Proprietà chimico-fisiche
Dal punto di vista chimico, la fayalite è un ortosilicato di ferro ferroso appartenente alla classe dei nesosilicati. Ha una formula chimica teorica pari a Template:Formula (comunemente abbreviata come Fa), costituendo l'estremo ferrifero della serie di soluzioni solide del gruppo dell'olivina. L'altro estremo puro della serie è rappresentato dalla forsterite (l'estremo magnesiaco, Template:Formula), con la quale la fayalite si miscela in tutte le proporzioni; forma inoltre soluzioni solide secondarie con la tefroite (l'estremo ricco di manganese, Template:Formula). In natura è quasi impossibile rinvenire campioni di fayalite pura al 100%, poiché minime percentuali di magnesio o manganese tendono stabilmente a sostituire il ferro nella struttura.
I principali parametri fisici e cristallografici sono:
- Sistema cristallino: Ortorombico (gruppo spaziale Pbnm) con costanti di cella pari a a = 4,79–4,82 Å, b = 10,39–10,48 Å e c = 6,06–6,09 Å.
- Abito cristallino: Si presenta per lo più in aggregati granulari, massivi o compatti. I cristalli euedrali isolati (ad abito prismatico o tabulare con terminazioni cuneiformi) sono decisamente rari.
- Durezza: Ha un valore compreso tra 6,5 e 7 sulla Scala di Mohs.
- Densità: Ha un peso specifico molto elevato rispetto alle olivine magnesiache, pari a circa 4,39 g/cm³ dovuto all'alta concentrazione di ferro.
- Proprietà ottiche e colore: Il colore varia dal giallo-verdastro al bruno-giallastro fino al nero pece per gli esemplari massivi. In sezione sottile al microscopio petrografico mostra un leggero pleocroismo con variazioni dal giallo pallido all'arancione-rossastro. La lucentezza è vetrosa o tendente al grasso nelle superfici di frattura.
Origine e giacitura
La fayalite è un minerale stabile ad alte temperature. A differenza dell'olivina comune (ricca di magnesio), che è instabile in presenza di silice libera e reagisce convertendosi in pirosseni, la fayalite può coesistere in perfetto equilibrio termodinamico con il quarzo. Di conseguenza, oltre a trovarsi in rocce magmatiche effusive sub-alcaline (basalti, hawaiti), è un minerale primario in rocce vulcaniche e plutoniche acide ricche di ferro e povere di magnesio, come rioliti, ossidiane, graniti e sieniti, in associazione con anfiboli e pirosseni ferriferi.
In petrologia sperimentale e geochimica, l'equilibrio naturale tra fayalite, magnetite e quarzo costituisce un fondamentale indicatore termodinamico noto come "tampone FMQ" (Fayalite-Magnetite-Quartz). Questo sistema viene riprodotto in laboratorio per controllare e misurare la fugacità dell'ossigeno (ovvero lo stato di ossidazione) durante le simulazioni dei processi magmatici e metamorfici.
Oltre alle origini geologiche terrestri, la fayalite è un costituente riscontrato in diversi tipi di meteorite (quali le condriti) ed è un sottoprodotto che cristallizza in abbondanza all'interno delle scorie industriali della siderurgia.
