Vyučující: doc. Zdeněk Losos, doc. Jindřich Štelcl Rozsaha forma výuky: podzimní semestr: 2 hodiny týdně, praktická cvičení Určeno: bakalářský program geologie Předpoklad: řádné ukončení předmětů Mineralogie a Petrologie Ukončení předmětu: klasifikovaný zápočet Forma ukončení: praktické poznávání vzorků minerálů a hornin a prokázání teoretických znalostí ústní formou Podmínky připuštění ke klasifikovanému zápočtu: 100% účast na cvičeních (absence nutno nahradit po domluvě s vyučujícím) Klasifikovaný zápočet: Poznávání 5 vzorků minerálů a 5 vzorků hornin (minerály a horniny vyznačené v sylabu tučně je u zápočtu nutné bezpodmínečně poznat). Znalost odpovídajících teoretických základů z předmětů Mineralogie a Petrologie se ověřuje ústní formou. Neznalost elementárních teoretických poznatků může být důvodem pro neudělení zápočtu!!! G3121,G3121k - Poznávání minerálů a hornin Sylabus A. Určování prvků symetrie a pojmenování krystalových tvarů na modelech, prvky symetrie, krystalografická oddělení souměrnosti (bodové grupy), orientace krystalů, určování a pojmenování hlavních krystalových tvarů na spojkách B. Úvod do praktického studia mineralogických vzorků 1. Reálný vývin krystalů minerálů, habitus a typus krystalů, agregáty krystalů,zonální a sektorová stavba krystalů. Krystalové srůsty. Pseudosymetrie, epitaxe, pseudomorfózy 2. Praktické procvičení hlavních fyzikálních vlastností minerálů: barva, prostupnost světla, lesk, vryp, tvrdost, štěpnost, pružnost, kujnost, hustota, magnetismus, tepelná a elektrická vodivost, luminiscence, radioaktivita. C. Seznam minerálů určených pro praktické poznávání 1. Prvky: zlato, stříbro, měď, grafit, síra 2. Sulfidy: sfalerit, chalkopyrit, pyrhotin, galenit, cinnabarit, pyrit, markazit, arzenopyrit, antimonit, molybdenit 3. Halovce: halit, fluorit 4. Oxidy a hydroxidy: křemen, chalcedon, opál, achát, korund, hematit, ilmenit, rutil, kasiterit, spinel, magnetit, wolframit, limonit (goethit), bauxit 5. Karbonáty: kalcit, siderit, magnezit, dolomit, ankerit, aragonit, malachit, azurit 6. Sulfáty: anhydrit, baryt, sádrovec 7. Fosfáty: apatit, pyromorfit 8. Silikáty: nesosilikáty: granáty (pyrop, almandin, spessartin, grosulár, andradit), olivín, zirkon, andalusit, sillimanit, kyanit, titanit, staurolit, sorosilikáty: skupina epidotu (klinozoisit, epidot, allanit), vesuvian, cyklosilikáty: beryl, cordierit- sekaninait, skupina turmalínů, inosilikáty: pyroxeny (enstatit, diopsid, hedenbergit, augit), amfiboly (tremolit, aktinolit, Mg-hornblend, antofylit, glakufán), wollastonit, prehnit, fylosilikáty: muskovit, biotit, lepidolit, kaolinit, serpentinová skupina, chlority, tektosilikáty: živce (ortoklas, mikroklin, sanidin, plagioklasy), zeolity (natrolit, stilbit). G3121,G3121k - Poznávání minerálů a hornin 8. Silikáty http://www.pinterest.org 8c. Cyklosilikáty http://www.pinterest.org chemické složení: XY3Z6(BO3)3(Si6O18) (OH)3(F,OH) X=vakance,Na, Ca, K Y=Fe, Al, Mg, Ti, Li, Cu, Zn Z=Al, Fe, Mg, Cr, V Fyzikální vlastnosti: Hustota kolem 3-3,3 g/cm3, Barva – bezbarvý, bílý, růžový, zelený, modrý, červený, hnědý, černý, Štěpnost – neštěpný, lesk matný až skelný, neprůhledný, průsvitný, průhledný, Tvrdost 7 dle Mohsovy stupnice, nemagnetický, vryp bílý. Krystalochemie: Minerály sk. turmalínu krystalují v trigonální s., odd. ditrigonálně pyramidální. Velmi proměnlivé chemické složení odrážející podmínky vzniku. Vzhled v přírodě: Turmalíny se objevují v prostředí s dostatkem B. V magmatických horninách jsou v granitech (skoryl-dravit), pegmatitech (elbait, rossmanit, liddicoatit), v metapelitech (skoryl-dravit), mramorech (dravit-uvit), greisenech (skoryl-dravit), v klastických sedimentech. Tvoří zrna, grafické srůsty s křemenem a nízce až dlouze sloupcovité krystaly, podélně rýhované, zakončené bází, romboedry, pyramidami. 8c. Cyklosilkáty – sk. turmalínu 8d. Inosilikáty http://www.pinterest.org chemické složení: XY(Si,Al)2O6 X = Na, Ca, Fe2+, Mg, vzácně Zn, Mn, Li Y= Al, Fe3+, Mg, Mn, Ti, vzácně Cr, Co, Sc, V, Fe2+ Fyzikální vlastnosti: Hustota kolem 3,1-3,7 g/cm3, Barva – bezbarvý, bílý, šedý, zelený, hnědý, černý, růžový, zelený, modrý, červený Štěpnost – dobře štěpný dle dvou navzájem téměř kolmých ploch (110+010), lesk matný až skelný, neprůhledný, průsvitný, průhledný, Tvrdost 6-7 dle Mohsovy stupnice, nemagnetický, vryp bílý, šedobílý, šedozelený. Krystalochemie: Minerály sk. pyroxenu krystalují v monoklinické (CPX) a rombické (OPX) soustavách. Velmi proměnlivé chemické složení odrážející podmínky vzniku. Vzhled v přírodě: Pyroxeny jsou běžným h.m. magmatických hornin (bazaltoidy, gabra, některé syenitoidy, ultrabazika, spodumen v Li-pegmatitech), dále v metamorfovaných h. (skarny, erlány, pyroxenické ruly), do sedimentů nepřechází. Běžně se mění na amfibol, popř. m. serpentinové skupiny. Tvoří sloupcovité a tabulkovité krystaly omezené prizm.plochami a plochami pyramid a bází. 8d. Inosilkáty – sk. pyroxenu Clinopyroxeny (monoclinické; zkr. CPX) Egirín, NaFe3+Si2O6 Augit, (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)2O6 Clinoenstatit, MgSiO3 Diopsid, CaMgSi2O6 Esseneit, CaFe3+[AlSiO6] Hedenbergit, CaFe2+Si2O6 Jadeit, Na(Al,Fe3+)Si2O6 Jervisit, (Na,Ca,Fe2+)(Sc,Mg,Fe2+)Si2O6 Johannsenit, CaMn2+Si2O6 Kanoit, Mn2+(Mg,Mn2+)Si2O6 Kosmochlor, NaCrSi2O6 Namansilit, NaMn3+Si2O6 Natalyit, NaV3+Si2O6 Omphacit, (Ca,Na)(Mg,Fe2+,Al)Si2O6 Petedunnit, Ca(Zn,Mn2+,Mg,Fe2+)Si2O6 Pigeonit, (Ca,Mg,Fe)(Mg,Fe)Si2O6 Spodumen, LiAl(SiO3)2 Ortopyroxeny (rombické; zkr. OPX) Hypersthen, (Mg,Fe)SiO3 Donpeacorit, (MgMn)MgSi2O6 Enstatit, Mg2Si2O6 Ferrosilit, Fe2Si2O6 Nchwaningit, Mn2+2SiO3(OH)2•(H2O) 8d. Inosilkáty – sk. pyroxenu Enstatit Diopsid Hedenbergit Spodumen Augit Ferrosilit chemické složení: X2Y5(Si,Al)8O22(OH,F.Cl)2 X = vac.,Na, Ca, K, vzácně Li, Pb Y = Fe2+, Mg, Fe3+ , Al, vzácně Zn, Mn, Ti, Cr, V, Ni Fyzikální vlastnosti: Hustota kolem 3,1-3,8 g/cm3, Barva – bezbarvý, bílý, šedý, zelený, hnědý, černý, růžový, zelený, modrý, červený, Štěpnost – dobře štěpný dle dvou ploch svírajících úhel cca 120 stupňů lesk matný až skelný, neprůhledný, průsvitný, průhledný, Tvrdost 5-6 dle Mohsovy stupnice, nemagnetický, vryp bílý, šedobílý, šedozelený. Krystalochemie: Minerály sk. amfibolu krystalují v monoklinické a rombické soustavách. Velmi proměnlivé chemické složení odrážející podmínky vzniku. Vzhled v přírodě: Amnfiboly jsou běžným h.m. magmatických hornin (bazaltoidy, gabra, některé syenitoidy, ultrabazika, holmquistit na kontaktu Li-pegmatitů a okolních hornin), dále v metamorfovaných h. (skarny, erlány, metabazity s.l.), v alpských žilách, do sedimentů nepřechází. Běžně se mění na chlorit. Tvoří sloupcovité a tabulkovité krystaly omezené prizm.plochami a plochami pyramid a bází. 8d. Inosilkáty – sk. amfibolu Rombická série Antofyllit, (Mg,Mg)7Si8O22(OH)2 Holmquistit Li2Mg3Al2Si8O22(OH)2 Ferrogedrit Fe2+5Al4Si6O22(OH)2 Monoclinická série Tremolit Ca2Mg5Si8O22(OH)2 Aktinolit Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 Cummingtonit Fe2Mg5Si8O22(OH)2 Grunerit Fe7Si8O22(OH)2 Hornblend (K,Na)0-1(Ca,Na,Fe,Mg)2 (Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2 Glaukofán Na2(Mg,Fe)3Al2Si8O22(OH)2 Riebeckit (popř. Crocidolit), Na2Fe2+3Fe3+2Si8O22(OH)2 Arfvedsonit Na3Fe2+4Fe3+Si8O22(OH)2 Richterit Na2Ca(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 Pargasit NaCa2Mg3Fe2+Si6Al3O22(OH)2 Winchit (CaNa)Mg4(Al,Fe3+)Si8O22(OH)2 Edenit NaCa2Mg5(Si7Al)O22(OH)2 8d. Inosilkáty – sk. amfibolu hornblend Aktinolit holmquistit Antofylit glaukofán Grunerit chemické složení: CaSiO3 Fyzikální vlastnosti: Hustota kolem 3 g/cm3, Barva – bezbarvý, bílý, namodralý, narůžovělý, Štěpnost – dokonalá dle báze, lesk matný až skelný, hedvábný až perleťový, neprůhledný, průsvitný, Tvrdost 4,5-5 dle Mohsovy stupnice, nemagnetický, vryp bílý. Krystalochemie: Wollastonit krystaluje v monoklinické s., další polymorfy jsou triklinické, obvykle čistý. Vzhled v přírodě: Jde o minerál kontaktních asociací (mramory-magmatity), kde je v asociaci s dalším Ca-alumosilikáty (epidot, grossular, vesuvian) a kalcitem. Vzácně tvoří sloupcovité a tabulkovité krystaly, obvykle vláknitý až tence sloupcovitý. 8d. Inosilkáty – wollastonit prehnit chemické složení: Ca2Al2Si3O10(OH)2 Fyzikální vlastnosti: Hustota kolem 2,9 g/cm3, Barva – bezbarvý, bílý, zelený, narůžovělý, nažloutlý, Štěpnost – nevýrazná dle báze, lesk matný až skelný, neprůhledný, průsvitný až průhledný, Tvrdost 6-6,5 dle Mohsovy stupnice, nemagnetický, vryp bílý. Krystalochemie: Prehnit krystaluje v rombické s., mívá příměs Fe a Mg. Vzhled v přírodě: Prehnit je typickým minerálem sekundárních mineralizací spojených s hydrotermálními procesy (zatlačování primárních minerálů za přínosu Ca a vody), charakteristický je pro alpské žíly spolu s dalšími Ca-alumosilikáty (epidot, clinozoisit, axinit), popř. karbonáty a zeolity. Vzácně tvoří tabulkovité krystaly, obvykle celistvý, velmi často ledvinité agregáty s radiálně paprsčitou stavbou. 8e. Fylosilikáty http://www.pinterest.org chemické složení: KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2 Fyzikální vlastnosti: Hustota kolem 2,8 g/cm3, Barva – bílý, šedavý, žlutavý, zelenavý, Štěpnost – dokonalá dle báze, lesk skelný, neprůhledný, průsvitný, průhledný, Tvrdost 2-2,5 dle Mohsovy stupnice, nemagnetický, vryp bílý. Krystalochemie: Muskovit krystaluje v monoklinické s., často pseudohexagonální. Obvykle čistý, někdy s příměsí Fe, Mg (celadonitová složka), Na (paragonit. složka), Cr (odr. Fuchsit), B (boromuskovit) aj. Vzhled v přírodě: Muskovit je velmi rozšířený minerál, výskyt v některých typech granitů (S-typy), běžný v pegmatitech, metamorfogenní je v metapelitech (fylity, svory, některé ruly, sericitické břidlice, kvarcity apod.). Sekundárně zatlačuje plagioklasy (sericit), běžný v klastických sedimentech (i aleuritech, odolává zvětrávání). Tvoří drobně šupinkaté agregáty (sericit) i automorfně vyvinuté krystaly v pegmatitech. V metapelitech tence až tlustě tabulkovitý. 8e. Fylosilkáty – muskovit chemické složení: K(Mg,Fe2+,Al)3AlSi3O10(OH,F)2 4 hlavní koncové členy (viz diagram) Fyzikální vlastnosti: Hustota 2,7-3 g/cm3, Barva – hnědý, světle hnědý, červenohnědý, hnědozelený, bronzový, černý Štěpnost – dokonalá dle (001), lesk skelný až perleťový, neprůhledný, průsvitný, vzácně průhledný, Tvrdost 2-2,5 dle Mohsovy stupnice, nemagnetický, vryp bílý. Krystalochemie: Minerály sk. biotitu krystalují v monoklinické s., odd. prismatické. Proměnlivé chemické složení odrážející podmínky a prostředí vzniku. Při chloritizaci ztrácí K, při baueritizaci Fe a Mg. Vzhled v přírodě: Biotit je významným horninotvorným minerálem granitoidů (od kyselých po intermediální –granity, granodiority, diority a žilné a výlevné ekvivalenty – aplity, lamprofyry, pegmatity). Běžná součást metapelitů (fylit, svor, rula) a některých metabazitů, vzácněji v mramorech (flogopit). Tvoří tabulky, lupeny, lištovité krystaly, vzácněji sloupečkovité pseudohexagonální krystaly. Při chloritizaci přechází do brnozova až zelena, při baueritizaci bledne barva. 8e. Fylosilkáty – sk. biotitu chemické složení: (Mg,Fe 2+>Mn,Al, Ni)6(Si>Al)4O10(OH)8 Klinochlor: (Mg5Al)(AlSi3)O10(OH)8 Chamosit: (Fe5Al)(AlSi3)O10(OH)8 Nimit: (Ni5Al)(AlSi3)O10(OH)8 Pennantit: (Mn,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8 Fyzikální vlastnosti: Hustota kolem 3-3,5 g/cm3, Barva – šedý, černý, šedozelený, hnědozelený, červenofialový Štěpnost – dokonalá dle báze, lesk matný až skelný, neprůhledný, průsvitný, vzácně průhledný, Tvrdost 3 dle Mohsovy stupnice, nemagnetický, vryp šedý až šedozelený. Krystalochemie: Minerály sk. chloritu krystalují v monoklinické s., odd. prismatické. Velmi proměnlivé chemické složení odrážející podmínky a prostředí vzniku. Vzhled v přírodě: Chlorit se vyskytuje coby sekundární minerál v magmatitech a metamorfitech, kde zatlačuje primární minerály (amfiboly, pyroxeny, biotit, granát), běžný je v alpských trhlinách coby práškovité až kulovité agregáty nebo drobné tabulky (klinochlor), v serpentinitech po ortopyroxenech vyšší obsah Ni (nimit) nebo Cr (Kämmererit), v sedimentárních Fe-rudách chamosit (někdy oolitcký), v metamorfovaných Mn,Zn ložiscích pak Pennantit. Většinou jsouchlority masívní. 8e. Fylosilkáty – sk. chloritu Klinochlor Klinochlor Kämmererit Chamosit chemické složení: sk. kaolinitu Al2Si2O5(OH)4 – kaolinit, dickit, halloysit, nacrit montmorillonit (Na,Ca)0,3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2•n(H2O) Illit (K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)] Fyzikální vlastnosti: Hustota kolem 2,5-2,8 g/cm3, Barva – bezbarvý, bílý, šedobílý, šedý, zelenavý Štěpnost – štěpný dle báze, lesk matný až skelný, perleťový, neprůhledný, průsvitný, průhledný, Tvrdost 1-2 dle Mohsovy stupnice, vryp bílý. Krystalochemie: Jílové minerály krystalují v monoklinické, triklincké s. Proměnlivé chemické složení i struktura (v zásadě vrstvy tetr. SiO4 střídající se z oktaedrickými pozicemi (2:1 – např. montmorillonit nebo 1:1 – např. kaolinit). Vzhled v přírodě: Jílové minerály vznikají alteracemi primárních minerálů (např. živců ad.) za přínosu vody a odnosu alkálií, popř. fylosilikátů přínosem H+. Tvoří samostatná horninová tělesa (např. přeměnou pyroklastik, granitoidů, rul, arkóz apod. Makroskopické krystaly tvoří vyjímečně. 8e. Fylosilkáty – sk. jílových minerálů Dickit Kaolinit - SEM Montmorillonit- SEM chemické složení: (Mg, Fe)3Si2O5(OH)4 8e. Fylosilkáty – sk. serpentinových minerálů 8f. Tektosilikáty http://www.pinterest.org chemické složení: KAlSi3O8 Fyzikální vlastnosti: Hustota kolem 2,5 g/cm3, Barva – bezbarvý, bílý, šedavý, nažloutlý, načervenalý, nazelenalý, hnědošedý Štěpnost – dokonalá dle báze a plochy (010), lesk matný až skelný, hedvábný, neprůhledný, průsvitný, vzácně průhledný (adulár), Tvrdost 6 dle Mohsovy stupnice, nemagnetický, vryp bílý. Krystalochemie: Mikroklin je triklinický, ortoklas a sanidin monoklinický, některé K-živce mohou obsahovat příměs Ba namísto K (hyalofán, celsian), popř. Fe3+ namísto Al, nebo Pb namísto K (amazonit), vzácně Rb namísto K (rubiklin). Vzhled v přírodě: K-živce jsou běžné horninotvorné m. kyselých až. int. magmatických h. (granitoidy, syenitoidy, pegmatity, aplity aj.), metamorfovaných h. (ortoruly, z metapelitů zejména v rulách). Na alpských žilách ve formě aduláru. Přechází do klastických sedimentů (droby, arkózy). Přeměňuje se na jíl. minerály, popř. sericit). Nejč. tabulkovité krystaly, často zdvojčatělé dle karlovarského, bavenského nebo manebašského zákona, tvoří vyrostlice. 8f. Tektosilkáty – sk. živců – draselné živce chemické složení: NaAlSi3O8 – CaAl2Si2O8 Řada albit-anortit Fyzikální vlastnosti: Hustota kolem 2,6-2,75 g/cm3, Barva – bezbarvý, šedobílý, bílý, narůžovělý, nažloutlý, tmavě šedý s barvoměnou (labradorit), Štěpnost – dokonale štěpný dle báze a plochy (010), lesk matný až skelný, neprůhledný, průsvitný, průhledný, Tvrdost 6 dle Mohsovy stupnice, nemagnetický, vryp bílý. Krystalochemie: Plagioklasy krystalují v triklinické s., složení se mění od albitu (Ab) do anortitu (An), příměs K bývá nízká, někdy příměs Sr. Vzhled v přírodě: Plagioklasy jsou běžným horninotv. m. magmatických h. (granitoidy, syenitoidy, gabra a jejich výlevné ekvivalenty), dále v metapelitech (zejm. ruly) a metabazitech (bazické plagioklasy), albit v alpských žilách. V sedimentech okrajový. Tabulkovité, často zdvojčatělé krystaly, vyrostlice, přeměňuje se na sericit a jílové m. (kyselé plg) nebo clinozoisit (bazické plg.) 8f. Tektosilkáty – sk. živců – plagioklasy chemické složení: hydratované alumosilikáty alkalických kovů a kovů alkalických zemin Fyzikální vlastnosti: Hustota od 2-3 g/cm3, Barva – bezbarvý, bílý, narůžovělý, nazelenalý, červený, hnědý Štěpnost – v závislosti na druhu, lesk matný až skelný,perleťový, neprůhledný, průsvitný, průhledný, Tvrdost 4-6 dle Mohsovy stupnice, nemagnetický, vryp bílý. Krystalochemie: Zeolity jsou typické různým uspořádáním tetraedrů SiO4 a AlO6 a přítomností velkých strukturních dutin, navzájem propojených ve kterých jsou molekuly vody a jiných látek. Základní konfigurace jsou smyčky 4, 5, 6, 8, 10 a 12 tetraedrů. Vzájemně propojené smyčky utvářejí větší a komplikovanější polyedrické klece. V chemickém složení zeolitů dominuje křemík a hliník, přičemž Al nikdy nepřevažuje nad Si. V závislosti na jejich poměru v tetraedrických pozicích jsou obsazeny dutiny ionty Na, Ca, K a Ba. Vzhled v přírodě: Zeolity jsou široce rozšířené minerály. V magmatických horninách vzácně primární (např. natrolit v některých alkalických h. , analcim v těšínitech apod.), běžnější je sekundární jako hydrotermální produkt alterace primárních minerálů ve vulkanitech (živců, skla atd.), nebo ve výplních dutin ve vulkanitech (hlavně bazalty), na alpských žilách v metabazitech i metagranitoidech, vzniká i v sedimentech v zeolitové metamorfní facii nebo při podmořském zvětrávání. Tvoří celistvé agregáty i v závislosti na druhu krystaly sloupcovité (natrolit, mezolit, skolecit), tabulkovité (heulandit, phillipsit, thomsonit), dvanáctistěny kosočtverečné (analcim, pollucit) aj. 8f. Tektosilkáty – sk. zeolitů 8f. Tektosilkáty – sk. zeolitů Natrolit Heulandit Stilbit Harmotom Thomsonit Ferrierit