โอลิวีน แร่ซิลิเกตสำคัญในเนื้อโลกและอัญมณีเพริดอต

โอลิวีน (Olivine) เป็นแร่ในกลุ่มแมกนีเซียม-เหล็กซิลิเกต มีสูตรทางเคมีคือ (Mg,Fe)₂SiO₄ จัดอยู่ในประเภทแร่เนโซซิลิเกต (Nesosilicate) หรือออร์โธซิลิเกต (Orthosilicate) โอลิวีนเป็นองค์ประกอบหลักของเนื้อโลกชั้นบน (Upper Mantle) และพบได้ทั่วไปในชั้นใต้ดินของโลก อย่างไรก็ตาม แร่นี้จะผุพังอย่างรวดเร็วเมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมบนพื้นผิวโลก

องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้าง

โอลิวีนมีลักษณะเป็นสารละลายของแข็ง (Solid Solution) ระหว่างแร่ปลายสองด้าน คือ ฟอร์สเทอไรต์ (Forsterite) ซึ่งมีแมกนีเซียมเป็นองค์ประกอบหลัก (Mg₂SiO₄) และ ฟายาไลต์ (Fayalite) ซึ่งมีเหล็กเป็นองค์ประกอบหลัก (Fe₂SiO₄)

สัดส่วนของแมกนีเซียมและเหล็กในโอลิวีนจะส่งผลต่อจุดหลอมเหลว โดยฟอร์สเทอไรต์มีจุดหลอมเหลวสูงมากที่ความดันบรรยากาศ (เกือบ 1,900 องศาเซลเซียส) ในขณะที่ฟายาไลต์มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่ามาก (ประมาณ 1,200 องศาเซลเซียส) นอกจากนี้ โอลิวีนอาจมีธาตุอื่นปนอยู่เล็กน้อย เช่น แมงกานีส (Mn) และนิกเกิล (Ni)

โครงสร้างผลึก

โครงสร้างผลึกของโอลิวีนเป็นแบบออร์โธรอมบิก (Orthorhombic) โดยมีหน่วยซิลิกา (SiO₄) เชื่อมต่อกับแคทไอออนของโลหะที่มีประจุบวกสอง ซึ่งออกซิเจนแต่ละตัวในหน่วย SiO₄ จะสร้างพันธะกับไอออนโลหะสามตัว โครงสร้างนี้มีความคล้ายคลึงกับโครงสร้างแบบสปิเนล (Spinel-like structure) ของแร่แมกนีไทต์

การจำแนกและการเกิดแร่

โอลิวีนได้รับชื่อมาจากสีเขียวมะกอก (Olive-green) ซึ่งเป็นสีปกติของแร่นี้ โดยสีดังกล่าวอาจเกิดจากร่องรอยของนิกเกิล และในบางกรณีอาจเปลี่ยนเป็นสีออกแดงเนื่องจากการออกซิเดชันของเหล็ก

การใช้เป็นอัญมณี

โอลิวีนที่มีความโปร่งแสงและมีคุณภาพสูงจะถูกนำมาใช้เป็นอัญมณีที่เรียกว่า เพริดอต (Peridot) หรือในชื่อโบราณว่า ไครโซไลต์ (Chrysolite) แหล่งอัญมณีเพริดอตคุณภาพเยี่ยมบางส่วนถูกพบในหินเนื้อโลกบนเกาะซาบาร์กาด (Zabargad Island) ในทะเลแดง

สภาพแวดล้อมทางธรณีวิทยา

โอลิวีนพบได้ในหินอัคนีชนิดมาฟิก (Mafic) และอัลตรามาฟิก (Ultramafic) รวมถึงในหินแปรบางชนิด:

• หินมาฟิก: เช่น หินแกบโบร (Gabbro) และหินบะซอลต์ (Basalt) ซึ่งเกิดจากแมกมาที่มีแมกนีเซียมสูงและซิลิกาต่ำ
• หินอัลตรามาฟิก: หินที่มีโอลิวีนมากกว่า 40% จะเรียกว่า เพริดอตไทต์ (Peridotite) และหากมีโอลิวีนมากกว่า 90% จะเรียกว่า ดูไนต์ (Dunite)

บทบาทต่อโครงสร้างโลก

โอลิวีนและรูปแบบโครงสร้างภายใต้ความดันสูงเป็นองค์ประกอบมากกว่า 50% ของเนื้อโลกชั้นบน ทำให้เป็นหนึ่งในแร่ที่พบมากที่สุดในโลกโดยปริมาตร คุณสมบัติของโอลิวีนมีอิทธิพลอย่างมากต่อพฤติกรรมการไหลของเนื้อโลก (Rheology) ซึ่งเป็นกลไกสำคัญที่ขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก (Plate Tectonics)

การวิจัยพบว่าที่ความดันสูง (ประมาณ 12 GPa หรือที่ระดับความลึก 360 กม.) โอลิวีนสามารถกักเก็บน้ำได้ในปริมาณมาก ซึ่งน้ำที่ละลายอยู่ในโอลิวีนนี้อาจมีปริมาณมากกว่าน้ำในมหาสมุทรทั้งหมดของโลก และส่งผลให้ความต้านทานต่อการไหลของเนื้อโลกลดลง

การพบในนอกโลก

โอลิวีนถูกพบในตัวอย่างหินจากดวงจันทร์ (เช่น หินบะซอลต์ที่เก็บโดยภารกิจ Apollo 15) รวมถึงในอุกกาบาตหลายชนิด ซึ่งยืนยันว่าโอลิวีนเป็นแร่ที่พบได้ทั่วไปในระบบสุริยะ