Mineralogie I Prof. RNDr. Milan Novák, CSc. Mineralogický systém - silikáty Osnova přednášky: 1. Sorosilikáty 2. Cyklosilikáty 3. Inosilikáty 4. Shrnutí 1. Sorosilikáty – skupina epidotu • Málo významná skupina, mají nízký stupeň polymerizace, dva spojené tetraedry Si[2]O[7], někdy jsou ve struktuře přítomny SiO[4] i Si[2]O[7]. • Skupina epidotu Obecný vzorec A[2]B[3] (SiO[4])[3] OH nebo A[2]B[3] Si[3]O[11] (OH,F)[2] A = Ca, Ce B = Al, Fe^3+, Mn^3+ Vedlejší prvky: Mg, Sr, Y Epidot Ca[2]Al[2]Fe^3+ (SiO[4])[3] OH Klinozoisit Ca[2]Al[3] (SiO[4])[3] OH Zoisit Ca[2]Al[3] (SiO[4])[3] OH Allanit-(Ce) (Ce,Ca)[2]Al[3] (SiO[4])[3] OH Substituce Al-Fe^3+, Al-Mn^3+, Monoklinické, rombické • Vlastnosti: zelený v různých odstínech, černý (allanit), dokonale štěpný, t = 6,5, h = 3,1-3,5 1. Sorosilikáty – skupina epidotu • Výskyty: Hydrotermální alpské žíly (Sobotín), pegmatity, skarny, metamorfované horniny bohaté Ca (Žulová). • Středně až málo odolné vůči alteracím (hlavně allanit). • Využití: indikátor vyšší aktivity O[2] a je často produktem hydrotermálních alterací jiných minerálů. 2. Cyklosilikáty • Poměrně malá ale důležitá skupina silikátů, v nichž jsou SiO[4] tetraedry spojeny do prstenců (většinou 6 tetraderů v cyklu). Do této skupiny patří poměrně malé množství minerálů, část z nich ale jsou poměrně důležité horninotvorné minerály. • Skupina berylu • Skupina cordieritu • Skupina turmalínu 2. Cyklosilikáty – skupina berylu • Skupina berylu Obecný vzorec: CT(2)[3]O[2]T(1)[6]O[18 ] C = vakance, Na T(2) = Be O = Al T(1) = Si Beryl Be[3]Al[2]Si[6]O[18 ] vedlejší prvky: Mg, Fe, Cs, Li, Sc, Cr, H[2]O Hexagonální • Vlastnosti: většinou nazelenalý nebo nažloutlý, nedokonale štěpný, t = 7, h = 2,65 2. Cyklosilikáty – skupina berylu • Variety: smaragd – smaragdově zelený (Cr) akvamarín - modrozelený heliodor – žlutý morganit – růžový (Cs) • Výskyty: Beryl je pravděpodobně nejhojnějším minerálem Be vůbec. Beryl se vyskytuje v různých geologických prostředích 1. granitické pegmatity (Maršíkov, Písek, Otov). Složení berylu kolísá podle typu mateřského pegmatitu, v relativně primitivních pegmatitech se blíží teoretickému vzorci, v silně frakciovaných pegmatitech může obsahovat vysoké obsahy Cs popř. Li. 2. greiseny a vysokoteplotní hydrotermální křemenné žíly 3. metamorfované horniny – často obsahuje zvýšená množství např. Fe, Cr, Mg, Sc, aj. • Beryl je často alterovaný a zatlačovaný jinými minerály Be. • Využití: drahý kámen, zdroj Be 2. Cyklosilikáty – skupina cordieritu • Skupina cordieritu Obecný vzorec CM[2]Al[3] AlSi[5]O[18] C = vakance, Na, H[2]O M = Mg, Fe^2+ Cordierit Mg[2]Al[3] AlSi[5]O[18] Sekaninait Fe[2]Al[3] AlSi[5]O[18] Vedlejší prvky: Be, Li, Mn, CO[2], H[2]O, Na Hlavní substituce Fe-Mg Rombické • Vlastnosti: modrošedý, modrý, šedozelený, nedokonale štěpný, někdy výborná odlučnost podle 001, t = 7-7,5, h = 2,6-2,8 2. Cyklosilikáty – skupina cordieritu • Výskyt: Cordierit je horninotvorným minerálem v metamorfovaných horninách bohatých Al v typické asociaci s křemenem a alumosilikáty – andalusitem, granátem, slídami, živci. Vyskytuje se v periplutonicky metamorfovaných horninách (cordieritové ruly a migmatity – Vanov, Bory) a kontaktně metamorfovaných horninách (cordieritové kontaktní břidlice – plášť středočeského plutonu), dále v pegmatitech (Věžná). Sekaninait vzácný v granitických pegmatitech bohatých Al (popsán jako nový minerál z Dolních Borů) • Cordierit a sekaninait snadno podléhají pinitizaci – přeměně na směs sericitu a chloritů (šedozelené pseudomorfózy) • Využití: Důležité minerály pro odhad metamorfním podmínek. 2. Cyklosilikáty – skupina turmalínu • Skupina turmalínu Obecný vzorec: X Y[3] Z[6] T[6] O[18] (BO[3])[3] V[3] W X = Na, Ca, , Y = Mg, Fe^2+, Li, Al, Fe^3+, Z = Al, Mg, Fe^3+, T = Si, B = B V = OH, O W = OH, F, O Vedlejší prvky: K, Mn, Cr^3+, V^3+, Ti^4+ Skoryl Na Fe[3] Al[6] Si[6] O[18] (BO[3])[3] (OH)[3] OH (černý) Dravit Na Mg[3] Al[6] Si[6] O[18] (BO[3])[3] (OH)[3] OH (hnědý) Elbait Na (Li,Al)[3] Al[6] Si[6] O[18] (BO[3])[3] (OH)[3] OH (vícebarevný) Turmalíny jsou chemicky velmi variabilní, mísitelnost mezi jednotlivými turmalíny je výborná, turmalíny jsou často zonální. • Trigonální 2. Cyklosilikáty – skupina turmalínu 2. Cyklosilikáty – skupina turmalínu • Barevné variety elbaitu: rubelit - růžový verdelit - zelený indigolit - modrý • Vlastnosti: barva velmi kolísá podle chemického složení, neštěpný t = 7-7,5, h = 3-3,3 Turmalín má často výrazný pleochroismus. • Výskyt: Skoryl se vyskytuje v peraluminických leukokratních granitech (Lavičky), granitických pegmatitech (Dolní Bory), metamorfovaných horninách. Dravit je běžný hlavně v metamorfovaných horninách různého stupně (svor, rula, migmatit). Elbait se vyskytuje pouze v Li-pegmatitech (Rožná, Dobrá Voda) • Turmalín je chemicky i mechanicky velmi odolný a jen vzácně podléhá alteracím. • Využití: Drahý kámen, nejhojnější minerál s vysokým obsahem B, indikátor zvýšené aktivity B v hornině. 2. Cyklosilikáty – skupina turmalínu 2. Cyklosilikáty – skupina turmalínu 2. Cyklosilikáty – skupina turmalínu 2. Cyklosilikáty – skupina turmalínu 3. Inosilikáty • Velmi důležitá skupina horninotvorných minerálů, v nichž jsou SiO[4] tetraedry uspořádány do nekonečného řetězce orientovaného rovnoběžně s osou z (vertikálou krystalu). Řetězce tetraedrů SiO[4] jsou v pyroxenech jednoduché, v amfibolech dvojité. • Skupina pyroxenů • Skupina amfibolů 3. Inosilikáty - Skupina pyroxenů • obecný vzorec M2M1T[2]O[6] M2 = Ca, Na, Mg, Fe^2+ M1 = Mg, Fe^2+, Mn, Al, Fe^3+ T = Si (Al) rombické enstatit Mg[2]Si[2]O[6] monoklinické diopsid CaMgSi[2]O[6] hedenbergit CaFeSi[2]O[6] augit (Ca,Mg,Fe^2+,Al)Si[2]O[6 ] jadeit NaAlSi[2]O[6 ] omfacit (Na,Ca) (Mg,Al)Si[2]O[6 ] spodumen LiAlSi[2]O[6 ]Dnes je známo 22 pyroxenů. • Mísitelnost mezi jednotlivými pyroxeny je různá, neomezená v případě, že je velikost zastupovaných kationtů blízká, menší, je-li rozdíl větší. Závisí i na PT podmínkách. • Výskyty: magmatické a metamorfované horniny pláště a kůry, většinou chudé SiO[2]. 3. Inosilikáty - Skupina pyroxenů • Vlastnosti: barva kolísá podle chemického složení Pyroxeny chudé Fe (enstatit, diopsid, jadeit, spodumen) bezbarvý, bílý, šedý, žlutý, hnědý Pyroxeny bohaté Fe (hedenbergit, augit) tmavě zelený až černý t = 5-6, h = 3-3,5, štěpnost dobrá, 90° ve výbruse jsou pleochroické • Pyroxeny jsou středně odolné alteracím a zvětrávání, často jsou zatlačovány amfibolem, slídami, chlority. • Využití: chemické složení pyroxenů je indikátorem PT podmínek vzniku a také chemického složení mateřské horniny 3. Inosilikáty - Skupina pyroxenů 3. Inosilikáty - pyroxenoidy 3. Inosilikáty - Skupina amfibolů [• ] obecný vzorec: AB[2]C[5]T[8]O[22] (OH,F)[2 ] A = Na,Ca, vakance B = Ca, Mg C = Mg, Fe^2+, Al, Fe^3+ T = Si, Al rombické antofylit Mg[2]Mg[5]Si[8]O[22] (OH)[2 ]monoklinické tremolit Ca[2]Mg[5]Si[8]O[22] (OH)[2 ] aktinolit Ca[2](Mg,Fe)[5]Si[8]O[22] (OH)[2 ] obecný amfibol pargasit NaCa[2]Mg[4]AlSi[6]Al[2]O[22] (OH)[2 ] glaukofan Na[2]Mg[3]Al[2]Si[8]O[22] (OH)[2 ] Mg je často nahrazeno Fe^2+. Jako vedlejší prvky jsou přítomny Mn, Li, Ti, Cl. Dnes je známo asi 60 amfibolů. • Mísitelnost mezi jednotlivými amfiboly je velká. Závisí i na PT podmínkách. 3. Inosilikáty - Skupina amfibolů • Vlastnosti: barva kolísá podle chemického složení Amfiboly chudé Fe (tremolit) bezbarvý, bílý, šedý, žlutý, hnědý Amfiboly bohaté Fe (aktinolit, amfibol) tmavě zelený až černý t = 5-6, h = 3-3,5, štěpnost výborná, 120° Amfiboly jsou velmi často pleochroické a mnohem výrazněji než pyroxeny. • Často tvoří stébelnaté, jehlicovité až vláknité agregáty, štěpnost amfibolů je viditelně dokonalejší než u pyroxenů. • Amfiboly jsou středně odolné alteracím a zvětrávání, často jsou zatlačovány slídami, chlority. • Výskyty magmatické a metamorfované horniny kůry, většinou chudé SiO[2]. V plášti se vyskytuje jen zcela výjimečně. • Využití: chemické složení amfibolů je indikátorem PT podmínek vzniku a složení mateřských hornin. 3. Inosilikáty - Skupina amfibolů 3. Inosilikáty - Skupina amfibolů 3. Inosilikáty - Skupina amfibolu 4. Shrnutí • Tato přednáška zahrnuje jen základní přehled hlavních minerálů ze skupiny sorososilikátů, cyklosilikátů a inosilikátů, ve skutečnosti je v těchto skupinách několik set minerálů. • Většina minerálů má poměrně vysokou tvrdost 6-7, hustota kolísá, většinou je větší než 3, někdy kolem 2,6-2,7. Většina minerálů ze skupin sorosilikátů a cyklosilikátů má nedokonale vyvinutou štěpnost, naopak u inosilikátů je štěpnost dobrá až výborná. • Barva kolísá podle obsahu Fe (Mn), minerály s výraznou převahou Mg nad Fe (Mn) jsou bezbarvé, světle žluté nebo světle zelené, minerály bez Mg a Fe mají různé ale většinou světlé barvy. Minerály s vysokým obsahem Fe jsou tmavé – černé, červenofialové nebo hnědé. • Minerály s vysokým obsahem Fe mají také výrazný pleochroismus. • Většina minerálů ze skupin sorososilikátů, cyklosilikátů a inosilikátů obsahuje malé až střední množství H[2]O. • Většina minerálů vzniká za relativně vyšších teplot a tlaků v magmatických a metamorfovaných horninách. • Jen u malé části minerálů je nutné znát chemické vzorce (obecné vzorce u pyroxenů a amfibolů, základní minerály těchto skupin enstatit, diopsid, hedenbergit, dále wollastonit, beryl). Je ale nutné znát hlavní prvky jednotlivých minerálů).