3 Al 2 Si 3 O 12 11,526 Spesartin Mn 3 Al 2 Si 3 O 12 11,621 Grosular Ca 3 Al 2 Si 3 O 12 11,851 Andradit Ca 3 Fe 2 Si 3 O 12 11,996 Uvarovit Ca 3 Cr 2 Si 3 O 12 11,996 Hydrogrosular Ca 3 Al 2 Si 2 O 8 (SiO 4 ) 1–m (OH) 4m 11,85 ÷ 12,16 Cấu trúc tinh thể gồm các tứ diện ZO 4 và các bát diện YO 6 xen kẽ, nối với nhau qua đỉnh tạo nên khung đẳng thước (hình 6.5). Bên trong có các hình phối trí dạng lập phương XO 8 . Hình này có thể mô tả là gồm 12 mặt tam giác. Độ dài a của cạnh ô mạng là một trong đặc số giúp xác định tên của khoáng vật granat: a(Å) = 9,04 + 1,61r(X) + 1,89r(Y) trong đó r(Y) và r(Y) là bán kính trung bình của cation X và Y. 9 Granat bộc lộ năng lực kết tinh mạnh. Dạng quen thường gặp nhất là khối mười hai mặt thoi (hình 6.6, phía trên). Phía phải là hình ghép giữa nó và hình tám mặt ba tứ giác (bên trái). Hình cho thấy quan hệ giữa hình thái tinh thể granat và thành phần của chúng. Phần lớn các granat sinh ra từ quá trình biến chất đều là dung dịch cứng của bốn khoáng vật almandin, pyrop, grosular và spesartin (hình 6.7). Tất cả các trao đổi này đều xảy ra trong vị trí X phối trí 8. Những thay thế trong granat đều tương đối hoàn hảo, trừ những trao đổi liên quan tới Ca: CaFe −1 , CaMg −1, CaMn −1 . Các dung dịch cứng almandin – spesartin với lượng nhỏ pyrop và grosular thường bắt gặp trong đá phiến biến chất cấp thấp và trung bình. Pyrop thường có trong sản phẩm biến chất áp suất cao, nhất là trong tướng eclogit. Grosular và andradit phổ biến trong silicat calci (trong môi trường giàu calci). 6.2.2. Đặc điểm hoá học Vị trí X trong công thức tổng quát do cation hoá trị hai lớn hơn chiếm giữ, vị trí Y dành cho các cation hóa trị ba nhỏ hơn. Từ sự phân dị trong vị trí X, granat phân làm hai nhóm: – pyralspit là granat vắng calci, thay vào đó là các cation hóa trị hai là magnesi, sắt, mangan. – ugrandit là granat chứa calci. Pyralspit Ugrandit Pyrop Mg 3 Al 2 Si 3 O 12 Uvarovit Ca 3 Cr 2 Si 3 O 12 Almandin Fe 3 Al 2 Si 3 O 12 Grosular Ca 3 Al 2 Si 3 O 12 Spesartin Mn 3 Al 2 Si 3 O 12 Andradit Ca 3 Fe 2 Si 3 O 12 Hình 6.5. Cấu trúc tinh thể granat chiếu trên mặt (001) 10 Nếu chỉ nhìn nhận đơn thuần lí thuyết thì nhóm granat có thể có tới 16 khoáng vật. Bởi vì, một trong bốn kim loại hoá trị hai Ca, Mg, Fe và Mn kết hợp với bốn kim loại hoá trị ba Al, Fe, Mn và Cr (mỗi cặp cation ấy lại kết hợp với Si phối trí tứ diện). Một số tổ hợp đã đề cập ở trên; một số khác ít gặp trong tự nhiên. Knoringit Mg 3 Cr 2 Si 3 O 12 hiện được công nhận là thành phần quan trọng của một số granat trong kimberlit. Sự thay thế đồng hình xảy ra rộng rãi trong nhóm pyralspit cũng như trong ugrandit, nhưng giữa hai nhóm chỉ có dung dịch cứng ở mức hạn chế. Trong số cation hoá trị ba, nhôm có mặt trong granat nhiều nhất, thế chân nó là sắt và crom. Đây cũng là căn cứ để phân nhóm granat theo cách khác: Granat nhôm Granat sắt Granat crom Pyrop Almandin Andradit Uvarovit Spesartin Grosular Bảng 6.3 Số liệu hoá phân tích của granat 1 2 3 4 5 6 SiO 2 41,33 36,7 36,34 38,96 36,48 36,77 TiO 2 0,28 0,75 0,10 0,71 0,50 - Al 2 O 3 21,83 21,4 20,25 19,93 6,80 8,36 Cr 2 O 3 1,73 - - - 13,72 Fe 2 O 3 1,44 - 0,92 3,43 21,94 5,85 FeO 9,00 29,9 7,30 3,25 3,33 - MnO 0,44 1,14 34,51 0,03 0,56 0,22 MgO 19,60 0,90 1,31 0,00 0,27 CaO 4,40 9,02 0,44 32,52 30,22 34,56 Tổng 100,05 99,81 99,86 100,14 99,94 99,75 11 Số ion tính trên 24 oxy Ion 1 2 3 4 5 6 ∑ Si 5,919 5,882 5,981 5,918 5,986 5,923 Al 0,081 0,118 0,019 0,082 0,014 0,077 ∑ ≈ 6 Al 3,604 3,925 3,909 3,486 1,311 1,510 Cr 0,196 - - - - 1,747 Fe 3+ 0,155 - 0,114 0,392 2,709 0,709 Ti 0,030 0,090 0,012 0,081 0,062 - ∑ ≈ 4 Mg 4,184 0,215 - 0,297 - 0,065 Fe 2+ 1,078 4,008 1,005 0,413 0,457 - Mn 0,053 0,155 4,811 0,004 0,078 0,030 Ca 0,675 1,549 0,078 5,293 5,313 5,965 ∑ ≈ 6 Thành phần (% mol) các khoáng vật chính 1 2 3 4 5 6 Almandin 17,4 67,4 17,1 5,8 7,8 - Andradit 3,4 - 1,3 9,5 69,5 18,0 Grosular 2,5 26,3 - 79,2 21,4 36,2 Pyrop 70,4 3,7 - 5,0 - 1,1 Schorlomit 0,5 - - 0,4 - - Spesartin 0,9 2,6 81,6 0,1 1,3 0,5 Uvarovit 4,9 - - - - 44,2 Pyrope, garnet-peridotite xenolith in kimberlite pipe. Matsoku. Lesotho, southern Africa (Carswell, D.A. & Dawson, J.B., 1970, Contr. Min. Petr., 25. 163-84). Almandine, chlorit-phengite-biotit-garnet-albit-quartz schist. Dora-Maira massif, western Italian Alps (Chatterjec, N.D., 1971, Neues Jahrb. Min., 114. 181-215). Spessartine, single crystal in green mica, Benson no 4 Pegmatit, north Mtoko region. Zimbabwe (Hornung, G. & Knorring, O. von, 1962. Trans. Geol. Soc. South Africa. 65. 153- 80). Reddish yellow grossular, crystalline limestone, Liconi, Val d′Aosta. Itali (Sanero. E., 1935. Periodico Min. Roma, 6,213-20). Andradite, hedenbergite-garnet-epidote-plagioclas skarn. Hallinmọki borchole, Virtasalmiarea, eastern Finland (Hivọrinen, L., 1969, Bull. Comm. Gộol. Finlande. 240. 82 pp. Includes Na 2 O 0,03, K 2 O0,02, H 2 O 0,06). Uvarovite, quartz- albite- prehnite- uvarovite- pyrrotite, contact zone with nordmakite, Kalkoven, Grua, north of Oslo, Norway (Prestvik, T., 1974, Norsk. Geol. Tidsskr., 54. 177- 82). 12 Nhóm tứ diện (OH) 4 cũng có thể thay thế cho tứ diện SiO 4 (có thể coi như 4H + thay thế cho Si 4+ ) trong hydrogranat như hydrogrosular Ca 3 Al 2 Si 2 O 8 (SiO 4 ) 1–m (OH) 4m với m nằm trong khoảng từ 0 đến 1. Khoáng vật chứa tới 8,5% H 2 O. Cation Ti 4+ có thể nằm vào vị trí Y, kèm theo đó là sự thay thế của Na cho Ca trong vị trí X, cho melanit màu đen. Trong granat có thể có những thay thế đồng hình như P thay Si, Ti thay Al hay Fe 3+ . Trong hydrogranat, nhóm SiO 4 có thể do 4(OH) thay thế với vị trí Si bỏ trống. Số liệu hoá phân tích của 6 granat điển hình trình bày trên bảng 6.3. Granat pyrop điển hình chứa trong đá biến chất cao chỉ có 40 ÷ 70%, ít khi chứa hơn 80% công thức này. Chúng thường chứa cả almandin và grosular. Pyrop với 3 ÷ 8% Cr 2 O 3 là biến thể mang tên chrom–pyrop, màu tím phớt lục hay màu tía đặc trưng, cộng sinh phổ biến của chúng là với kimberlit chứa kim cương. Almandin là dạng phổ biến nhất trong nhóm granat. Nó thường chứa một lượng đáng kể cả pyrop lẫn spesartin, có thể có không ít grosular. Đá phiến granat mica thuộc biến chất khu vực chứa granat thành phần tiêu biểu, có thể là Alm 66 Gro 25 Py 5 Sp 4 . Thoạt nhìn, nhiều hạt almandin đồng nhất về màu sắc, nhưng chúng lại phân đới về hoá học: almandin sản phẩm của biến chất khu vực có thể cho thấy phần nhân giàu mangan, phần rìa giàu sắt. Trong những trường hợp khác, phần nhân giàu calci và mangan, ở riềm thì giàu sắt và magnesi hơn. Chlorit là sản phẩm biến đổi phổ biến của almandin. Spesartin có một khoảng biến thiên rộng về thành phần từ khoảng 97% công thức spesartin tr ở xuống. Almandin là thành phần thay thế chính, nhưng một lượng đáng kể grosular cũng gặp ở đó. Trong điều kiện áp suất trung bình hai thành phần này thay thế liên tục cho nhau. Về mặt địa hoá, ytri và mangan là hai nguyên tố song hành, cho nên spesartin có thể chứa tới hơn 2% Y 2 O 3 . Quá trình biến đổi và oxy hóa bề mặt làm xuất hiện hỗn hợp màu đen của các oxit và hydroxit mangan. Grosular có thể gặp ở dạng thành phần thuần nhất; mặc dầu vậy, andradit có ở đây và tạo thành loạt đồng hình liên tục. Nhiều granat xanh lục do chrom được gọi là uvarovit, trong thực tế hàm lượng chrom tương đối nhỏ và chúng được gọi là Cr-grosular. Mặc dầu giữa grosular và hydrogrosular tồn tại loạt đồng hình, không thể khẳng đị nh rằng grosular, sản phẩm của biến chất nhiệt, có chứa lượng nước đáng kể. Andradit khá phổ biến với độ tinh Hình 6.7. Thành phần của granat biến đổi theo các vectơ trao đổi chính . IV O 4 + Si VI O 2 enstatit olivin stishovit Mg VI 2 Si IV O 4 (olivin) → Mg VI Si 2 O 4 (spinel) Năm 1969 người ta đã thấy olivin (ringwoodit) có cấu trúc. mẫu, olivin chiếm đến 25% thành phần khoáng vật (gồm olivin, diopsit, phlogopit và sanidin là thành tố chính). Bảng 6.1 Số liệu phân tích hoá của olivin