Akcesorické minerály

Milan Novák
Ústav geologických věd, PřF MU v Brně

Modifikace Al2SiO5 a příbuzné minerály

1. Úvod
Velmi významná skupina horninotvorných minerálů, které se vyskytují v různých typech Al-bohatých hornin. Zahrnuje tři minerály:

Sillimanit	Al6 Al4 O SiO4 		
Andalusit	Al6 Al5 O SiO4		
Kyanit		Al6 Al6 O SiO4 		

2. Fyzikální vlatnosti
Sillimanit			rombický 	Pbnm, 2/m2/m2/m.
Andalusit			rombický 	Pnnm,  2/m2/m2/m
Kyanit				triklinický 	C1, 1

Sillimanit	a 7.486, b 7.657, c 5.7729 Å, V 331.6 Å3, Z 4 
Andalusit 	a 7.795, b 7.896, c 5.558 Å, V 342.1 Å3, Z 4 
Kyanit	a 7.112, b 7.844, c 5.574 Å, α 88.9, β 101.1, γ 105.9, V 292.9 Å3, Z 4 

Vzhled, barva a optické vlastnosti: 
Sillimanit – jehlicovité až vláknité, méně často i drobně až hrubě zrnité agregáty nebo sloupcovité krystaly, velikost až do několik dm 
šedá, bílá, žlutá, hnědá, bezbarvý
Andalusit - sloupcovité krystaly, jehlicovité, drobně až hrubě zrnité agregáty, až do velikosti 1 m
růžová, červená, červenohnědá, bílá šedá, zelená, modrá, někdy je pleochroický
Kyanit - sloupcovité až tabulkovité krystaly, drobně až hrubě zrnité agregáty, velikost až několik dm 
modrá, šedá, bezbarvý, vysoký index lomu

Variety: 
viridin – 	zelený Mn-andalusit, 
chiastolit –	andalusit se sektoriální zonálností z kontaktních rohovců, 
fibrolit – 	jehlicovitý sillimanit

3. Krystalová struktura

Obr. 1. Krystalová struktura sillimanitu, andalusitu a kyanitu I

Obr. 2. Krystalová struktura sillimanitu, andalusitu a kyanitu II

4. Chemické složení:
								minoritní a stopové prvky
Sillimanit	Al6 Al4 O SiO4 		B3+, Mg, Fe3+, Al, H	
Andalusit	Al6 Al5 O SiO4		Mn3+, Fe3+, Cr3+, H	
Kyanit		Al6 Al6 O SiO4 		Cr3+, V3+, Fe3+,  H	

Všechny minerály jsou většinou blízké koncovému členu, některé stopové až minoritní prvky jsou uvedeny. Pouze Mn3+ a v menší míře také Fe3+ v andalusitu dosahují významných koncentrací a existuje Mn3+-analog andalusitu - kanonait. 

Mísitelnost mezi Al2SiO5 a příbuznými minerály

Andalusit - kanonait – Mn3+ - téměř úplná mísitelnost.
Sillimanit - mullit – Al - existuje pole nemísitelnosti.
Sillimanit - boralsilit – B - mísitelnost existuje, ale její rozsah není znám.

Minoritní prvky většinou vstupují do obou pozicí obsazovaných Al, většinou ale více do oktaedrické pozice (např. Mn3+ v Mn-andalusitu), B vstupuje do pozice T.

5. Petrologický význam jednotlivých modifikací Al2SiO5 a příbuzných minerálů

Typy výskytu:
Sillimanit – regionálně metamorfované horniny středního až vyššího stupně, migmatity
Andalusit – kontaktně metamorfované horniny, granity, pegmatity
Kyanit – regionálně metamorfované horniny středního až vyššího stupně, granulity

Obr. 3. Trojný bod - Al2SiO5.
a)	Holdaway 1971
b)	Robie a Hemingway 1984
c)	Holland a Powell 1985
d)	Pattison 1989

Z obrázků je zřejmé, že pozice trojného bodu zůstává stále diskutabilní. V dnešní době je nejvíce uznáván trojný Holdaway (1971) popř. Pattison (1989). Především pozice univariantní křivky reakce andalusit=sillimanit je nejistá.

Problém fibrolitu a obsahu minoritních prvků
Jehlicovitý sillimanit-fibrolit je mnohem hojnější než prismatický sillimanit. Jeho pole stability velmi pravděpodobně zasahuje do pole andalusitu v trojných diagramech.
Zvýšené obsahy některých minoritních prvků mění pole stability.
Proto je nutné uvažovat tyto skutečnosti při petrologických závěrech.

Obr. 4. Fázové vztahy v systému Al-Si-O-H za vysokých teplot
+ korund, mullit

Obr. 5. Fázové vztahy v systému Al-Si-O-H za nízkých teplot
+ korund, diaspor, pyrofylit, kaolinit

6. Další příbuzné minerály
Kanonaite
Mn3+ Al O SiO4
rombický, Pnnm, 2/m2/m2/m, a 7.959, b 8.047, c 5.616 Å, V  359.6 Å3, Z 4
Vzhled, barva, optické vlastnosti a výskyt: 
sloupcovité krystaly, drobně až hrubě zrnité agregáty, velikost do několika mm, tmavě zelená, velmi výrazný pleochroismus v barvách zelená až červenohnědá, velmi vzácný minerál v Mn-bohatých horninách.

Obr. 6. Pole stability Al-Mn andalusitu

Mullit
Al4+2xSi2-2xO10-x
rombický, Pbam, 2/m2/m2/m, a 7.5416, b 7.6942, c 2.8875 Å, V 167.5 Å3, Z 2, 
Vzhled, barva a výskyt: 
velmi jemné jehlicovité agregáty, bezbarvé až šedé, většinou mikroskopické v horninách vzniklých při kontaktní metamorfóze za velmi vysokých teplot.

Obr. 7. Pole stability mullitu

Topaz
Al2SiO4 (F,OH)
rombický, Pbnm, 2/m2/m2/m: a 4.6499, b 8.7968, c 8.3909 Å, V 167.5 Å3, Z 4
Vzhled, barva a výskyt: 
dokonale vyvinuté krystaly různého habitu, zrnité a stébelnaté agregáty, bezbarvý, modrá, žlutá, světle zelená, bílá, v pegmatitech, greisenech, granitech a na křemenných žilách.

Boralsilit
Al16B6Si2O37
rombický
Vzhled, barva a výskyt: 
vzácný, většinou jen mikroskopický, velmi podobný sillimanitu, v Al,B-bohatých horninách.