فورستريت

الفورستريت (Mg₂SiO₄ _؛ ويُختصر عادةً بـ Fo ؛ ويُعرف أيضًا باسم الأوليفين الأبيض) هو الطرف الغني بالمغنيسيوم من سلسلة محاليل الأوليفين الصلبة . وهو متماثل الشكل مع الطرف الغني بالحديد، الفاياليت . يتبلور الفورستريت في النظام المعيني القائم ( المجموعة الفراغية Pbnm ) بمعاملات الخلية a ₌ 4.75 أنغستروم (0.475 نانومتر )، b = 10.20 أنغستروم (1.020 نانومتر)، و c = 5.98 أنغستروم (0.598 نانومتر). ^{[ 2 ]}  

يرتبط معدن الفورستريت بالصخور النارية والمتحولة ، وقد وُجد أيضاً في النيازك . وفي عام 2005، عُثر عليه أيضاً في غبار المذنبات الذي أعاده مسبار ستاردست . ^{[ 6 ]} وفي عام 2011، لُوحظ على شكل بلورات دقيقة في سحب الغاز الغبارية المحيطة بنجمٍ ناشئ. ^{[ 7 ]}

يُعرف نوعان من الأشكال البلورية المتعددة للفورستريت: الوادسلييت (وهو أيضاً معيني قائم ) والرينغووديت ( نظام بلوري مكعب متساوي الأبعاد ). وكلاهما معروف بشكل رئيسي من النيازك.

الزبرجد هو نوع من الأحجار الكريمة من معدن الأوليفين فورستريت.

يتكون الفورستريت النقي من المغنيسيوم والأكسجين والسيليكون، وصيغته الكيميائية Mg₂SiO₄ _{. يُعد} الفورستريت والفاياليت (Fe₂SiO₄ ₎ والتيفرويت ₍ Mn₂SiO₄ ) _من العناصر الطرفية لسلسلة المحلول الصلب للأوليفين؛ حيث تحل عناصر أخرى مثل النيكل والكالسيوم محل الحديد والمغنيسيوم في الأوليفين، ولكن بنسب ضئيلة في التكوينات الطبيعية. تشترك معادن أخرى ، مثل المونتيسيلليت (CaMgSiO₄ _{) ،} وهو معدن نادر غني بالكالسيوم، في بنية الأوليفين، إلا أن المحلول الصلب بين الأوليفين وهذه المعادن الأخرى محدود. يوجد المونتيسيلليت في الدولوميت المتحول بالتماس . ^{[ 2 ]}

يُعدّ الأوليفين الغني بالفورستريت أكثر المعادن وفرةً في الوشاح فوق عمق 400 كيلومتر (250 ميلًا) تقريبًا ؛ كما تُعدّ البيروكسينات معادن مهمة في هذا الجزء العلوي من الوشاح. ^{[ 8 ]} على الرغم من أن الفورستريت النقي لا يوجد في الصخور النارية ، إلا أن الدونيت غالبًا ما يحتوي على أوليفين بمحتوى فورستريت لا يقل عن محتوى Fo ₉₂ (92% فورستريت - 8% فاياليت) من المغنيسيوم؛ بينما يحتوي البيريدوتيت الشائع على أوليفين غني بالمغنيسيوم لا يقل عادةً عن محتوى Fo _88. ^{[ 9 ]} نظرًا لارتفاع درجة انصهاره، تُعدّ بلورات الأوليفين أول المعادن التي تترسب من الصهارة الماغماتية في عملية تراكمية ، وغالبًا ما تترسب مع الأورثوبيروكسينات. يُعدّ الأوليفين الغني بالفورستريت ناتجًا شائعًا لتبلور الصهارة المشتقة من الوشاح . عادةً ما يكون الأوليفين في الصخور المافية والفوق مافية غنيًا بالفورستريت .  

يوجد الفورستريت أيضًا في الرخام الدولوميتي الناتج عن تحول الحجر الجيري والدولوميت الغني بالمغنيسيوم . ^{[ 10 ]} ويوجد الفورستريت النقي تقريبًا في بعض أنواع السربنتينيت المتحولة . أما الأوليفين الغني بالفاياليت فهو أقل شيوعًا بكثير. ويُعد الفاياليت النقي تقريبًا مكونًا ثانويًا في بعض الصخور الشبيهة بالجرانيت ، ومكونًا رئيسيًا في بعض تكوينات الحديد المخططة المتحولة .

يتكون الفورستريت بشكل أساسي من أيون SiO₄⁻ _السالب ^وأيون Mg²⁺ الموجب ^بنسبة مولية 1:2. ^{[ 11 ]} السيليكون هو الذرة المركزية في أيون SiO₄⁻ _السالب ^. ترتبط كل ذرة أكسجين بالسيليكون برابطة تساهمية أحادية. تحمل ذرات الأكسجين الأربع شحنة سالبة جزئية نتيجةً لهذه الرابطة التساهمية مع السيليكون. لذلك، يجب أن تبقى ذرات الأكسجين متباعدة لتقليل قوة التنافر بينها. يُعد الشكل الرباعي الأوجه هو الشكل الأمثل لتقليل التنافر. تشغل الأيونات الموجبة موقعين ثمانيي الأوجه مختلفين، هما M1 وM2، وتُشكل روابط أيونية مع أيونات السيليكات السالبة. يختلف الموقعان M1 وM2 اختلافًا طفيفًا، فالموقع M2 أكبر حجمًا وأكثر انتظامًا من الموقع M1 كما هو موضح في الشكل  1. يتميز تركيب الفورستريت بكثافة عالية. المجموعة الفراغية لهذا الهيكل هي Pbnm والمجموعة النقطية هي 2/m 2/m 2/m وهي بنية بلورية معينية قائمة.

يمكن لهذا التركيب من الفورستريت أن يُشكّل محلولًا صلبًا كاملًا باستبدال المغنيسيوم بالحديد. ^{[ 12 ]} يمكن للحديد أن يُشكّل كاتيونين مختلفين هما Fe²⁺ ^و Fe³⁺ ^. أيون الحديد (II) له نفس شحنة أيون المغنيسيوم، وله نصف قطر أيوني مشابه جدًا للمغنيسيوم. بالتالي، يمكن لـ Fe²⁺ ^أن يحل محل أيون المغنيسيوم في تركيب الأوليفين.

من العوامل المهمة التي تزيد من نسبة الفورستريت في المحلول الصلب للأوليفين نسبة أيونات الحديد الثنائي إلى أيونات الحديد الثلاثي في ​​الصهارة. ^{[ 13 ]} عندما تتأكسد أيونات الحديد الثنائي وتتحول إلى أيونات الحديد الثلاثي، لا تستطيع أيونات الحديد الثلاثي تكوين الأوليفين بسبب شحنتها الموجبة الثلاثية. وقد لوحظ وجود الفورستريت نتيجة لأكسدة الحديد في بركان سترومبولي بإيطاليا. مع تصدع البركان، تصاعدت الغازات والمواد المتطايرة من حجرة الصهارة. وارتفعت درجة حرارة تبلور الصهارة مع تصاعد الغازات. ولأن أيونات الحديد الثنائي تأكسدت في صهارة سترومبولي، كان الحديد الثنائي المتاح لتكوين الأوليفين الغني بالحديد (الفاياليت) ضئيلاً. وبالتالي، كان الأوليفين المتبلور غنيًا بالمغنيسيوم، وتكونت صخور نارية غنية بالفورستريت.

عند الضغط العالي، يخضع الفورستريت لتحول طوري إلى وادسلييت؛ في ظل الظروف السائدة في الوشاح العلوي للأرض ، يحدث هذا التحول عند ضغوط تبلغ حوالي 14-15  جيجا باسكال. ^{[ 14 ]} في تجارب الضغط العالي، قد يتأخر التحول بحيث يمكن أن يظل الفورستريت شبه مستقر عند ضغوط تصل إلى ما يقرب من 50  جيجا باسكال (انظر الشكل).

يتفاعل التحول التدريجي بين الدولوميت والكوارتز لتكوين الفورستريت والكالسيت وثاني أكسيد الكربون : ^{[ 15 ]}

${\displaystyle {\ce {2CaMg(CO3)2 + SiO2 -> Mg2SiO4 + 2CaCO3 + 2CO2}}}$

يتفاعل الفورستريت مع الكوارتز لتكوين معدن الأورثوبيروكسين الإينستاتيت في التفاعل التالي:

${\displaystyle {\ce {Mg2SiO4 + SiO2 -> 2MgSiO3}}}$

وُصِفَ معدن فورستريت لأول مرة عام 1824 في جبل سوما ، فيزوف ، إيطاليا . وقد أطلق عليه أرماند ليفي هذا الاسم عام 1824 نسبةً إلى عالم الطبيعة وجامع المعادن الإنجليزي أدولاريوس جاكوب فورستر . ^{[ 16 ] [ 17 ]}

تُجرى حاليًا دراسات على مادة فورستريت كمادة حيوية محتملة للزرعات نظرًا لخصائصها الميكانيكية الفائقة. ^{[ 18 ]}