Petedunnite

Petedunnite
Classificazione Strunz	VIII/F.01-80
Formula chimica	CaZnSi2O6
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°; 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°;
Gruppo puntuale	2/m
Gruppo spaziale	C2/c (nº 14)
Proprietà fisiche
Colore	naturale: verde scuro, 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 ${\ce {^{[M2]}Ca\,^{[M1]}Zn\,^{[T]}Si_2O_6}}$ è l'analogo dello zinco del diopside ${\ce {(^{[M2]}Ca\,^{[M1]}Mg\,^{[T]}Si_2O_6)}}$ , dove ${\ce {[M2], [M1]}}$ e ${\ce {[T]}}$ sono le posizioni nella struttura del pirosseno.^[1]

La composizione della petedunnite della località tipo è:

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

Le deviazioni dalla composizione ideale sono dovute principalmente alle seguenti serie di cristalli misti. Da un lato, Zn²⁺ viene sostituito in posizione ${\ce {[M1]}}$ da Mn²⁺, Fe²⁺ e Mg²⁺, secondo le seguenti reazioni di scambio:

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

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

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

d'altra parte, Zn²⁺ è sostituito da sostituzioni accoppiate da Fe³⁺

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

${\ce {^{[M1]}Zn^{2+}\, + ^{[T]}Si^{4+}=\, ^{[M1]}Fe^{3+}\, + ^{[T]}Al^{3+}}}$ (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 (Si⁴⁺) occupa la posizione ${\ce {T}}$ , che è tetraedrica circondata da 4 ioni ossigeno, il calcio (Ca²⁺) occupa la posizione $\mathrm {M2}$ , che è ottaedrica circondata da 6 ossigeni, e lo zinco (Zn²⁺) occupa la posizione $\mathrm {M1}$ , anch'essa ottaedrica coordinata. Questo ottaedro $\mathrm {M1}$ 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 Zn²⁺ 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

^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ (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.
^ ^a ^b ^c ^d (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.
^ Charles Palache, The minerals of Franklin and Sterling Hill, Sussex County, New Jersey, in Professional Paper, vol. 180, 1937, pp. 61–64.
^ (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.
^ (EN) Tony Nikischer, Deceased: Pete J. Dunn, su mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy. URL consultato il 7 gennaio 2019.
^ (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).
^ ^a ^b (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.
^ ^a ^b (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.
^ (EN) Petedunnite with willemite, calcite, quartz and fluorapatite, su mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy. URL consultato il 16 maggio 2024.
^ (DE) Petedunnite, su mineralienatlas.de. URL consultato il 16 maggio 2024.
^ (EN) Petedunnite - Locality List, su mindat.org. URL consultato il 16 maggio 2024.

Altri progetti

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Collegamenti esterni

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

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[Essene_&_Peacor_1987-1] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ (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.

[Redhammer_&_Roth_2005-2] (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).

[Huber_et_al._2012-7] (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.

[Vanaeckera_et_al._2014-8] (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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