Mikä on oliviinikiderakenne?

Oliviinin kiderakenne koostuu ortorombisesta järjestelystä, jossa eristetyt pii-happitetraedrit (SiO₄) on yhdistetty oktaedrisissä paikoissa olevilla metallikationeilla. Tämä rakenne voidaan visualisoida kuusikulmaisena tiiviinä{2}}pakattuna happiatomien ryhmänä, jossa puolet oktaedrisistä onteloista on täytetty magnesium- tai rauta-ioneilla ja yksi -kahdeksasosa tetraedrisistä onteloista on piillä.

Oliviiniryhmä kiteytyy ortorombisessa kidejärjestelmässä avaruusryhmän Pbnm alla (nimetty myös Pnmaksi vaihtoehtoisissa asetuksissa). Tämä perustavanlaatuinen symmetria määrittelee kuinka atomit järjestäytyvät kidehilassa ja vaikuttaa suoraan mineraalin fysikaalisiin ominaisuuksiin.

Yksikkösolu sisältää neljä kaavayksikköä (Z=4) ja siinä on kolme epätasaista akselia, jotka leikkaavat suorassa kulmassa. Forsteriitille (Mg₂SiO₄) tyypilliset hilaparametrit ovat suunnilleen a=4.75 Å, b=10.20 Å ja c=5.98 Å. Fayaliitissa (Fe₂SiO₄) nämä parametrit laajenevat hieman arvoihin a=4.82 Å, b=10.48 Å ja c=6.09 Å, koska raudalla on suurempi ionisäde verrattuna magnesiumiin.

Pbnm-avaruusryhmän nimitys paljastaa tärkeitä rakenteellisia yksityiskohtia. Tämä avaruusryhmä sisältää peilitasot ja inversiokeskuksen, mikä luo erityisiä symmetriarajoituksia atomien asemille. Rakenteessa on kolme kristallografisesti erillistä happipaikkaa (O1, O2, O3), jolloin O1 ja O2 sijaitsevat peilitasoilla, kun taas O3 on yleisessä paikassa ilman erityistä symmetriaa.

Oliviinin rakenteen ytimessä on eristetty SiO4⁻-tetraedri, jossa keskeinen piiatomi sitoutuu kovalenttisesti neljään ympäröivään happiatomiin. Nämä tetraedrit ovat täysin riippumattomia-ne eivät jaa happiatomeja viereisten tetraedrien kanssa, joten oliviini luokitellaan nesosilikaattiksi tai ortosilikaattiksi. Jokainen Si-O-sidos on noin 1,63-1,66 Å ja sillä on vahva kovalenttinen luonne.

Tetraedrit vaihtelevat suunnaltaan osoittaen ylös ja alas kristallografisen c{0}}-akselin suuntaisia rivejä pitkin. Tämä vuorotteleva järjestely luo kanavia rakenteeseen, joissa metallikationit voivat olla. Piiionilla on vain yksi kristallografisesti erillinen kohta, joka sijaitsee peilitasolla, mikä tarkoittaa, että kaikki rakenteen piiatomit liittyvät toisiinsa symmetriaoperaatioiden avulla.

Metallikationit (tyypillisesti Mg²⁺ tai Fe²⁺) miehittävät kaksi erillistä oktaedristä kohtaa, jotka on merkitty M1 ja M2. M1-kohta sijaitsee inversiokeskuksessa ja muodostaa vääristynemmän oktaedrin, jossa on kuusi happiatomia. Metalli-happisidosten pituudet M1:ssä vaihtelevat noin 2,07-2,13 Å:stä magnesiumille. M2-paikka sijaitsee peilitasolla ja luo suuremman, säännöllisemmän oktaedrin, jonka MO-etäisyydet ulottuvat 2,04-2,21 Å.

M1- ja M2-kohtien erolla on merkittäviä vaikutuksia siihen, miten eri kationit jakautuvat rakenteessa. Magnesium-kiintorautaliuossarjassa Mg²⁺ ja Fe²⁺ osoittavat vain vähän paikkatoivomuksia-molemmat miehittävät M1- ja M2-kohteita ilman vahvaa selektiivisyyttä. Kalsium-pitoisissa oliviineissä, kuten montiselliitissä (CaMgSiO₄), suuremmat Ca²⁺-ionit menevät kuitenkin ensisijaisesti tilavampiin M2-kohtiin, kun taas Mg²⁺ suosii pienempiä M1-kohtia.

olivine crystal structure

Vaihtoehtoinen tapa kuvata oliviinin rakennetta korostaa happialihilaa. Happianionit muodostavat suunnilleen kuusikulmaisen tiiviin-pakatun (hcp) ryhmän, joka on pinottu a--akselia pitkin. Tämä runko tarjoaa telineen, jolle pii- ja metallikationit asettuvat.

Tässä hcp-happijärjestelyssä metallikationit täyttävät puolet käytettävissä olevista oktaedrisistä onteloista, kun taas piiatomit vievät yhden -kahdeksasosan tetraedrisistä onteloista. Tämä valikoiva paikankäyttö saa aikaan M2SiO4:lle tyypillisen oliviinin stoikiometrian, jossa M edustaa kaksiarvoisia metallikationeja.

Jokainen happiatomi sitoutuu yhteen pii- ja kolmeen metalliatomiin luoden tiheän kolmiulotteisen kehyksen. Happiatomit eivät ole vastaavia-kolmella erillisellä happiasemalla (O1, O2, O3) on hieman erilaiset sitoutumisympäristöt ja etäisyydet viereisiin atomeihin. Tämä vaihtelu happipaikoissa edistää yleistä rakenteellista monimutkaisuutta ja vaikuttaa ominaisuuksiin, kuten lämpölaajenemiseen ja kokoonpuristuvuuteen.

Reuna{0}}jakavien oktaedrien kerrokset ulottuvat yhdensuuntaisesti (100)-tason kanssa, ja ne on ristisitoutunut eristetyn SiO₄-tetraedrin kanssa. Tämä kerroksellinen ominaisuus tulee erityisen tärkeäksi kohdistetussa jännityksessä, koska se luo mahdollisia liukutasoja, jotka vaikuttavat oliviinin mekaanisiin ja seismisiin ominaisuuksiin maan vaipassa.

Oliviinin kiderakenne sisältää jatkuvan kiinteän liuoksen magnesiumpään -jäsenen forsteriitin (Mg2SiO4) ja rautapään -fayaliitin (Fe2SiO4) väliin. Tämä täydellinen sekoittuvuus on olemassa, koska Mg2+ (ionisäde ~0,72 Å) ja Fe2+ (ionisäde ~0,77 Å) eroavat kooltaan vain noin 7 %, mikä mahdollistaa niiden vaihtamisen vapaasti vääristämättä merkittävästi kiderakennetta.

Koostumukset ilmaistaan tavanomaisesti mooliprosentteina, kuten Fo70Fa30 (tai yksinkertaisesti Fo70), mikä osoittaa 70 % forsteriittia ja 30 % fayaliittia. Mafisista kivistä peräisin olevat luonnolliset oliviinit vaihtelevat tyypillisesti välillä Fo50-Fo90, kun taas vaippaoliviinit ovat yleensä magnesioisempia, ja niiden koostumukset ovat noin Fo88-Fo92.

Hilaparametrit kasvavat lähes lineaarisesti rautapitoisuuden myötä. Kun Fe²⁺ korvaa Mg²⁺:n, yksikkökenno laajenee, koska raudan suurempi koko työntää atomeja hieman kauemmas toisistaan. Tämä suhde on niin ennustettavissa, että yksikkösolumittoja voidaan käyttää oliviinin koostumuksen määrittämiseen kohtuullisella tarkkuudella.

Suuren Mg{0}}Fe-substituution lisäksi oliviinin rakenne voi sisältää pieniä määriä muita kationeja. Kalsiumia pääsee rakenteeseen rajoitettuina määrinä, suosien M2-kohtaa. Mangaani (tefroiitissa Mn₂SiO4) voi korvata magnesiumin tai raudan täysin. Pieniä määriä nikkeliä, kromia ja jopa rautaa (Fe³⁺) voi korvata oktaedrisillä alueilla, vaikkakin pienempinä osuuksina.

Oliviinin rakenne pysyy vakaana vain tietyissä paine- ja lämpötilaolosuhteissa. Kun syvyys kasvaa maan sisällä, oliviinijärjestely muuttuu energeettisesti epäsuotuisaksi ja muuttuu tiheämmiksi polymorfeiksi, joilla on erilaiset kiderakenteet.

Noin 410 km:n syvyydessä (vastaten noin 14 GPa:n painetta) oliviini käy läpi eksotermisen faasisiirtymän wadsleyiitiksi. Tämä muutos sisältää merkittävän rakenteellisen uudelleenjärjestelyn, jossa happialihila siirtyy kuusikulmaisesta läheisestä-pakkauksesta kohti kuutioisempaa järjestelyä. Wadsleyite säilyttää ortorombisen symmetrian, mutta omaksuu modifioidun spinellin kaltaisen rakenteen, jossa jotkut piiatomit ovat oktaedrisessa koordinaatiossa.

Syvemmin maan vaipassa, noin 520 km:n syvyydessä (18-20 GPa), wadsleyiitti muuttuu ringwoodiitiksi, joka ottaa käyttöön kuutiomaisen spinellirakenteen. Ringwoodiitissa kaikki pii sijaitsee oktaedrisissä paikoissa tetraedrisen sijasta. Nämä vaihemuutokset aiheuttavat äkillisiä tiheyden lisäyksiä, jotka seismologit havaitsevat seismisten aallon nopeuksien epäjatkuvuuksina.

Paine, jossa nämä siirtymät tapahtuvat, riippuu lämpötilasta ja koostumuksesta. Rauta-rikas oliviini muuttuu alhaisemmissa paineissa kuin magnesium-rikkaat lajikkeet. 800 asteessa puhdas forsteriitti muuttuu wadsleyiitiksi 11,8 GPa:ssa, kun taas wadsleyiitti---ringwoodiitiksi siirtyy yli 14 GPa:ssa. Rautapää{10}}fayaliitti ohittaa wadsleyiittirakenteen kokonaan ja muuttuu suoraan ahrensiitiksi (rautaa sisältävä ringwoodiittianalogi) alhaisemmilla paineilla.

olivine crystal structure

Oliviinin rakenne reagoi anisotrooppisesti kohdistettuun paineeseen{0}}erilaisten kristallografisten suuntien puristuminen eri nopeuksilla. M2-oktaedri puristuu helpommin kuin M1-oktaedri kaikissa koostumuksissa forsteriitista fayaliittiin. Tämä differentiaalinen puristus tapahtuu, koska M2-kohdalla on suurempi alkutilavuus ja enemmän joustavuutta sen sidoskokoonpanossa.

Yksittäisten-kiteiden röntgendiffraktiotutkimukset 8 GPa:iin asti paljastavat, että M2-O-sidosten pituudet lyhenevät nopeammin kuin M1-O-sidokset paineen alaisena. M1-oktaedri muuttuu suhteellisesti vähemmän kokoonpuristuvaksi rautapitoisuuden kasvaessa, mikä paradoksaalisesti aiheuttaa bulkkimoduulin (kokonaispuristuskestävyyden) kasvamisen hieman forsteriitista fayaliitiksi - alun perin ristiriitainen tulos, koska rauta on raskaampaa kuin magnesium.

Lämpötila vaikuttaa rakenteeseen eri tavalla. Kuumentaminen saa yksikkökennon laajenemaan, ja b--akselilla on suurin lämpölaajenemiskerroin. Forsteriitin korkeissa lämpötiloissa 900 asteeseen asti tehdyt tutkimukset osoittavat, että M-O-sidoksen pituudet kasvavat systemaattisesti, mutta rakenteellinen perustopologia pysyy muuttumattomana, kunnes sulamislämpötilat lähestyvät.

SiO₄-tetraedrit osoittautuvat huomattavan jäykiksi verrattuna metalli-happioktaedriin. Si-O-sidosten pituudet muuttuvat minimaalisesti joko paineen tai lämpötilan vaikutuksesta Si-O-sidosten vahvan kovalenttisen luonteen vuoksi. Suurin osa rakenteellisesta joustavuudesta tulee M-O-sidoksen pituuksien ja monitahojen välisten kulmien säätämisestä eikä itse monitahojen puristamisesta.

Oliviinin rakenteellinen kehys löytää tärkeän teknologisen sovelluksenlitiumrautafosfaattiakut(LiFePO4 tai LFP). Katodimateriaalina vuonna 1996 löydetty litiumrautafosfaatti omaksuu saman perusoliviinin rakennetyypin kuin mineraalioliviini, vaikkakin fosfaattiryhmät korvaavat eristetyt silikaattitetraedrit.

LiFePO₄:ssa rakenne säilyttää ortorombisen symmetrian (avaruusryhmä Pnma/Pbnm) hilaparametreilla a=6.008 Å, b=10.334 Å ja c=4.693 Å. Rautaatomit sijaitsevat oktaedrisissä paikoissa (muodostavat FeO₆-oktaedria), kun taas fosforiatomit sijaitsevat tetraedrisissä paikoissa (muodostavat PO4-tetraedria), analogisesti metalli- ja piiatomien järjestäytymiselle mineraalioliviinissä.

Keskeinen ero on ylimääräisissä litiumkationeissa. Litiumionit sijaitsevat rakenteen sisällä oktaedrisissä kanavissa, jotka on järjestetty siksak-kuvioon. Akun latauksen ja purkamisen aikana litiumioneja voidaan irrottaa palautuvasti näistä kanavista ja lisätä niihin ilman, että perusoliviinirakenne romahtaa. Rauta käy läpi redox-kierron Fe²⁺:n ja Fe³⁺:n välillä varaustasapainon ylläpitämiseksi litiumin liikkuessa sisään ja ulos.

Tämä rakenteellinen vakaus -perinnetty vahvasta oliviiniarkkitehtuurista-antaa LiFePO₄-akuille poikkeukselliset turvallisuusominaisuudet ja pitkän käyttöiän. Fosfaattitetraedrien vahvat P-O-kovalenttiset sidokset vastustavat hapen vapautumista ja estävät lämpöreaktiot, jotka vaivaavat joitain muita litium--ioni-akkukemiaa. Kaupalliset LFP-akut voivat saavuttaa yli 3 000 lataus-purkausjaksoa säilyttäen samalla kapasiteetin.

Oliviinin rakenne asettaa yhden rajoituksen: litiumionien on diffundoituva yksiulotteisten kanavien kautta kristallografisia akseleita pitkin sen sijaan, että ne liikkuisivat vapaasti kolmessa ulottuvuudessa. Tämä rajoittaa ioninjohtavuutta ja nopeuskykyä. Tutkijat käsittelevät tätä nanostrukturoinnilla (pienentämällä hiukkaskokoa diffuusioreittien lyhentämiseksi) ja hiilipinnoittamalla (parantaa sähkönjohtavuutta). Muokatut versiot, kuten litiummangaanirautafosfaatti (LMFP), säilyttävät oliviinin rakenteen ja korvaavat jonkin raudan mangaanilla käyttöjännitteen lisäämiseksi.

Nykyaikainen ymmärrys oliviinin rakenteesta tulee ensisijaisesti röntgendiffraktiotekniikoista. William Lawrence Bragg ja GB Brown määrittelivät forsteriitin kiderakenteen ensimmäisen kerran vuonna 1926 käyttämällä varhaisia röntgenkristallografiamenetelmiä. Heidän työnsä vahvistivat oliviinin, joka koostuu eristetyistä SiO₄-tetraedreistä-, perustavanlaatuiseksi oivallukseksi silikaattimineralogialle.

Yksi-kiteinen röntgendiffraktio- on edelleen tarkan rakenteen määrityksen kultainen standardi. Pieni oliviinikide (tyypillisesti 0,1-0,5 mm) kiinnitetään goniometriin ja pyöritetään röntgensäteen läpi. Tuloksena oleva diffraktiokuvio sisältää tuhansia yksittäisiä heijastuksia, joista jokainen edustaa erilaista kristallografisten tasojen sarjaa. Kehittynyt ohjelmisto tarkentaa atomien sijainnit, lämpöparametrit ja paikan käyttöasteet vastaamaan havaittuja diffraktiointensiteettejä.

Neutronidiffraktio tarjoaa täydentävää tietoa, joka on erityisen arvokasta vetyatomien paikantamisessa (vesifaasissa) ja erotettaessa elementtejä, joilla on samanlainen elektronimäärä, kuten magnesium ja alumiini. Neutronikokeet vaativat suurempia kiteitä ja erikoistuneita laitteita neutronilähteillä, mutta ne tarjoavat erinomaisen tarkkuuden magneettisten rakenteiden ja joidenkin valoelementtien paikkojen määrittämiseen.

Transmissioelektronimikroskoopilla (TEM) tutkitaan oliviinin rakennetta nanomittakaavassa paljastaen vikoja, domeenien rajoja ja paikallisia vaihteluita, jotka ovat näkymättömiä diffraktiomenetelmille. Korkean-resoluution TEM voi kuvata yksittäisiä atomipylväitä ja visualisoida suoraan atomien järjestelyn. Tämä tulee erityisen voimakkaaksi tutkittaessa epämuodostuneita näytteitä tai vaihemuutoksia, joissa rakenne vaihtelee pienillä etäisyyksillä.

Raman- ja infrapunaspektroskopia tutkivat oliviinin rakennetta värähtelytilojen kautta. SiO₄-tetraedrillä on neljä perusvärähtelytilaa, ja niiden taajuudet riippuvat Si-O-sidoksen vahvuudesta ja ympäröivästä rakenneympäristöstä. Koostumus vaikuttaa näihin värähtelytaajuuksiin ennustettavalla tavalla-forsteriitti näyttää erilaiset spektrihuiput kuin fayaliitilla, koska Fe-O-sidokset ovat heikompia kuin Mg-O-sidokset. Nämä spektroskooppiset tekniikat toimivat -tuhoamatta ja voivat karakterisoida pieniä näytteitä tai sulkeumia.

Kristallografinen järjestely ohjaa suoraan oliviinin havaittavia ominaisuuksia. Mineraali näyttää tyypillisesti oliivin-vihreältä, koska Fe²⁺-ionit oktaedrisessa koordinaatiossa absorboivat valoa tietyillä aallonpituuksilla ja välittävät vihreää. Puhdas forsteriitti on väritöntä vaaleankeltaisen-vihreään, kun taas rauta-rikkaat koostumukset näyttävät tummanvihreältä ruskehtavan-mustaan.

Oliviinilla on mieluummin conchoidaalinen murtuma kuin halkeama, koska oktaedriin sitoutuneiden eristettyjen tetraedrien kolmiulotteinen kehys luo yhtä vahvat sidokset kaikkiin suuntiin. Rakenteessa ei ole kiille- tai kerrossilikaattien levyrakenteisiin verrattavia heikkoustasoja. Kun oliviini hajoaa, se murtuu epäsäännöllisesti rakenteen poikki sen sijaan, että se halkeaisi tiettyjä kristallografisia tasoja pitkin.

Ortorombinen symmetria luo anisotrooppisia ominaisuuksia-fyysiset ominaisuudet vaihtelevat kristallografisen suunnan mukaan. Seismiset aallon nopeudet vaihtelevat etenemissuunnan mukaan suhteessa kiteen akseleihin. Nopean nopeuden suunta vastaa a--akselia, keskinopeus c--akselia ja hidas nopeus b--akselia. Tämä vaipan oliviinin seisminen anisotropia auttaa geofyysikoita tulkitsemaan vaipan virtauksen suunnan ja suuruuden.

Kovuus (6,5-7 Mohsin asteikolla) ja tiheys (3,27-3,37 g/cm³ forsteriitillä, 4,39 g/cm³ fayaliitilla) liittyvät molemmat rakenteen tiiviiseen pakkaukseen ja metalli-happisidosten lujuuteen. Tiheämpi happirunko ja lyhyemmät metalli-happi -etäisyydet oliviinirakenteessa luovat kovan, tiheän mineraalin, joka kestää kemiallista säänkestoa syvän maan olosuhteissa.

olivine crystal structure

Aidoissa oliviinikiteissä on rakenteellisia epätäydellisyyksiä, jotka vaikuttavat merkittävästi niiden käyttäytymiseen. Pistevirheitä ovat vapaat paikat (puuttuvat atomit), interstitiaalit (ylimääräiset atomit puristettuna normaalisti tyhjiin paikkoihin) ja substituutiovirheet (väärät atomit normaaleissa paikoissa). Nämä viat, vaikka ne ovat harvinaisia, säätelevät diffuusionopeuksia ja sähkönjohtavuutta luomalla reittejä ioniliikenteeseen.

Dislokaatiot-viivavirheet, joissa säännöllinen kristallografinen järjestely hajoaa-dominoivat oliviinin mekaanisia ominaisuuksia. Dislokaatioviruminen (näiden viivavirheiden liikkuminen kiteen läpi) edustaa suurta muodonmuutosmekanismia vaipan oliviinissa geologisilla aikaskaaloilla. Erityiset liukujärjestelmät (kiteiset tasot ja dislokaatioliikkeen suunnat) määrittävät, kuinka oliviinin jyvät muuttavat muotoaan ja kehittävät edullisia kristallografisia suuntauksia.

Laajentuneet viat, kuten raeraajat ja kaksoisrajat, luovat rajapintoja, joissa kiderakenne siirtyy suunnasta toiseen. Nämä rajat vaikuttavat mekaaniseen lujuuteen ja tarjoavat nopeat diffuusioreitit kemialliseen muutoksiin. Alikuerajat-matala-kulmarajat, jotka koostuvat dislokaatiomatriiseista-kehittyvät epämuodostuneeseen oliviiniin ja tallentavat muodonmuutoshistorian.

Maan pinnalla oliviini sää muuttuu nopeasti vankasta rakenteestaan huolimatta. Vesimolekyylit voivat tunkeutua vikoja ja rakeiden rajoja pitkin ja reagoida oliviinin rungon kanssa. Yleisin muutostuote on serpentiini, joka muodostuu vesimolekyylien tunkeutuessa rakenteeseen: 2Mg2SiO4 + 3H₂O → Mg3Si₂2O5(OH)4 + Mg(OH)2. Tämä reaktio laajentaa alkuperäistä tilavuutta 30-40 % ja tuhoaa alkuperäisen oliviinirakenteen korvaamalla sen levysilikaattikerroksilla.

Muita muokkaustuotteita ovat iddingsite (rautaoksidien ja savimineraalien hienojakoinen{0}}seos) ja bowlingiitti (hydratoituja rauta-silikaatteja). Nämä muutosprosessit etenevät nopeimmin halkeamia ja kiteen reunoja pitkin, joissa vesi pääsee helpoimmin rakenteeseen. Täydellinen pseudomorfinen korvautuminen voi tapahtua, jolloin muuttunut materiaali säilyttää ulkoisen kidemuodon, kun taas sisäinen rakenne muuttuu kokonaan toissijaisiksi mineraaleiksi.

Mikä erottaa oliviinin rakenteen muista silikaattimineraaleja?

Oliviini sisältää eristettyjä SiO₄-tetraedrejä, jotka eivät jaa happiatomeja keskenään, mikä määrittelee sen nesosilikaattina. Tämä eroaa ketjusilikaateista (kuten pyrokseeneista), levysilikaateista (kuten kiillestä) ja runkosilikaateista (kuten kvartsista), joissa tetraedrit jakavat happea muodostaen laajennettuja rakenteita. Eristetyt tetraedrit muodostavat tiheän kolmiulotteisen verkoston, jota pitävät yhdessä metalli-happisidokset.

Miksi oliviinilla on kaksi eri metallikohtaa (M1 ja M2)?

Ortorombinen symmetria ja happiatomien erityinen pakkausjärjestely luovat kaksi kristallografisesti erillistä oktaedristä sijaintia, joiden koko ja vääristymä ovat hieman erilaiset. M1 sijaitsee inversiokeskuksessa ja on pienempi ja vääristyneempi, kun taas M2 sijaitsee peilitasolla ja on suurempi ja säännöllisempi. Tämä erottelu vaikuttaa siihen, mitkä kationit suosivat mitäkin paikkoja ja ohjaavat materiaalin fysikaalisia ominaisuuksia.

Miten koostumus vaikuttaa oliviinin kiderakenteeseen?

Koska rauta korvaa magnesiumin forsteriitti{0}}fayaliittisarjassa, yksikkökenno laajenee tasaisesti, koska Fe²⁺ on suurempi kuin Mg²⁺. Perusrakennetopologia pysyy muuttumattomana-sama avaruusryhmä, samat atomipaikat, samat koordinaatioympäristöt. Sidospituudet kasvavat hieman, mutta atomien järjestely pysyy pohjimmiltaan samanlaisena. Tämä mahdollistaa täydellisen kiinteän ratkaisun loppu-jäsenten välillä.

Voiko oliviinin rakenne ottaa huomioon vettä tai muita haihtuvia aineita?

Tavallinen oliviinirakenne ei sisällä hydroksyyliryhmiä tai molekyylivettä. Pieniä määriä vetyä voi kuitenkin sisältyä pistevikoina -tyypillisesti OH-ryhminä, jotka korvaavat happiatomeja tai sijaitsevat normaalisti tyhjissä paikoissa. Nämä "vesi"pitoisuudet pysyvät hyvin alhaisina (tyypillisesti<50 ppm by weight), but even trace hydrogen significantly affects electrical conductivity and diffusion rates. Water content increases with pressure, making transition zone olivine polymorphs potentially important water reservoirs in Earth's deep interior.

Oliviinin kiderakenteella on seuraavat perusominaisuudet:

Crystal System: Ortorombinen tilaryhmällä Pbnm (tai Pnma vaihtoehtoisessa asetuksessa)

Hilan parametrit:

Forsteriitti: a ≈ 4,75 Å, b ≈ 10,20 Å, c ≈ 5,98 Å

Fayaliitti: a ≈ 4,82 Å, b ≈ 10,48 Å, c ≈ 6,09 Å

Rakennuspalikoita: Eristetty SiO₄-tetraedri, joka on yhdistetty metalli{0}}happioktaedrin (MO₆) kautta

Metallisivustot: Kaksi erillistä oktaedristä kohtaa (M1 ja M2), joissa on eri kokoja ja vääristymiä

Happiasennot: Kolme kristallografisesti erillistä happikohtaa epäsymmetrisessä yksikössä

Rakennetyyppi: Kuusikulmainen tiiviisti{0}}pakattu happiryhmä, jossa on kationeja tetraedrisissä ja oktaedrisissä onteloissa

Luokitus: Nesosilikaatti (ortosilikaatti) eristettyjen tetraedristen yksiköiden vuoksi

Koordinointi: Si 4-koordinaatiossa (tetraedri), M kationit 6-koordinaatiossa (oktaedri)

Tämä rakenteellinen kehys osoittautuu erittäin lujaksi, ja se säilyttää vakauden laajalla koostumusalueella geologisissa ympäristöissä ja tarjoaa samalla perustan edistyneille akkumateriaaleille teknologisissa sovelluksissa. Oliviinirakenteen vahvojen kovalenttisten Si-O-sidosten ja joustavan metalli-happikoordinoinnin yhdistelmä tekee siitä yhden maapallon tärkeimmistä ja monipuolisimmista mineraalirakenteista.