Horninotvorné minerály pro analytické geochemiky silikáty 1 nesosilikáty, sorosilikáty, cyklosilikáty Silikáty - úvod •Největší a nejdůležitější skupina minerálů v mineralogickém systému. • •Zahrnuje většinu horninotvorných minerálů. • •Dělení podle uspořádání SiO4 tetraedrů –hlavní stavební prvek těchto minerálů. • • Silikáty se skládají z: • - tetraedrů SiO44- • - kationtů kovů (např. Ca, Fe, Mg, Na, Al), které jsou ve středech různých polyedrů např. MgO6, FeO6, NaO8, BO3, AlO6,… • •tetraedry a jiné polyedry se spojují přes společný kyslík – •Si4+ bývá u některých minerálů nahrazován Al3+ (AlO4) • •vedle kyslíku se objevují i jiné anionty (OH-, F- , Cl-) Silikáty - klasifikace –Nesosilikáty – tetraedry izolované –olivín, granáty, staurolit, Al2SiO5, chlotitoid, zirkon, titanit – –Sorosilikáty – 2 spojené tetraedry –skupina epidotu – –Cyklosilikáty – tetraedry spojené do cyklů –skupina turmalínu, berylu, cordieritu – –Inosilikáty – tetraedry spojené do řetězců –jednoduché řetězce – pyroxeny –dvojité řetězce – amfiboly – –Fylosilikáty – tetraedry propojené v ploše –slídy, chlority, jílové minerály, … – –Tektosilikáty – tetraedry tvořící prostorově propojenou kostru. –živce, foidy, zeolity, křemen (považujeme-li ho za silikát) si%20tetrahedra si%20tetrahedra Výsledek obrázku pro sorosilicates Nesosilikáty - skupina olivínu • • • •Obecný vzorec M2SiO4 (M1M2SiO4) • M = Mg, Fe2+ Mn, Ni, Ca • forsterit Mg2 SiO4 rhomb. • fayalit Fe2 SiO4 rhomb. • tefroit Mn2SiO4 rhomb. • liebenbergit Ni2SiO4 rhomb. • • monticellit CaMgSiO4 rhomb. • kirchsteinit CaFeSiO4 rhomb. • • Olivín – termín užívaný v petrologii pro pevný roztok mezi forsteritem a fayalitem (Mg,Fe)2SiO4. Ideálně mísitelnost, hlavní substituce Mg-Fe, vedlejší až stopové prvky: Ni, Mn, Zn, Ca • • Pevný roztok mezi monticellitem a kirchsteinitem, s fosteritem-fayalitem se skoro nemísí, jen velmi omezeně Rombický (kosočtverečný) Izolované tetraedry SiO4, sdílející apikální kyslíky s oktaedry Strukturní vzorec M2SiO4 (M1M2SiO4) dvě oktaedrické pozice, M1 a M2 obsazenými dvojvalentními kationty (Mg, Fe2+, Mn2+, Ni2+, Ca) V případě kirchsteinit-monticellitu, vstupuje Ca do M1 pozice a M2 je obsazována Mg a Fe2+ A picture containing drawing Description automatically generated Nesosilikáty - skupina olivínu •Barva: •forsterit -světle žlutý, žlutozelená, zelená •fayalit - černý, hnědý •tefroit -růžový, červený •„olivín“ – pevný roztok forsteritu a fayalitu má barvu světle zelenou (olivově zelená) • • Forsterit Mg2SiO4 (olivín, (Mg,Fe)2SiO4) •Hlavní horninotvornou součástí svrchního pláště (peridotity), do hloubek cca 400 km •Bazické a ultrabazické magmatické korové horniny •vulkanické horniny - olivinické bazalty, kimberlity •dolomitické mramory (Studnice) •v meteoritech Olivín lehce podléhá hydrotermálním alteracím, zatlačován minerály serpentinové skupiny. Využití: jako drahý kámen, důležitý v řešení problémů zemského pláště, výpočet PT podmínek, • Obsah obrázku jídlo, interiér, vsedě, kousek Popis byl vytvořen automaticky Peridotit (dunit) - plášťová hornina Bazalt s vyrostlicemi olivínu, Hawai bazalt s xenolitem peridotitu, Smrčí MgSiO3 perovskit CaSiO3 perovskit (Mg,Fe)O magnesiowustit (Mg,Fe)2SiO4 olivín Wadsleyit a ringwoodit : jsou vysokotlaké modifikace forsteritu známy z některých meteoritů teoreticky velmi hojně zastoupené v plášti Nesosilikáty - skupina olivínu, forsterit v plášti Obsah obrázku objekt v exteriéru, osoba, pallasit Popis byl vytvořen automaticky Olivín (forsterit) v meteoritu pallasitu Obsah obrázku skála, kámen Popis byl vytvořen automaticky dolomitický mramor s olivínem Nesosilikáty - skupina olivínu •Fayalit Fe2 SiO4 –pegmatity (Strzegom) a alkalické granity –Fe-bohaté metamorfované a vulkanické horniny –Jako příměs ve forsteritu kolem 10 at.% (olivín) • (antropogenní původ - strusky po tavbě Fe-rudy) • •Tefroit Mn2 SiO4 –Metamorfované Mn-bohaté silikátové horniny – •Liebenbergit Ni2SiO4 –běžně jako minoritní příměs ve forsteritech z ultrabazických hornin Liebenbergit, struska, Laurion, Řecko Nahoře fayalit, Ettringen, dole: tefroit, Franklin Granáty - proč jsou granáty tak důležité Granát - běžný v magmatických, metamorfových i sedimentárních horninách. Granát představuje pevný roztok několika koncových členů, obvykle dominuje složka almandinová Fe3Al2(SiO4)3, spessartinová Mn3Al2(SiO4)3, pyropová Mg3Al2(SiO4)3 a grosulárová Ca3Al2(SiO4)3. Ale v menší míře do jeho struktury vstupuje celá řada jiných prvků, které mnohdy nesou cenné informace pro interpretaci geneze granátu a horniny. Jeho velká variabilita v chemickém složení a charakter zonálnosti, a to jak hlavních, tak i stopových prvků, hraje významnou roli při geotermobarometrických výpočtech, sestavování PT drah metamorfovaných hornin, studiu metamorfních reakcí a interpretace geneze a vývoje magmatických hornin. Rovněž jsou důležité pro datování (U-Pb, Sm-Nd, Lu-Hf). Granáty uzavírají řadu inkluzí (monofázových i polyfázových), které rovněž jsou cenným nástrojem pro interpretace petrogenetické a datování hornin. V případě sedimentárních hornin jsou granáty v asociaci těžkých minerálů široce používány při studiu jejich provenience, pro litostratigrafii sedimentárních komplexů a vzájemnou korelaci sedimentárních hornin. • Fig. 6 Granáty - proč jsou granáty tak důležité Krystalochemie skupiny granátu Většinou silikáty s izolovanými tetraedry SiO4 Obecný vzorec granátu je X3Y2T3O12 Do jednotlivých pozic vstupují zejména následující kationy X = Mg, Fe2+, Mn2+, Ca, Na, Y, REE Y = Al3+, Fe3+, Cr3+, Ti4+, Mn3+, V3+, Sc, Zr4+ T = Si4+, Al3+, P5+, Fe3+, Ti4+ V granátu funguje celá řada homovalentních i heterovalentních substitucí. Krystalová struktura granátu • •Základem struktury granátu jsou střídající se SiO4 tetraedry (nesosilikát) a YO6 oktaedry •V osmičetné koordinaci s kyslíkem (připomímající stočenou krychli) jsou X iony •Koordinační polyedry dvojvalentních kationů nejsou pravidelné (délka všech vazeb a úhly nejsou stejné), tvarem připomínají deformovanou krychli. •Dvě hrany každého tetraedru a šest hran každého oktaedru jsou sdílené s polyedrem XO8 a čtyři další hrany polyedru XO8 jsou sdílené s hranami jiných polyedrů XO8 •Vysoké procento sdílených hran vede k těsnému uspořádání, s čímž souvisí i vysoká hustota, tvrdost a vysoký index lomu. Krystalová struktura granátu podle Novaka a Gibbse (1971) (SiO4)-4 (AlO6)-9 (MgO8)-14 Morfologie granátu ØNejčastěji tvoří granáty izometrická zrna a nedokonale vyvinuté krystaly. Avšak i dokonale vyvinuté krystaly jsou poměrně časté. Ø ØNejběžnější krystalové tvary jsou dvanáctistěn kosočtverečný a čtyřiadvacetistěn deltoidový nebo jejich kombinace Dvanáctistěn kosočtverečný •grosulár 6garnets-%20mixed 6garnet-almandine-NHMLA3928x almandin Čtyřiadvacetistěn deltoidový •spessartin 6garnet4928 6spessartite-douglass40 almandin Granáty • Obecný vzorec granátu X3Y2(ZO4)3 • • Mimo těchto šesti nejběžněji se v přírodě vyskytujících koncových členů granátu existuje celá řada dalších • • • pyrop Mg3Al2(SiO4)3 uvarovit Ca3Cr2(SiO4)3 • almandin Fe3Al2(SiO4)3 grosulár Ca3Al2(SiO4)3 • spessartin Mn3Al2(SiO4)3 andradit Ca3Fe2(SiO4)3 • Almandin Fe3Al2[Si3O12] ØOranžovo-červený až červený ØNejhojnější typ granátu Ø ØExistují sice téměř čisté almandiny, nejčastěji ale ve směsi s pyropovou, spessartinovu, grosulárovou či andraditovou složkou, Ø ØRegionálně metamorfované horniny (metapelity, granulity, amfibolity) ØMetapelity: i téměř čisté almandiny, za relativně LP/LT je dále významná spessartinová komponenta, s rostoucím stupňem metamorfózy nabývá na významu pyropová komponenta ØAmfibolity: dále grosulárová a pyropová komponenta ØGranulity: dále pyropová, často i grosulárová komponenta ØAle i např. v některých skarnech a vápenatosilikátových horninách mohou být granáty dominantní almandinovou komponenetou (plus grosulárová či andraditová komponenta) Ø ØMagmatické horniny – granity, méně ryolity, dacity, andezity (almandin-spessartin) Ø Ø Spessartin Mn3Al2[Si3O12] •Žlutý, oranžový až červený • •Existují sice téměř čisté spessartiny, nejčastěji ale ve směsi s almandinovou složkou, •Někdy i zvýšené obsahy grosulárové komponenty 22 – 33% (metamorfovaná Mn ložiska – Chvaletice, skarny) • •Pyropová komponenta obvykle nízká (X %) • •Stopové prvky – Y, HREE, F » V, Sc, Zn • •Typický granát granitických pegmatitů, aplitů, vzácněji ryolitů •Dále některé skarny, metamorfovaná Mn ložiska, manganonosné regionálně metamorfované fylity (New Zealand, California), kvarcity (Kojetín) • Pyrop Mg3Al2[Si3O12] Červený, někdy až černý, purpurový Pyropový granát je typický minerál ultrabazik Peridotity, kimberlity, eklogity Možný vznik magmatický i metamorfní (UHP) Neexistuje čistý konc. člen (většinou příměs ALM, méně GRS; obvykle do 75% PRP. Často obsahuje příměs Cr – (až 8 hm.% Cr2O3) Jistá příměs Na (do 0,06%): substituce Ca2+Al3+ ßà Na+Si4+ Grosulár Ca3Al2[Si3O12] Ø žlutý až červeno-hnědý, zelený Ø Název odvozen od – angrešt (grossularia) Ø Nejčistší známý – 98% Grs Ø Nejčastěji tvoří isomorfní směs s andraditem (Fe3+) a almandinem (Fe2+) Ø Za určitých podmínek i dobrá mísitelnost se spessartinem Ø regionálně a kontaktně metamorfované vápenato-silikátové horniny (skarnech aj.), rhodingity, Ø Méně běžný pro regionálně metam. horniny – mramory, některé ruly, diopsidické granulity – a serpentinity ØVarieta grosuláru – hesonit (Fe bohatý grosulár) – kontaktně metamorfované vápenato-silikátové horniny Ø Ø Ø Andradit Ca3Fe2[Si3O12] Ø Typickým prostředím pro andradit jsou metamorfované vápenato-silikátové horniny, zejména skarny: 3CaCO3 + Fe2O3 + 3SiO2 àCa3Fe2Si3O12 + 3CO2 ØV alkalických vyvřelinách jsou andradity tmavě hnědé až černé, zonální a obsahují hodně Ti Ø Mnohé andradity mají složení blízké koncovému členu Ø Časté jsou i pevné roztoky s grosulárem, almandinem a spessartinu ØMnohé skarnové andradity jsou opticky a chemicky zonální Ø Známé i cínonosné andradity (ze skarnů) - až 1,5% SnO2 substituce XCa2+ n XSn2+ nebo TSi4+ n TSn4+ Titanonosné granáty • schorlomit Ca3Ti2(Si,Fe3+2) O12 • • Hlavní substituce: 1.Ti4+(Y) + Fe3+(Z) ßà Si4+(Z) +M3+(Y); M = Al, Fe, Ti (schorlomit) 2.Fe2+(Y) + Ti4+(Z) + (OH)- ßà Fe3+(Y) + Si4+(Z) + O2- 3. •U andraditů s vysokým obsahem Ti (max. známý obsah TiO2 – 27,4%) je možný i vstup Ti do T pozice Si4+ n Ti4+ • a do X pozice R2+ + Ti4+ n 2R3+ • •Titanonosné granáty se vyznačují zvýšeným obsahem dalších prvků – Zr (kimzeyite, kerimazite), REE, Cr, Zn, Sn, V a P • •U nás se vyskytují granáty s Ti a Zr (schorlomity) ve vulkanických horninách Českého středohoří Uvarovit Ca3Cr2(SiO4)3 Ø Nejčastěji v řadě uvarovit – grosulár, méně často uvarovit – andradit Ø Známy i granáty s 91% uvarovitové složky Ø Nejvzácnější ze šesti hlavních konc. členů Ø Čisté uvarovity známy jen ze serpentinitů svázaných s ložisky Cr, skarnů a mramorů; Lokality: Karélie, Outokumpu 0788666001095712180 Uvarovite Uvarovite Hydrogranáty ØPatrně běžnější, než se myslí; nejběžnější hydrogrosulár Ø mejčastěji v kontaktně metamorfovaných horninách, zejména rodingitech (Ca metasomatóza v ultrabazikách) Ø U nás znám z též z metamorfovaných slínů (Pabst 1942) Ø Dále je známý: hydroandradit– z alterovaného serpentinitu Ø Ø Vstup F do struktury hydrogranátu (v některých moldanubických skarnech až 3 hm %. hydrogranáty – Oxidy: katoit - Ca3Al2 (OH)12 Silikáty: Holstamit Ca3Al2Si2O8(OH)4 henritermiérit Ca3Mn2 Si2O8(OH)4 Granáty s V a Zr •Goldmanit Ca3V23+Si3O12 (Muto, Meyerowirz 1964) – Rusko, Čína. Pevný roztok goldmanit – grosulár. Zelený, žlutozelený; v metamorfovaných vanadem bohatých sedimentech. • •Kimzeyit Ca3Zr2(Al2Si)O12 (Milton et al. 1961); •Kerimasit Ca3Zr2(Fe2Si)O12 •Zr bývá zastupováno Ti a Al nahrazováno Fe3+. Znám z karbonatitů, šošonitického čediče, lamprofyrů. • •Ito a Frondel (1967) zjistili téměř úplnou mísivost v řadě Ca3Fe2Si3O12 - Ca3Zr2Fe2SiO12 - Ca3Ti2Fe2SiO12 a navrhli pro ni názvy konc. členů andradit – kerimasit – schorlomit; Y a HREE v granátech •V přírodních granátech se může ve vyšším než stopovém množství vyskytovat Y a HREE. • • • • • • • • • •Přírodní granát menzerit Y2CaMg2Si3O12 •Čistý ytriový granát tzv. ytrogranát Y3Al2Al3O12 (Yoder a Keith 1951) známý pod zkratkou YAG je vyráběn synteticky. • lanthanoidova kontrakce Rozdělení vzácných zemin mezi jednotlivé minerály je funkcí zejména iontového poloměru - závisí na shodě velikosti prvku s velikostí koordinačního polyedru ve struktuře minerálu. Granáty bývají nabohacené HREE a Y ve srovnání s LREE. V důsledku vyšších obsahů Y než MREE a HREE v korových horninách je Y u granátu, obvykle převažující prvek vzácných zemin (Gramaccioli et al. 1999). Y a HREE v granátech •V granulitech – ojediněle – menzerit Y2CaMg2Si3O12 • •V granátech granitů (hlavně A-typy a I-typy) může obsah Y203 dosahovat až několik hm.%; ojediněle i některé HREE (Yb, Er) můžou být nad mezí detekce EPMA • • Vstup Y+HREE do struktury granátu: •(1) YAG substitution, X(Y,REE)3+ 1 Z(Al3+,Fe3+)1 X(R2+)–1 ZSi–1, běžná ve spessartinových granátech pegmatitů (e.g., Jaffe 1951), •(2) XNa+ 1(Y,REE)3+ 1 X(R2+)–2 popsána Enami et al. (1995) z granátu ortorul; •(3) menzerite-(Y) substitution X(Y,REE)3+ 1 YR2+ 1 XR2+ –1 Y(Al,Fe)3+–1 popsána z metamorfních granátů granulitů (Grew et al. 2010; Marsh et al. 2012); • U metapelitů obsahujících xenotim a granát existuje silná teplotní závislost obsahu Y v granátu S rostoucí T obsah Y v granátu klesá Na základě tohoto funkčního vztahu byl zpracován i granát – xenotimový termometr největší přesnost při použití tohoto termometru pro pelity metamorfované za nižších teplot Ve spodní granátové zóně se obsahy Y v granátu pohybují kolem 4000 ppm, ve svrchní granátové zóně kolem 1000 ppm a v sillimanitové zóně dosahují přibližně jen 150 ppm • Závislost obsahu Y v granátu na T. Vodorovné úsečky představují rozsah teplot při stanovení koncentrací Y s přesností ±100 ppm (Pyle a Spear 2000) Ø Y a HREE v granátech REE v granátech s rostoucí metamorfózou • Chondritem normalizovaný REE obsah v granátech. Přechod zleva doprava vyjadřuje změnu obsahu REE s rostoucí metamorfózou (Bea, Montero 1999) • •S rostoucí metamorfózou •se zvýrazňuje negativní Eu anomálie •granáty jsou bohatší Sm, Gd, Tb, Dy a Ho •vykazují plochý až klesající chondritem normalizovaný model MREE a HREE • • Zonálnost granátu Grs Prp Alm Sps ZONÁLNOST GRANÁTU •Dva základní typy zonálnosti: –zonálnost růstová –zonálnost difúzní • •Zonálnost růstová je řízena kontinuálními anebo diskontinuálními změnami ve složení okolní hmoty, která dodává materiál rostoucímu krystalu. Základní podmínkou pro vznik růstové zonálnosti je nízká objemová difúze. • •Zonálnost difúzní - při ní dochází ke vzniku nové zonálnosti u původně homogenního nebo zonálního krystalu, v důsledku difúze. Při difúzi dochází k výměně materiálu mezi krystalem granátu a okolními minerálními zrny nejčastěji pomocí defektů v krystalové mřížce v důsledku gradientu v chemickém potenciálu. Uplatňuje se zejména při zvyšování teploty nebo chladnutí horniny a je tedy důležitým zdrojem informací o retrográdních procesech. • Růstová zonálnost - význam frakční krystalizace • Princip frakční krystalizace lze snadno popsat na reakci • chlorit + muskovit + křemen = granát + biotit + H2O. • Minerální asociace s chloritem, křemenem a muskovitem začne reagovat při teplotě T2 a začne růst granát a biotit v rovnováze s chloritem. Jejich složení odpovídá průsečíku T2 a příslušných křivek. S rostoucí teplotou bude chloritu ubývat a všechny fáze se budou obohacovat hořčíkem, jejich složení se bude posouvat ve směru šipek. V případě, že by docházelo ke kompletní homogenizaci všech fází, systém by měl neustále stejné celkové složení, jednalo by se o rovnovážnou krystalizaci. V tomto případě by byl všechen chlorit zkonzumován při teplotě T3 a reakce by přestala probíhat. Výsledný granát by byl homogenní a jeho složení by odpovídalo primárnímu chemickému složení systému. Pokud materiál opouští systém např. izolací materiálu v jádrech minerálů, kde již nemůže dále reagovat, jedná se o frakční krystalizaci. frakcni krystalizace granatu Prográdní zonálnost granátu Typický profil prográdní růstové zonálnosti granátu v důsledku frakcionace (Podle Stowella a Tinkhama) Difúzní zonálnost ØDifúze představuje transport materiálu v důsledku gradientu chemického potenciálu, který může být dán buďto gradientem v chemickém složení systému nebo teplotním gradientem ØLze rozlišit difúzi objemovou a intergranulární (Brady 1975) ØPři objemové difúzi je materiál transportován prostřednictvím bodových defektů v krystalové struktuře ØV případě intergranulární difúze dochází k transportu materiálu podél rozhraní zrn nebo podél dislokací v krystalech Ø ØVýznam každé z nich je silně závislý na teplotě ØDifúze objemová je charakteristická pro granáty ve výše metamorfovaných horninách (nad sillimanitovou izográdu, přibližně nad 650°C) (Yardley 1977) ØV granátech výše metamorfovaných hornin dochází v důsledku post-růstové objemové difúze, obvykle ve fázi chladnutí horniny, k homogenizaci granátů, případně ke změně pre-existující zonálnosti ØDifúze intergranulární probíhá za nižších teplot (Freer 1981) Difúzní zonálnost •Objemová difúze Ca v granátu je pomalejší ve srovnání s objemovou difúzí Mg, Fe a Mn z důvodu většího iontového poloměru Ca (Chakraborty a Ganguly 1991). • •Čas potřebný k homogenizaci granátů je závislý nejen na teplotě, ale také na fO2 a složení granátu. • •V některých horninách tak můžeme najít kompletně homogenizované menší krystaly granátů, avšak větší zrna mohou mít ve svém jádru relikt dřívější chemické zonálnosti. Prográdní zonálnost granátu a difúzní zonálnost při okraji zrna • Prográdní metamorfní zonálnost granátu projevující se poklesem Mn, Fe/(Fe+Mg) a nárůstem Mg směrem od jádra k okraji zrna • • Zonálnost při okraji porfyroblastu granátu způsobená difúzní výměnou mezi granátem a s ním sousedícím jiným Fe-Mg silikátem, např. biotitem • Ca bohaté mezikruží - kompatibilní s konzumací nějaké vápníkem bohaté fáze během růstu granátu Jiné typy zonálnosti 29JBEI Oscilační zonálnost - Epizodický přísun některého prvku např. v magmatických horninách či při opakované metasomatozóze skarnů - Kolísání PT podmínek Sektorová zonálnost - Přednostní zabudovávání některého prvku v určitých krystalografických směrech Kombinace oscilační a sektorové zonálnosti Nesosilikáty - Skupina Al2SiO5 •Minerály Al2SiO5 • Sillimanit Al6 Al4 O SiO4 rombický • Andalusit Al6 Al5 O SiO4 rombický • Kyanit Al6 Al6 O SiO4 triklinický • • Chemické složení blízké ideálnímu složení. • minoritní a stopové prvky • Sillimanit B3+, Mg, Fe3+ • Andalusit Mn3+, Fe3+, Cr3+ • Kyanit Cr3+, V3+, Fe3+ • • ANDALUSITE Nesosilikáty - Skupina Al2SiO5 •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 • štěpný •Andalusit - sloupcovité krystaly, jehlicovité, drobně až hrubě zrnité agregáty, velikost až do velikosti 1 m • růžová, červenohnědá, bílá šedá, zelená, modrá, někdy je pleochroický (v různé orientaci má různou barvu) • nedokonale štěpný •Kyanit - sloupcovité až tabulkovité krystaly, drobně až hrubě zrnité agregáty, velikost až několik dm • modrá, šedá, bezbarvý, vysoký index lomu • výborně štěpný •Tvrdost 6-7, u kyanitu 7-5, •h = 3,2-3,6 (kyanit). • Nesosilikáty - Skupina Al2SiO5 Andalusit, Dolní Bory Sillimanit, Něchov Kyanit, Frymburk Nesosilikáty - Skupina Al2SiO5 •Výskyty: •Horniny bohaté Al •Sillimanit – regionálně metamorfované horniny středního až vyššího stupně, migmatity •Andalusit – kontaktně metamorfované horniny (Branná), granity, pegmatity (Dolní Bory) •Kyanit – regionálně metamorfované horniny středního až vyššího stupně (Frymburk), ruly, granulity, eklogity • pozice trojného bodu zůstává stále diskutabilní. Především pozice univariantní křivky reakce andalusit=sillimanit je nejistá. • •Odolnost Al2SiO5 proti alteracím je střední až vysoká, proti zvětrávání je vysoká, proto jsou relativně běžné v ATM sedimentů (sillimanit moc ne – vláknitý). •Využití: Velmi důležité minerály pro odhad PT podmínek vzniku hornin. ANDALUSITE Nesosilikáty – další minerály •Staurolit • Fe2 Al9 O6 (SiO4)4 (O,OH)2 • Vedlejší prvky: Zn, Li, Mn, Co • Monoklinický (pseudorombický) • •Vlastnosti: hnědý v různých odstínech • •Výskyty • Typický minerál Al-bohatých metamorfovaných hornin - svorů a rul, typický těžký minerál v sedimentech vzhledem ke svojí mechanické a chemické odolnosti a hustotě. •Důležitý pro odhad PT podmínek v metamorfovaných horninách. •Staurolitová izográda (metapelity) • Staurolit ve svoru Nesosilikáty – další minerály •Chloritoid • (Fe, Mg)2 Al4 O2 (SiO4)2 (OH)2 • Vedlejší prvky: Mn • Monoklinický a triklinický • strukturně a geneticky příbuzný staurolitu •Vlastnosti: tmavozelený až černý, výborně štěpný, t = 5-6, h = 3,4-3,6 •Výskyty: • v metamorfovaných horninách (při slabé metamorfóze, než aby vznikl staurolit) – chloritoidových břidlicích •Důležitý pro odhad PT podmínek v metamorfovaných horninách. • •Titanit • Ca Ti (SiO4/O) • Vedlejší prvky: Sn, Al, Nb, Ta, F, Y, REE • Monoklinický •Vlastnosti: hnědý, žlutý, zelený, nedokonale štěpný, t = 5-5,5 h = 3,4-3,6 •Výskyty: • Hojný akcesorický minerál v různých typech metamorfovaných a magmatických hornin, vyžaduje zvýšenou aktivitu Ca (charakteristickýc pro I-typové granity; není v kyselých magmatitech S-typových). •Středně odolný vůči alteracím. • Nesosilikáty – další minerály •Zirkon • Zr SiO4 • Vedlejší prvky: Hf, U, Th, Y, Sc, P • často srůstá s xenotimem –YPO4 isostrukturní se zirkonem • Tetragonální •Vlastnosti: hnědý, žlutý, nedokonale štěpný, t = 7-7,5 • h = 4,6-4,7 •Výskyty: • Akcesorický minerál v různých typech hornin, hojný v granitech (zejména S-typové a metapelitech) • jediný relativně hojný minerál Zr. •Velmi odolný proti alteracím, používá se k radiometrickému datování. • Často je ale metamiktní (rozpad struktury působením radioaktivního záření) – vstup řady jiných nestrukturních prvků – Fe, Al, ….. • Sorosilikáty •Obsahují dva spojené tetraedry, Si2O7, někdy jsou ve struktuře přítomny SiO4 i Si2O7. •Skupina epidotu • Obecný vzorec A2B3(Si2O7)SiO4OOH • A = Ca, REE (Ce, La, Nd, Y), Mn • B = Al, Fe3+, Fe2+, Mn, Mg • Vedlejší prvky: Pb, Sr, V, Cr • Epidot Ca2Al2Fe3+ (SiO4)3 OH • Klinozoisit Ca2Al3 (SiO4)3 OH • Zoisit Ca2Al3 (SiO4)3 OH • Allanit-(Ce) CaCeAl2Fe2+ (SiO4)3OH • Substituce Al - Fe3+, Al - Mn3+, Ca - Mn2+, • REE3+Fe2+ - Ca Al • Monoklinické (většina), rombické (zoisit) •Vlastnosti: epidot, zoisit - zelený v různých odstínech, allanit-černý, dokonale štěpný, t = 6,5, h = 3,1-3,5 •Allanit, často obsahuje Th,U - metamiktní -> bez štěpnosti •Mn-botatý zoisit je označován jako thulit – růžová barva • Sorosilikáty – skupina epidotu •Výskyty epidot, zoisit, klinozoisit: –Metabazika (epidotová facie) –Hydrotermální alpské žíly (Sobotín), skarny, metamorfované horniny bohaté Ca (Žulová). –Středně až málo odolné vůči alteracím –Využití: indikátor vyšší aktivity O2 a je často produktem hydrotermálních alterací jiných minerálů (např. Ca bohatých plagioklasů). • Výskyty allanit: –Ca-bohaté granitoidy (I-typové) – typicky akcesoricky spolu s titanitem, skarny a metaaluminické pegmatity –Metamorfity-přeměnou monazitu CePO4 –nízká odolnost vůči alteraci Allanit, Žulová Epidot, Vlastějovice epidot 1 Cyklosilikáty •Poměrně malá, ale důležitá skupina silikátů, v nichž jsou SiO4 tetraedry spojeny do prstenců (většinou 6 tetraedrů 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 • tur_str_parl-c Cyklosilikáty – skupina berylu •Skupina berylu • Obecný vzorec: CT23B2T16O18 • C = vakance, Na, Cs, H2O • T2 = Be>>Li, B • B = Al, Fe3+, Sc, Mg, • T1 = Si • Beryl Be3Al2Si6O18 – vedlejší prvky: Na, Mg, Fe, Cs, Li, Sc, Cr, …H2O • Bazzit Be3Sc2Si6O18 •Hexagonální •nedokonale štěpný •Skelný lesk, t = 7, h = 2,65 Beryl, Maršíkov Beryl, Otov Cyklosilikáty – skupina berylu •Nazelenalý, nažloutlý, růžový •Variety: • smaragd – smaragdově zelený (Cr) • akvamarín - modrozelený • heliodor – žlutý • morganit – růžový (Cs) • •Výskyty berylu: • 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 • • Beryl je často alterovaný a zatlačovaný jinými minerály Be. •Využití: drahý kámen, zdroj Be, indikátor vyššího obsahu Be v hornině Cyklosilikáty – skupina cordieritu •Skupina cordieritu • Obecný vzorec CM2Al3 AlSi5O18 • C = vakance, Na, H2O • M = Mg, Fe2+, v omezené míře i Mn • • Cordierit Mg2Al3 AlSi5O18 • Sekaninait Fe2Al3 AlSi5O18 • Vedlejší prvky: Be, Li, Mn, CO2, H2O, Na • Hlavní substituce Fe-Mg • Rombický • •Vlastnosti: modrošedý, modrý, šedozelený, nedokonale štěpný, někdy výborná odlučnost podle 001, t = 7-7,5, h = 2,6-2,8 • 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 PT podmínek. • Cyklosilikáty – skupina turmalínu •Skupina turmalínu • Obecný vzorec: X Y3 Z6 T6 O18 (BO3)3 V3 W • X = Na, Ca, , • Y = Mg, Fe2+, Li, Al, Fe3+, • Z = Al, Mg, Fe3+, • T = Si, Al, B • B = B • V = OH, O • W = OH, F, O • Vedlejší prvky: K, Mn, Cr3+, V3+, Ti4+ • •Skoryl Na Fe3 Al6 Si6 O18 (BO3)3 (OH)3 OH (černý) •Dravit Na Mg3 Al6 Si6 O18 (BO3)3 (OH)3 OH (hnědý) •Elbait Na (Li,Al)3 Al6 Si6 O18 (BO3)3 (OH)3 OH (vícebarevný) • •Turmalíny jsou chemicky velmi variabilní, mísitelnost mezi jednotlivými turmalíny je výborná, turmalíny jsou často zonální. •Trigonální 36 - Rybár 8-01 Cyklosilikáty – skupina turmalínu Krystalová struktura turmalínů 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-dravit se vyskytuje v: • peraluminických leukokratních granitech, ortorulách, • granitických pegmatitech (Dolní Bory), • metamorfovaných horninách horninách různého stupně (svor, rula, migmatit) bohatých na B • Elbait se vyskytuje pouze v Li-pegmatitech (Rožná, Dobrá Voda) • další typy turmalínů např. v metamorfovaných mramorech, turmalinitech, metaevaporitech • •Turmalín je chemicky i mechanicky velmi odolný a jen vzácně podléhá alteracím. Problém s rozkladem hornin s turmalínem u celohorninových analýz. •Využití: • Drahý kámen, nejhojnější minerál s vysokým obsahem B, indikátor zvýšené aktivity B v hornině. ADSC01145 Turmalín, Radenice Chemické složení turmalínu •1 Li-rich granitoids, pegmatites and aplites •2 Li-poor granitoids and associated pegmatites and aplites •3 Fe3+-rich quartz-tourmaline rocks •4 metapelites and metapsamites coexisting with an Al saturating phase •5 metapelites and metapsamites not coexisting with an Al saturating phase •6 Fe3+-rich quartz-tourmaline rocks, metapelites and calc-silicate rocks •7 low Ca ultramafics, Cr- and V-rich metasediments 8metacarbonates • according to Henry a Guidotti (1985) diskriminace turmalinu 2. Cyklosilikáty – skupina turmalínu lav kopie Skoryl v granitu, Lavičky Dravit, Chvalovice 2. Cyklosilikáty – skupina turmalínu hezký%20foto Zonální elbait, Bližná I Elbait- varieta rubelit, Pakistán, 2. Cyklosilikáty – skupina turmalínu elbait, Madagaskar Geochronologie silikátů a T-t historie hornin