Olivina
Ortorombico
(Mg, Fe)2[SiO4]
L'olivina è un nesosilicato ferromagnesiaco che si ritrova nelle rocce mafiche e ultramafiche che costituiscono la crosta terrestre. È inoltre il minerale più abbondante del mantello terrestre, dove va a costituire più del 50% del mantello superiore. Il nome 'olivina' denota il suo distintivo colore verde oliva/bottiglia fino a giallastro e fu coniato nel 1789 da Abraham Gottlob Werner, andanso a sostituire molti altri nomi usati all'epoca, come smaragdus e beryllos (Plinio, 79) e crisolite (Johan Gottschalk Wallerius, 1747) [Mindat].
Struttura e chimica
I membri del gruppo dell’olivina sono nesosilicati, la cui struttura cristallina è caratterizzata da tetraedri SiO4 isolati circondati da siti ottaedrici M che contengono i cationi (Mg,Fe)2+ , ciascuno circondato da sei ossigeni. I tetraedri SiO4 si alternano all’interno della struttura, puntando alternativamente verso l’alto e verso il basso perpendicolarmente all’asse c lungo l’asse a. I siti M sono distinti in siti ottaedrici regolari (M1e siti ottaedrici distorti leggermente più grandi (M2). I siti M vanno a costituire lunghe catene di ottaedri allungate parallelamente a c. Ciascun atomo di ossigeno nella struttura è legato a un atomo di Si e tre cationi dei siti M.

Parlando in senso stretto, le olivine rappresentano una soluzione solida tra la forsterite (Fo: Mg2SiO4; battezzata in onore di Adolarius Jacob Forster) e la fayalite (Fa: Fe2SiO4; il cui nome deriva dall’isola di Fayal, nelle Azzorre). La forsterite e la fayalite formano una soluzione solida completa, guidata dalla sostituzione di Fe e Mg nei siti ottaedrici. Il Fe2+ mostra una piccola predilezione per il sito M1 . Questa soluzione solida viene comunemente indicata usando le % degli estremi della soluzione. Per esempio, un’olivina con 30% di forsterite e 70% di fayalite si può indicare come Fo30, Fa70, o Fo30Fa70. Similmente alla serie del plagioclasio , sono stati proposti diversi nomi per gli intervalli composizionali dell'olivina (crisolite, hyalosiderite, ortonolitee ferrortonolite; vedi figura). Tuttavia, questi nomi sono usati solo raramente.
Le olivine naturali mostrano una limitata sostituzione di (Fe, Mg) per Ca, per via del più grande raggio ionico del Ca che non gli permette di entrare agevolmente nelle strutture della forsterite e della fayalite. Le olivine calciche, monticellite (CaMgSiO4), kirschteinite (FeMgSiO4) e larnite (Ca2SiO4), hanno parametri di cella più grandi rispetto alle olivine ferromagnesiache, che permettono loro di accomodare il catione Ca nella loro struttura. Le olivine calciche sono molto rare e, in natura, si ritrovano come accessori in rocce sottosature in silice ricche in calcio (es: carbonatiti) e in rocce metasomatiche e skarn derivanti da calcari impuri. Altri cationi presenti nella forsterite-fayalite sono Mn, Cr, Ni e Fe3+. Il Cr si può a volte trovare come lamelle di cromite all’interno dell’olivina.



La varietà gemma dell'olivina: il peridoto. Notare l'abito prismatico tozzo. Dimensioni: 3.4 x 2.5 x 1.9 cm. Località: Valle di Naran-Kagan, Kohistan, Pakistan. Foto di Robert M. Lavinsky.
Proprietà
Abito: prismatico, tabulare, tozzo, a forma di 'barilotto'
Durezza: 6.5 – 7
Densità: 3.2 (forsterite) – 4.4 (fayalite) g/cm3
Sfaldatura: {010} scarsa, {100} molto scarsa
Geminazione: {011}, {012}, {031}
Colore: verde oliva, verde, giallo-verdastro, giallo-ambra
Lucentezza: vitrea
Struscio: incolore
Alterazione: serpentino, iddingsite, bowlingite, clorofaeite
In sezione sottile...
α(//b): 1.635 (forsterite) – 1.827 (fayalite)
β(//c): 1.651 (forsterite) – 1.869 (fayalite)
γ(//a): 1.670 (forsterite) – 1.879 (fayalite)
2Vγ: 82° (forsterite) – 134° (fayalite)
Colore: incolore (forsterite) fino a giallo chiaro (fayalite)
Pleocroismo: assente (forsterite); α = γ giallo chiaro a β giallo arancio, rosso bruno (fayalite)
Birifrangenza (δ): 0.035-0.052 (alti colori di interferenza, più alti nella fayalite)
Rilievo: alto
Segno ottico: + o -
[Mindat]
[HoM – forsterite]
[HoM – fayalite]

Caratteristiche di terreno

L'olivina fresca sul terreno può essere identificata sulla base del (1) suo caratteristico abito tozzo con sezioni a sei o otto lati, a 'barilotto, (2) distintivo colore verde bottiglia/giallastro trasparente e (3) lucentezza vitrea, simile al quarzo. Tuttavia, l'olivina è molto suscettibile all'alterazione e si ossida facilmente, venendo sostituita da misture di minerali dai colori opachi neri, verdi o rossastri. L'olivina alterata è ancora relativamente facile da distinguere da altri minerali mafici come il pirosseno o l'anfibolo, perché non presenta alcuna sfaldatura ben visibile né lucentezza metallica.





L'olivina in sezione sottile
La forsterite magnesiaca, il tipo di olivina più comune in natura, mostra rilievo elevato ed appare incolore a N//. L'abito tipico dell'olivina è piuttosto tozzo e le sezioni a barilotto a sei o otto lati sono piuttosto comuni. Tuttavia, in alcune rocce vulcaniche l'olivina può formare cristalli prismatici o anche aciculari (granuli scheletrici come l'olivina spinifex). L'olivina può mostrare dei sistemi di sfaldatura imperfetti orientati parallelamente a (010) [paralleli all'asse lungo dei 'barilotti'] e, meno comunemente, un secondo sistema di sfaldature poco discernibili lungo (100), praticamente delle fratture imperfette.
A NX, l'olivina mostra colori di interferenza alti del terzo ordine. Lungo la serie forsterite-fayalite, gli indici di rifrazione, la birifrangenza e il rilievo aumentano di pari passo con il contenuto di Fe. L'olivina fayalitica appare gialla chiara e pleocroica (colori dal giallo all'arancio).
L'alterazione dell'olivina è comune. L'olivina si può alterare in serpentino o aggregati di minerali che appaiono rossastri (iddingsite, clorofaeite) o verdastri (bowlingite) in sezione sottile [maggiori dettagli in basso in questa pagina].



Cristalli tondaggianti di olivina (alto rilievo a N//, alti colori di interferenza a NX) e cromite (opachi) circondati da una pasta di fondo di calcite (alti colori di interferenza sul grigio a NX). Kimberlite da Bloemfontein, Sudafrica. Larghezza: 7 mm. Foto © Alessandro Da Mommio (alexstrekeisen.it).




Alterazione dell'olivina
L'olivina è molto suscettibile all'alterazione idrotermale e alla degradazione di superficie e viene facilmente sostituita da fillosilicati, ossidi e idrossidi. Durante il metamorfismo di fondo oceanico, l'olivina si altera comunemente in serpentino e brucite, così come in talco e vari carbonati. Alcuni prodotti di alterazione distintivi dell'olivina sono detti l'iddingsite, la bowlingite e la clorofaeite. Questi non sono minerali, ma piuttosto aggregati di prodotti di alterazione che vanno a formare comunemente degli pseudomorfi sull'olivina.
Iddingsite: sostituzione bruno rossastra dell'olivina costituita da smectite, clorite, goethite ed ematite.
Bowlingite: alterazione verdastra dell'olivina formata da smectite, clorite, serpentino, talco, mica bianca e quarzo.
Clorofaeite: simile all'iddingsite ma dalla colorazione variabile e contenente meno Fe3+.



Tessitura mesh: relitti di olivina (alto rilievo a N//, alti colori di interferenza a NX) in continuità ottica sono circondati da serpentino fibroso (trasparente a N//, grigio a NX). Larghezza: 2 mm. Foto © Alessandro Da Mommio.



Alterazione in iddingsite (arancio/rossastra) su bordo di olivina. Larghezza: 2 mm. Foto © Alessandro Da Mommio.



Cristallo di olivina completamente sostituito da bowlingite (pseudomorfosato). La bowlingite appare verdastra a N// e mostra alti colori di interferenza a NX. Larghezza: 2 mm. Foto © Alessandro Da Mommio.
Ritrovamento
L'olivina è il costituente principale delle peridotiti, dove si ritrova con una composizione forsteritica. Le duniti sono un sottogruppo di peridotiti costituite quasi interamente (più del 90%) da olivina. L'olivina è presente anche in una vasta gamma di rocce ignee mafiche e ultramafiche, come cumuliti, kimberliti, gabbri, basalti e komatiiti. L'olivina ricca in Mg è incompatibile con il quarzo e, in presenza di sufficiente silice, i magmi producono pirosseni. Al contrario, l'olivina ricca in Fe (fayalite) è stabile in presenza di quarzo e si può ritrovare in rocce alcaline ricche in Fe a composizione granitica e sienitica e nelle loro controparti vulcaniche.
L'olivina viene sostituita comunemente da serpentino durante il metamorfismo di fondo oceanico delle peridotiti, che reagiscono con fluidi idrotermali nelle dorsali medie oceaniche andando a produrre serpentiniti. Le serpentiniti possono reagire nuovamente per formare olivina se raggiungono condizioni di temperatura e pressioni sufficienti durante un successivo evento metamorfico: questo può avvenire sia in zone di subduzione che in contesti orogenici. L'olivina si può inoltre formare durante il metamorfismo di alta temperatura di carbonati impuri e rocce ultramafiche a carbonati, da reazioni fra quarzo e anfibolo o che coinvolgono la decarbonatazione di magnesite o dolomite. La fayalite si può formare in modo simile, dalla reazione fra quarzo e carbonati ricchi in Fe (siderite, ankerite).
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Risorse
An introduction to the Rock-Forming Minerals. Deer, Howie & Zussmann.
Optical Mineralogy: Principles & Practice. Gribble & Hall.
Transmitted Light Microscopy of Rock-Forming Minerals: An Introduction to Optical Mineralogy (Springer Textbooks in Earth Sciences, Geography and Environment). Schmidt.
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