Mineralogie I Prof. RNDr. Milan Novák, CSc. Mineralogický systém - silikáty •Osnova přednášky: •1. Inosilikáty - amfiboly •2. Fylosilikáty •3. Shrnutí Úvod - silikáty 1. Inosilikáty - Skupina amfibolů •obecný vzorec: AB2C5T8O22 (OH,F)2 • A = Na,Ca, vakance • B = Ca, Mg • C = Mg, Fe2+, Al, Fe3+ • T = Si, Al •rombické • antofylit Mg2Mg5Si8O22 (OH)2 •monoklinické • tremolit Ca2Mg5Si8O22 (OH)2 • aktinolit Ca2(Mg,Fe)5Si8O22 (OH)2 • obecný amfibol • pargasit NaCa2Mg4AlSi6Al2O22 (OH)2 • glaukofan Na2Mg3Al2Si8O22 (OH)2 • Mg je často nahrazeno Fe2+. 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. 1. Inosilikáty - Skupina amfibolů nový-3 obecný vzorec: AB2C5T8O22 (OH,F)2 1. 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 SiO2. • V plášti se vyskytuje jen zcela výjimečně. •Využití: chemické složení amfibolů je indikátorem PT podmínek vzniku a složení mateřských hornin. • Amfibol čedičový amfibol vl1 Amfibol, Vlastějovice amfibolobr3_bar 1. Inosilikáty - Skupina amfibolů Tremolit Antofylit, Heřmanov Amfibol 1. Inosilikáty - Skupina amfibolů Trem Tremolit, Olešnice Aktinolit, Sobotín 1. Inosilikáty - Skupina amfibolu amphibol-ds001_m pyx Vztah štěpnosti a krystalové struktury u pyroxenů a amfibolů. Amfibol ve výbruse 2. Fylosilikáty •Velmi významná skupina silikátů, kde jsou tetraedry SiO4 propojeny třemi vrcholy do nekonečných rovinných sítí s hexagonální nebo pseudohexagonální symetrií. Periodicky se opakuje motiv Si4 O104- resp. (Si3Al)O10–3. Tyto sítě jsou různě kombinovány s vrstvami oktaedrů a vytvářejí velké množství fylosilikátů typicky s výbornou štěpností podle báze 001. • •Hlavní skupiny: • Skupina slíd • Skupina kaolinitu a serpentinu • Skupina chloritů • Skupina smektitů • •Tzv. Jílové minerály, často řazené jako samostatná skupina fylosilikátů, zahrnují minerály s velikostí částic pod 0,01 mm a patří k nim zejména fylosilikáty ze všech vyčleněných skupin, ale také jiné minerály (např. hydroxidy, zeolity). • 2. Fylosilikáty •Ve fylosilikátech se vyskytují dva typy střídání vrstev: • •dvojvrstevné struktury (vzácnější) • - tetraedrická + oktaedrická vrstva, spojené dohromady společně sdílenými kyslíky • Příklady: • kaolinit a serpentin • •trojvrstevné struktury (častější) • - vrstva oktaedrů, sevřená mezi dvěma vrstvami tetraedrů SiO4 • Příklady: • slídy (muskovit, biotit), chlority, smektity • • 2. Fylosilikáty 2. Fylosilikáty •Dvojvrstevné a trojvrstevné struktury jsou na základě valence kationtů uvnitř oktaedrické vrstvy dále děleny : • •- vrstvy s dvojvaznými kationty (Mg, Fe) se označují jako trioktaedrické, kationty v oktaedrické vrstvě obsazují všechny oktaedrické pozice • tzv. brucitová vrstva – Mg (OH)2 • Příklad biotit (annit) K Fe3 Al Si3 O10 (OH)2 • •- vrstva s trojvaznými kationty (Al) je označena jako dioktaedrická, jsou obsazeny jen 2 ze 3 oktaedrických pozic (třetí je vakantní) • tzv. gibbsitová vrstva – Al (OH)3 • Příklad muskovit K Al2 Al Si3 O10 (OH)2 2. Fylosilikáty – skupina slíd •Obecný vzorec I M3 T4 O10 (OH,F)2 I = K, Na, Ca M = Li, Fe2+, Mg, Al, Fe3+ T = Si, Al Vedlejší prvky: Ba, B, Mn, Zn Nejdůležitější slídy: Muskovit K Al2 (Si3Al) O10 (OH)2 Illit K0,7 Al2 (Si3Al) O10 (OH)2 Annit K Fe3 (Si3Al) O10 (OH,F)2 Flogopit K Mg3 (Si3Al) O10 (OH,F)2 Biotit – termín běžně používaný v petrologii pro tmavé slídy složením mezi annitem a flogopitem. Sericit – jemnozrnná slída blízká muskovitu vznikající alterací minerálů. Lepidolit - Li-slídy (trilithionit, polylithionit, cinvaldit) Margarit CaAl2 Al2Si2O1O (OH)2 – křehká slída Slídy jsou většinou monoklinické •Typické substituce: Mn-Fe2+-Mg, Al-Fe3+,Si-Al, K-Na •Mísitelnost mezi jednotlivými členy skupiny slíd je různá, závisí i na PT podmínkách. structure 2. Fylosilikáty – skupina slíd •Vlastnosti: •Barva: kolísá u jednotlivých slíd. •Muskovit – světlý, bezbarvý, nazelenalý •Annit - černý •Flogopit – světle hnědý •Biotit – černý až hnědý •Lepidolit – světle fialový, bezbarvý •Výtečně štěpné podle 001, lupínky jsou pružné •T = 2,5-4,5, h = 2,7-3,3. • •Výskyt: •Typické horninotvorné a velmi rozšířené minerály magmatických a metamorfovaných hornin (muskovit, biotit), ale objevují se běžně také v sedimentárních horninách (illit). Li-slídy pocházejí z pegmatitů a greisenů. Slídy vznikají ve velmi širokém rozsahu teplot a tlaků, výjimečně od podmínek zemského pláště (flogopit) až po vulkanické horniny (biotit) a diagenezi (illit). • Muskovit, Bobrůvka 2. Fylosilikáty – skupina slíd •Slídy jsou různě odolné vůči zvětrávání a hydrotermálním alteracím, ale zároveň bývají produktem těchto hydrotermálních alterací, např. muskovit zatlačuje andalusit aj. V sedimentárních horninách jsou stabilní muskovit a hlavně illit, zcela nestabilní je naopak biotit. • •Využití: chemické složení slíd je výborným indikátorem PT podmínek vzniku a také chemického složení mateřské horniny. Slídy mohou být i zdrojem některých vzácných prvků (Li,Cs). Flogopit Lepidolit 2. Fylosilikáty – skupina slíd Zinnwaldit, Cínovec 2. Fylosilikáty – skupina chloritů •obecný vzorec: A6-8Z4 O10 (OH,O)8 • A = Al, Fe2+, Fe3+, Li, Mg • Z = Si, Al, B • vedlejší prvky Mn, Ni, Cr • •Hlavní minerály •klinochlor (Mg5 Al) Si3 Al O10 (OH)8 •chamosit (Fe2+5 Al) Si3 Al O10 (OH)8 • •monoklinické a triklinické • •Vlastnosti: Barva kolísá u jednotlivých chloritů, nejčastěji zelená s různými odstíny, výtečně štěpné podle 001, lupínky jsou křehké, T = 2,5-3,5, h = 2,6-3,2. •Výskyt: Chlority se vyskytují v metamorfovaných horninách nízkého stupně až v sedimentárních horninách a na hydrotermálních žilách různého původu. Chlority nejsou odolné vůči zvětrávání a hydrotermálním alteracím a často jsou produktem těchto alterací, např. chloritizace biotitu. 2. Fylosilikáty – skupina chloritů Chamosit 2. Fylosilikáty – skupina kaolinitu a serpentinu •obecný vzorec M6-4 Z4 O10 (OH)8 . nH2O • • • M = Al, Fe2+, Fe3+, Mg, vakance • Z = Si, Al, Fe3+ •kaolinit, dickit, nakrit Al4 Si4 O10 (OH)8 •serpentiny blízké vzorci Mg6 Si4 O10 (OH)8 •antigorit - lupenitý •serpentin •chryzotil - vláknitý •Většinou monoklinické, méně rombické a triklinické. • •Vlastnosti: Barva kolísá - kaolinit bílý, serpentin zelený s různými odstíny, T = 1-3,5, h = 2,6-3,2. Výtečně štěpné. • •Výskyt: vznikají přeměnou živců (kaolin) nebo olivínu (serpentin) v ultrabazických horninách při hydrotermálních alteracích nebo až v podmínkách zvětrávání (kaolin). • •Využití: důležité keramické suroviny, indikátory alterací a zvětrávání. • kaolín 02_resize Serpentin Kaolinit 2. Fylosilikáty – skupina smektitů •Velmi důležitá skupina minerálů, které tvoří podstatnou část tzv. jílových minerálů. Jejich struktura podobná slídám. • •Nejdůležitější minerály: •montmorillonit •(Na,Ca)0,3 (Al,Mg)2 Si4O10 (OH)2 . nH2O •nontronit •(Na)0,3 (Fe3+)2 Si4O10 (OH)2 . nH2O •Bentonit – jílovitá hornina s vysokým obsahem smektitů. • •Vlastnosti: barva většinou světlá s různými odstíny, nontronit je zelenožlutý, jemnozrnné, T = 1-2, H = 1,7-2,7 podle složení. Typickým znakem je schopnost vázat (absorbovat) do struktury různé látky. •Výskyt. Vznikají větráním nebo nízkoteplotní •hydrotermální alterací různých hornin •Využití: velmi důležité keramické suroviny a látky schopné absorbovat. • Bentonit 2. Fylosilikáty – skupina smektitů Příklady jílových minerálů Illit Kaolinit 2. Fylosilikáty – další minerály •Mastek Mg3Si4 O10 (OH)2 •Pyrofylit Al2 Si4 O10 (OH)2 •Monoklinické •Strukturně jsou blízké slídám • •Vlastnosti: •světlé zbarvení (bílé, nažloutlé, nazelenalé), výtečně štěpné podle 001, T = 1-2, H = 2,8 •Jemnozrnné agregáty, vzácně radiálně paprsčité (pyrofylit) • •Výskyt: Hojné fylosilikáty vznikající během nízkého stupně metamorfózy, při nízkoteplotních hydrotermálních alterací a také při zvětrávání. Zvětrávání jsou částečně odolné. •Využití: důležité suroviny. • Mastek Pyrofylit 3. Shrnutí 1.Tato přednáška zahrnuje jen základní přehled hlavních minerálů ze skupiny inosilikátů (amfiboly) a fylosilikátů, ve skutečnosti je v těchto skupinách několik set minerálů. 2.Minerály skupiny amfinolu mají poměrně vysokou tvrdost 5-6, hustota kolísá, většinou je větší než 3. Většina minerálů ze skupiny fylosilikátů má výtečnou štěpnost, naopak u inosilikátů je štěpnost dobrá až výborná. 3.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. 4.Minerály s vysokým obsahem Fe mají také výrazný pleochroismus. 5.Všechny minerály skupiny amfibolu obsahují H2O, ale jen malé množství, fylosilikáty obsahují střední až vysoké množství H2O. 6.Většina minerálů skupiny amfibolu a také ze skupiny slíd vzniká za relativně vyšších teplot a tlaků v magmatických a metamorfovaných horninách. Část slíd a většina dalších fylosilikátů vzniká za velmi nízkých teplot v povrchových částech zemské kůry nebo dokonce alterací a zvětráváním jiných minerálů. 7.Jen u malé části minerálů je nutné znát chemické vzorce (tremolit, muskovit, biotit). Je ale nutné znát hlavní prvky jednotlivých minerálů).