Pyroxenes são o grupo mais significativo e abundante de silicatos ferromagnesianos formadores de rochas. Eles são encontrados em quase todas as variedades de rochas ígneas e ocorrem em rochas de composições muito diferentes formadas sob condições de metamorfismo regional e de contato. O nome piroxeno é derivado do grego piro, que significa “fogo”, e xenos, que significa “estranho”, e foi dado por Haüy aos cristais esverdeados encontrados em muitas lavas que ele considerou terem sido acidentalmente incluídos ali.
A composição química dos minerais do grupo do piroxeno pode ser expressa pela fórmula geral:

XYZ2O6

em que X = Na+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Li+; Y = Mn2+, Fe2+, Mg2+, Fe3+, Al3+, Cr3+, Ti4+; e Z= Si4+, Al3+. A gama de possíveis substituições químicas no piroxeno é limitada pelas dimensões dos locais disponíveis na estrutura e pela carga dos catiões substitutos. Os locais de catiões X em geral são maiores do que os locais de catiões Y. Uma extensa substituição atômica ocorre entre as composições ideais do membro final. A maioria dos piroxenos tem apenas uma substituição limitada de alumínio por silício no local Z (tetraédrico). Quando um íon substituto difere em carga, a neutralidade elétrica é mantida por substituições acopladas. Por exemplo, o par composto por Na+ e Al3+ substitui 2Mg2+.
Os piroxenos mais comuns podem ser representados como parte do sistema químico CaSiO3 (wollastonite, uma piroxenoide), MgSiO3 (enstatite), e FeSiO3 (ferrosilite). (Fig.1). Como não existem piroxenos verdadeiros com teor de cálcio maior que o da união diopside-hedenbergite, a parte deste sistema abaixo desta união é conhecida como quadrilátero do piroxeno.

Fig.1Diagrama de Composição Ternária para Piroxenos.

Existe substituição completa entre enstatite (Mg2Si2O6) e ferrosilite (Fe2Si2O6), e existe solução sólida completa de ferro para magnésio entre o diopside (CaMgSi2O6) e o hedenbergite (CaFeSi2O6). Augite, augite subcálcico e pombos encontram-se no interior do quadrilátero piroxeno. Composicionalmente, o auge está relacionado com membros da série diopside-hedenbergite com substituição limitada de Na+ para Ca2+, Al3+ para Mg2+ e Fe2+, e Al3+ para Si4+ no sítio Z (tetraédrico). Augites com alumínio ou sódio substancial não podem ser estritamente representados no plano quadrilátero. A pombinite monoclínica engloba um campo de solução sólida de magnésio-ferro com um teor de cálcio ligeiramente superior ao da série de enstatite-orto-ferrosilite ortopédica.
Substituições acopladas envolvendo Na+, Li+, ou Al3+ para Mg2+ na estrutura de enstatite produzem piroxenos que se encontram fora do campo de composição quadrilateral. A substituição acoplada de Na+ e Al3+ por 2Mg2+ em enstatite produz o piroxeno jadeite. A substituição acoplada de Na+ e Fe3+ por 2Mg2+ produz o piroxeno aegirina (acmite). A substituição de Li+ e Al3+ por 2Mg2+ produz o espodumeno. A substituição de Al3+ por Mg2+ e Al3+ por Si4+ rende o componente tschermakite ideal MgAlSiAlO6. Outros piroxenos menos comuns com composições fora do quadrilátero do piroxeno incluem johannsenite , e kosmochlor (ureyite) . Johannsenita envolve a substituição de manganês por ferro em hedenbergite. Kosmoclor tem cromo (Cr) no lugar de ferro ou alumínio em um piroxeno sódico.

Em altas temperaturas, os piroxenos têm campos mais extensos de solução sólida do que nas mais baixas. Consequentemente, à medida que as temperaturas diminuem, o piroxeno ajusta a sua composição no estado sólido, exsolvendo uma fase separada na forma de lamelas dentro do grão hospedeiro do piroxeno. As lamelas são exsolvidas ao longo de direções cristalográficas específicas, produzindo intercrescências orientadas com textura paralela e espinha de arenque. Existem cinco combinações principais de pares de exsolução: (1) autita com lamelas de enstatite, (2) autita com lamelas de pombos, (3) autita com ambas as lamelas de pombos e de enstatite, (4) pombos com lamelas de autita, e (5) enstatite com lamelas de autita.
Os piroxenos diferem compositionalmente dos anfibólios em dois aspectos principais. Os piroxenos não contêm água essencial sob a forma de hidroxilos na sua estrutura, enquanto que os anfibólios são considerados silicatos hidratados. A segunda diferença química chave entre os dois é a presença do local A nos anfibólios que contém os grandes elementos alcalinos, tipicamente sódio e por vezes potássio; os piroxenos não têm um local equivalente que possa acomodar potássio.
EstruturaO grupo dos piroxenos inclui minerais que se formam tanto no sistema de cristais ortopédicos como monoclínicos. Os piroxenos ortoptopombicos são chamados de orthopyroxenes, e os piroxenos monoclínicos são chamados de clinopyroxenes. A característica essencial de todas as estruturas do piroxeno é a ligação dos tetraedros de silício-oxigênio (SiO4), compartilhando dois dos quatro cantos para formar cadeias contínuas. As cadeias, que se estendem indefinidamente paralelamente ao eixo c-cristalográfico, têm a composição de (Si2O6) (Fig.2). Uma distância de repetição de aproximadamente 5,3 Å ao longo do comprimento da cadeia define o eixo c da célula da unidade. As cadeias Si2O6 são ligadas a uma camada de bandas catiônicas coordenadas octahedralmente que também se estendem paralelamente ao eixo c.

Fig.2: diagrama esquemático da estrutura do piroxeno de cadeia única. Onde dois tetraedros se tocam, eles compartilham um íon de oxigênio. Da Wikipedia

As tiras octaedrais consistem em octaedros M1 e M2 ensanduichados entre duas cadeias tetraedrais opostas. Os locais M1 são ocupados por cátions menores, como magnésio, ferro, alumínio e manganês, que são coordenados a seis átomos de oxigênio para formar um octaedro regular. Nos piroxenos monoclínicos, o sítio M2 é um grande poliedro irregular ocupado pelos maiores catiões de cálcio e sódio, que estão em coordenação octogonal. Nos piroxenos ortopédicos de baixo cálcio, o M2 contém magnésio e ferro, e o poliedro assume uma forma octaédrica mais regular. A tira catiónica M1 está ligada a átomos de oxigénio de duas cadeias tetraédricas opostas (Fig.3). Juntas, estas formam uma faixa tetraédrico-octaédrico-tetraédrica (t-o-t). Uma projeção esquemática da estrutura do piroxeno perpendicular ao eixo c e a relação da clivagem do piroxeno com as tiras t-o-t ou vigas I é mostrada na Fig. 3.

Fig.3: Projeção esquemática da estrutura do piroxeno monoclínico perpendicular ao eixo c. As tiras T-O-T, chamadas vigas I, têm ligações muito fortes que resistem à quebra e produzem a típica clivagem de piroxenos (linhas tracejadas) próxima de 90°.

Em secções finas, os piroxenos monoclínicos distinguem-se por duas direcções de clivagem a aproximadamente 87° e 93°, secções basais de oito lados, e cor castanha clara ou verde. Os piroxenos ortopédicos diferem dos piroxenos monoclínicos por possuírem extinção paralela.

Bibliografia

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