Přednáška č. 10. Systematická mineralogie. Princip klasifikace silikátů na základě jejich struktur.

Transkript

1 Přednáška č. 10 Systematická mineralogie. Princip klasifikace silikátů na základě jejich struktur. Systematický přehled nejdůležitějších minerálů z třídy silikátů. Přehled technického použití vybraných minerálů a jejich výskyt.

2 Struktura tektosilikátů Základní strukturní jednotkou silikátů je koordinační tetraedr [SiO 4 ] 4- Tetraedr se polymerizuje prostorově. [SiO 2 ] 3-D kostra tetraedrů: plně polymerizovaná Tektosilikáty křemen živce zeolity

3 Tektosilikáty - prostorově propojené tetraedry SiO 4 Tetraedry [SiO 4 ] 4 jsou ve strukturách tektosilikátů pospojovány do třírozměrné prostorové kostry tak, že každý tetraedr se váže na své sousedy všemi čtyřmi rohy, takže poměr Si : O je 1 : 2. Taková struktura je ovšem valenčně zcela nasycená a neumožňuje vstup dalších iontů do struktury. Proto mezi tektosilikáty v úzkém slova smyslu patří jen modifikace SiO 2, např. křemen (to je důvod, proč je křemen v některých učebnicích mineralogie řazen k silikátům, ačkoliv z chemického hlediska jde o oxid). Vznik dalších tektosilikátů je umožněn jen tehdy, když je část tetraedrů [SiO 4 ] 4 nahrazena tetraedry [AlO 4 ] 5 a jde tedy vlastně o tektoalumosilikáty. U tektosilikátů vždy platí, že poměr (Si+Al) : O = 1 : 2.

4 Tektosilikáty - prostorově propojené tetraedry SiO 4 Ve strukturách tektosilikátů vznikají mezi tetraedry [TO 4 ] dutiny poměrně značných rozměrů, proto jsou nejčastějšími kationty tektosilikátů velké kationty jako Na +, K +, Ca 2+, Ba 2+, (Sr 2+, Cs 2+ ), méně se uplatňují malé kationty jako Mn 2+, Fe 2+, Mg 2+, Zn 2+. Malé množství Si 4+ a Al 3+ v tetraedrech může být nahrazeno Fe 3+, P 5+, Be 2+ či Ti 4+. Některé tektosilikáty obsahují cizí anionty, např. (OH), Cl, (CO 3 ) 2, (SO 4 ) 2, S 2. Ve strukturách zeolitů vznikají v tetraedrové kostře tak velké dutiny, že se do nich mohou ukládat velké kationty v hydratované formě. Z řídké struktury tektosilikátů vyplývají i jejich relat. nízká hustota (většinou mezi 2,2 2,7 g.cm 3 ) a nízké indexy lomu.

5 Skupina SiO 2 (křemene) Oxid křemičitý tvoří v přírodě řadu polymorfních modifikací; podmínky vzniku a strukturních přechodů mezi jednotlivými modifikacemi nejsou dosud zcela vyjasněny. V povrchových podmínkách je stabilní modifikací trigonální křemen (tvoří cca 15 % zemské kůry). Ostatní modifikace jsou v povrchových podmínkách metastabilní vysokoteplotní minerály tridymit a cristobalit a vysokotlaké coesit a stišovit.

6 Skupina SiO 2 (křemene) Křemen, tridymit a cristobalit vytvářejí každý dva typy modifikací s mírně odlišnou strukturou: nižší (nízkoteplotní) a vyšší (vysokoteplotní). Nižší modifikace při zvýšení teploty nad určitou mez přecházejí na vyšší se symetričtější strukturou a nižší hustotou (vyšší křemen, vyšší cristobalit a vyšší tridymit). Podobně při poklesu teploty pod určitou hranici přecházejí vyšší modifikace na nižší vznikají paramorfózy nižších modifikací po vyšších.

7 Skupina SiO 2 (křemene) Vysokotlaké modifikace s hustou strukturou, coesit a stišovit, vznikají za velmi vysokých tlaků v meteoritických kráterech, coesit je znám i z vysokotlakých hornin, např. z některých ekogitů a kimberlitů. Předpokládá se jejich přítomnost v zemském plášti. Melanoflogit je vzácná modifikace s nejasným vztahem k ostatním, na jeho vznik má zřejmě vliv obsah určitých organických látek v krystalizačním prostředí. Tetragonální modifikace zvaná keatit dosud nebyla nalezena v přírodě.

8 Skupina SiO 2 Struktura sestavena pouze z tetraedrů SiO 4 a nejsou přítomny žádné další ionty. Existuje minimálně 9 způsobů, jak mohou být tetraedry v prostoru uspořádány - to odpovídá existenci jednotlivých polymorfů SiO 2 V běžných podmínkách se vyskytují tři základní polymorfy (podle vzrůstající symetrie): nízký tridymit, nízký křemen a nízký cristobalit. Všechny mohou přecházet transformací z jednoho na druhý. Zároveň může každý polymorf přecházet reversibilním procesem na vysokoteplotní formu vyšší křemen - nad 573 C vyšší tridimit nad 870 C vyšší cristobalit nad 1470 C Existují i vysokoteplotní a vysokotlaké polymorfní modifikace SiO 2 - stišovit (rutilová struktura) a coesit.

9 Přírodní modifikace SiO 2 : název modifikace symetrie teplota zvratu* křemen nižší trig. velmi hojný 573 C vyšší hex. tridymit nižší romb. méně hojný 870 C vyšší hex. cristobalit nižší tetrag. méně hojný 200 C vyšší kub. melanoflogit tetrag. velmi vzácný stišovit tetrag. velmi vzácný coesit mon. velmi vzácný opál amorfní SiO 2 nh 2 O velmi hojný lechaterierit amorfní, křemenné sklo *při povrchovém tlaku velmi vzácný

10 Přírodní modifikace SiO 2 : Struktura modifikací SiO 2 (s výjimkou stišovitu, kde je Si v oktaedrické koordinaci) je tvořena křemík-kyslíkovými koordinačními tetraedry [SiO 4 ] 2, vzájemně spojenými všemi čtyřmi rohy (kyslíky) do elektroneutrální prostorové sítě; proto jsou někdy řazeny k tektosilikátům. Ke skupině SiO 2 se dále řadí dvě amorfní fáze (tzv. mineraloidy přísně vzato nejde o minerály), běžný opál a vzácný lechatelierit (křemenné sklo vznikající prudkým ochlazením SiO 2 taveniny).

11 KŘEMEN SiO 2 Symetrie: hexagonální, nízký křemen oddělení trigonálně trapezoedrické a vyšší křemen oddělení hexagonálně trapezoedrické Forma výskytu: Krystalových tvarů byla popsána celá řada. Dvojčatné srůsty se řídí podle tří zákonů: dauphinéský zákon (alpský) je srůstání pravého křemene s pravým nebo levého s levým podle osy c. brazilský zákon je srůstání levého a pravého křemene podle roviny (11-20). japonský zákon je srůst podle roviny (11-22). Agregáty bývají kusové, zrnité, vláknité nebo stébelnaté s radiálně paprsčitou stavbou. Levý a pravý křemen Srůst křemene dauphinéský (vlevo) a brazilský (vpravo)

12 KŘEMEN SiO 2 Křemen, Banská Štiavnica (zdroj Herčko. 1982) Fyzikální vlastnosti: T = 7, H = 2,65; barva křemene bývá různá a vyčleňují se tyto barevné variety: Japonský srůst křemene (4 cm), Arkansas (zdroj Lapis)

13 KŘEMEN SiO 2 Křemen, Banská Štiavnica (zdroj Herčko. 1982) Fyzikální vlastnosti: T = 7, H = 2,65; barva křemene bývá různá a vyčleňují se tyto barevné variety: ametyst - fialový křemen citrín - žlutý křemen záhněda - hnědý nebo kouřový křemen morion - černý křemen mléčný křemen - bílý křemen zakalený vzduchovými bublinkami křišťál - čirý křemen růženín - růžový křemen železitý křemen - červený křemen zabarvený šupinkami hematitu

14 KŘEMEN SiO 2 Lesk je skelný, lom lasturnatý. Vzhledem k polaritě osy c jeví piezoelektrické vlastnosti. Křemen existuje také v mikrokrystalických varietách, z nichž nejznámější jsou chalcedon, achát a jaspis. Složení a struktura: Chemicky bývá čistý. Při teplotě 573 C přechází α křemen (nižší) na β křemen (vyšší) pouhým posunutím atomů ve struktuře bez porušení vazeb. Vznik a výskyt: Nejběžnější minerál magmatických hornin (granity, pegmatity, křemenné diority), metamorfovaných hornin (fylity, svory) i sedimentárních hornin (slepence, pískovce). Běžný je v greisenech, na hydrotermálních žilách, na alpských žilách nebo v rozsypech. Naleziště: Dolní Bory (záhnědy v pegmatitech), Andělské domky u Žulové (křišťály), Mirošov, Krásné u Šumperka (alpská parageneze), Banská Štiavnica (drůzovitý křemen na hydrotermálních žilách) a řada dalších lokalit. Použití: využíván v průmyslu pro své optické a piezoelektrické vlastnosti, ve šperkařství Diagnostické znaky: tvrdost, krystalové tvary, nedostatek štěpnosti.

15 OPÁL SiO 2. nh 2 O Symetrie: amorfní Forma výskytu: Hroznovité, kulovité nebo hlízovité agregáty, povlaky, žilky. Fyzikální vlastnosti: T = 5-6; H = 2-2,2; barva zpravidla šedá nebo bílá, existuje ale i řada nejrůzněji zbarvených odrůd (dřevitý opál, drahý opál a jiné). Složení a struktura: Zpravidla obsahuje 3-12% vody. Vznik a výskyt: Je to nízkoteplotní minerál, který vzniká i v povrchových podmínkách. Vzniká jako sekundární produkt v dutinách a trhlinách řady hornin, nachází se v reziduech hadců nebo je součástí schránek některých živočichů. Naleziště: Kozákov, Nová Paka (dutiny bazaltů), Křemže, Věžná (rezidua hadců)

16 Skupina živců Složení minerálů této skupiny lze vyjádřit pomocí trojúhelníkového diagramu ortoklas (KAlSi 3 O 8 ) - albit (NaAlSi 3 O 8 ) - anortit (CaAl 2 Si 2 O 8 ) Členy v řadě albit - ortoklas se označují jako alkalické živce, členy řady albit - anortit jako plagioklasy. Mimo tyto řady existuje ještě barnatý živec celsian (BaAl 2 Si 2 O 8 ). Živce jsou charakterizovány svým složením (podíl koncových členů Or, Ab a An), i svým strukturním stavem. Distribuce atomů Al v tetraedrických pozicích je totiž silně závislá na teplotě krystalizace a teplotní historii každého živce. Živce utuhlé velmi rychle mají vysoký stupeň neuspořádanosti Al - Si (označují se jako vysoké - high), živce krystalizující zvolna se vyznačují vysokým stupněm uspořádání (označení nízké - low).

17 Nomenklatura plagioklasů a vysokoteplotních alkalických živců

18 Skupina živců Struktura živců je založena na prostorové síti SiO 4 tetraedrů, která jsou v některých pozicích nahrazovány tetraedry AlO 4 Tím je umožněn vstup dalších prvků do struktury (Na, K, Ca, Ba). Neomezenou izomorfní mísitelnost najdeme pouze v řadě plagioklasové, řada albit - ortoklas je neomezeně mísitelná pouze za vyšších teplot. Při postupném vzniku živců z taveniny dochází k tzv. exsoluci (odmíšení) a vzniku pertitů (resp. antipertitů). Mísitelnost mezi ortoklasem a anortitem je velmi omezená. Naopak izomorfie v plagioklasové řadě je dokonalá a je podle složení vyčleněna řada odrůd. Obecný vzorec plagioklasů je pak uváděn jako: Na 1-x Ca x (Si 3-x Al 1+x O 8 ).

19 Skupina živců Vlastnosti živců V důsledku společné struktury mají jednotlivé živce natolik podobné vlastnosti, že je lze často jen obtížně rozlišit. Nejčastěji jsou bílé jen světle zbarvené (K-živce nejčastěji světle šedé, žluté, růžové, plagioklasy bílé či nazelenalé; vápníkem bohaté plagioklasy bývají někdy šedé až černé od mikroskopických inkluzí magnetitu i jiných minerálů). T = 6, hustota 2,57 2,9 g.cm 3. Všechny živce mají dokonalou štěpnost podle (001) a dobrou podle (010). Štěpné plohy jsou skelně, méně často poněkud perleťově lesklé. U monoklinických živců svírají tyto dva systémy štěpných ploch pravý úhel (odtud ortoklas = kolmo štěpný), u triklinických živců úhel blízký 90 (plagioklas = kose štěpný).

20 Skupina živců Vlastnosti živců Dvojčatění živců je velmi časté podle řady zákonů, z nichž nejčastější jsou: (1) karlovarský: zrcadlení podle (100), srůst podle (010), penetračně; (2) manebašský: podle (021), kontaktně; (3) bavenský: podle (001), kontaktně; (4) albitový (hl. u pagioklasů): podle (010), často polysynteticky; (5) periklinový (hl. u plagioklasů): dvojčatnou osou je osa b, rovina srůstu je na ni kolmá. Běžné jsou i složené srostlice (podle dvou i více zákonů současně). Živce tvoří často automorfně omezené krystaly tabulkovitého (podle (010)) nebo krátce sloucovitého (podle osy a) habitu,

21 Skupina živců Přeměny živců V připovrchových a povrchových podmínkách jsou živce značně nestabilní, proto snadno podléhají přeměnám na jiné minerály. Postiženy bývají celé krystaly živců nebo jen jednotlivé růstové zóny či systémy dvojčatných lamel. K nejčastějším přeměnán patří: - myrmekitizace: orientovaný srůst draselného živce a vápenatého plagioklasu, který vzniká zatlačováním draselného živce plagioklasem (odnosem K a přínosem Ca a Na). Plagioklas tvoří charakteristické útvary v draselném živci, často připodobňované k chodbičkám červotoče. - sericitizace: přeměna na agregát jemnozrnného muskovitu (tzv. sericitu), často s albitem. Vzniká působením hydrotermálních roztoků na alkalické živce, zejména draselné.

22 Skupina živců Přeměny živců V připovrchových a povrchových podmínkách jsou živce značně nestabilní, proto snadno podléhají přeměnám na jiné minerály. Postiženy bývají celé krystaly živců nebo jen jednotlivé růstové zóny či systémy dvojčatných lamel. K nejčastějším přeměnán patří: - kaolinitizace: přeměna alkalických živců na kaolinit. Probíhá (1) při zvětrávání ve slabě kyselém prostředí, (2) působením hydrotermálních roztoků. Kaolinitizace živců má zásadní význam pro vznik půd a ložisek kaolinu i jiných jílových surovin. - saussirizace [sósirizace]: přeměna vápníkem bohatých plagioklasů na jemnozrnný agregát různých minerálů, nejčastěji epidotu resp. klinozoisitu, albitu, křemene, kalcitu, sericitu, skapolitu, vesuvianu, amfibolu apod. Probíhá za nízkoteplotních metamorfních a metasomatických podmínek.

23 Skupina živců Výskyt živců Živce jsou nejrozšířenější minerály v zemské kůře, odhaduje se, že tvoří 59 obj.% zemské kůry, tj. asi 56 váhových %. Jsou součástí svrchního pláště, byly nalezeny i v měsíčních a marsovských horninách a v meteoritech. Spodní plášť ani jádro Země zřejmě živce neobsahují, takže na živce připadá asi 0,2 % hmotnosti planety. Vyskytují se jako podstatná složka ve velké většině magmatických a metamorfovaných hornin. V sedimentárních horninách jsou méně hojné kvůli značné nestabilitě v povrchových podmínkách (pískovce, arkózy).

24 Skupina živců Praktický význam Zásadní význam mají živce pro zemědělství a růst vegetace vůbec: při jejich zvětrávání se uvolňují živiny (odtud živce) nezbytné pro život rostlin, zejména K+, a půda je obohacována o jílové minerály, nejčastěji kaolinit. Zvětráváním živcem bohatých hornin (řul, rul, arkóz) v kyselém prostředí vznikají ložiska jílových surovin, zejména kaolinu (kaolinitizace).

25 Skupina živců Ložiska živců jsou v podstatě tří typů: (i) žulové pegmatity (v ČR např. okolí Poběžovic, Domažlic, Písku, Dolních Borů), (ii) živcem bohaté granitoidní a alkalické intruzivní horniny (Krásno u Horního Slavkova), (iii) živcové šterkopísky a štěrky (Halámky). Jako suroviny se uplatňují zejména K a Na živce ve sklářském průmyslu a při výrobě ušlechtilého, užitkového a elektroizolačního porcelánu, zdravotnické keramiky, glazur a ů. Při výrobě porcelánu dochází k rozkladu živce na jehličkovitý mullit, který zpevňuje střep, a oxidy alkálií, které v sobě rozpouštějí ostatní složky keramické hmoty (kaolinit, křemen) a po utuhnutí vytvářejí mléčně bílé sklo. Povrch porcelánu se navíc pokrývá sklovitou glazurou s vysokým obsahem živce. Přídavek živců do sklářského kmene zvyšuje obsah hliníku, čímž roste viskozita taveniny a snižuje se tendence skla ke krystalizaci a tím k zmatnění. Vzhledově atraktivních odrůd se používá jako ozdobných kamenů.

26 Skupina živců alkalické živce: sanidin (K,Na)(Si,Al) 4 O 8 mon. ortoklas KAlSi 3 O 8 mon. mikroklin KAlSi 3 O 8 trikl. albit NaAlSi 3 O 8 trikl. plagioklasy: albit NaAlSi 3 O 8, Ab 100 An 0 Ab 90 An 10 trikl. oligoklas Ab 90 An 10 Ab 70 An 30 trikl. andezin Ab 70 An 30 Ab 50 An 50 trikl. labradorit Ab 50 An 50 Ab 30 An 70 trikl. bytownit Ab 30 An 70 Ab 10 An 90 trikl. anortit CaAl 2 Si 2 O 8, Ab 10 An 90 Ab 0 An 100 trikl. barnaté živce: celsian BaAl 2 Si 2 O 8 mon. hyalofán (K,Ba)Al(Si,Al) 3 O 8 mon.

27 MIKROKLIN KAlSi 3 O 8 Forma výskytu: Běžně dvojčatí podle albitového (dvojčatná rovina (010)) a periklinového (dvojčatná osa [010]) zákona a vytváří se tak mikroklinové mřížkování. Zpravidla tvoří štěpné masy a nepravidelná zrna. Fyzikální vlastnosti: T = 6; H = 2,54-2,57; barva bílá nebo světlé odstíny žluté a zelené, také bezbarvý, lesk skelný. Štěpnost dokonalá podle (001) a dobrá (010), svírají úhel téměř 90. Složení a struktura: Běžná je nepatrná přítomnost Na. Se zvyšující se teplotou (high - vysoký mikroklin) vzrůstá neuspořádanost Al - Si a struktura se může transformovat až na sanidin. Vznik a výskyt: Běžný horninotvorný minerál žul, rul, zelených břidlic a pegmatitů. Naleziště: Vernéřov, Otov, Meclov (pegmatity), Měděnec (ortoruly) Použití: keramický průmysl Diagnostické znaky: mikroklinové mřížkování, štěpnost

28 ORTOKLAS KAlSi 3 O 8 Forma výskytu: Krystaly mají krátce sloupcovitý nebo tabulkovitý habitus, velmi často bývá zdvojčatělý. Podle karlovarského zákona jsou to penetrační prorostlice podle osy c, u bavenského zákona podle plochy (021) nebo podle manebašského zákona podle roviny (001). Zpravidla tvoří štěpné agregáty a zrna v horninách. Fyzikální vlastnosti: T = 6; H = 2,57; je bezbarvý nebo světle béžový, šedý, načervenalý, lesk skelný, štěpnost podle (001) a (010) dokonalá. Složení a struktura: Běžná je přítomnost Na. Je středněteplotním živcem s částečným uspořádáním Al - Si. Vznik a výskyt: Jeden z nejdůležitějších horninotvorných minerálů magmatických hornin (žuly, syenity, aplity, pegmatity) a metamorfitů (ruly). Méně častý je na hydrotermálních a alpských žilách.

29 ORTOKLAS KAlSi 3 O 8 Krystaly ortoklasu (zdroj Ježek, 1932) Naleziště: Dolní Bory, Meclov, Otov (pegmatity), třebíčský masív (syenity), Karlovy Vary, Loket (dvojčata v žulách) Použití: keramický průmysl Diagnostické znaky: barva, štěpnost Karlovarské dvojče ortoklasu levé a pravé (zdroj Ježek, 1932)

30 SANIDIN KAlSi 3 O 8 Forma výskytu: Krystaly mají tabulkovitý habitus s převládajícími plochami (010). Časté jsou srůsty podle karlovarského, manebašského a bavenského zákona. Fyzikální vlastnosti: T = 6; H = 2,56-2,62; bezbarvý, šedý, lesk skelný. Štěpnost podle (010) a (001) dokonalá. Složení a struktura: Vysokoteplotní živec, který je za teplot vzniku mísitelný s vysokým albitem. Vyznačuje se vysokým stupněm neuspořádanosti Al - Si. Vznik a výskyt: Typický minerál výlevných hornin (trachity, ryolity) a kontaktně metamorfovaných hornin. Naleziště: Heřmanov u Teplé (trachyt), Vyhně u Banské Štiavnice (ryolit) Diagnostické znaky: vyrostlice v efuzívech

31 Plagioklasová řada albit (NaAlSi 3 O 8 ) - anortit (CaAl 2 Si 2 O 8 ) složení jednotlivých členů podle přítomnost anortitové složky: albit - An 0-10, oligoklas - An 10-30, andezín - An 30-50, labradorit - An 50-70, bytownit - An a anortit - An Forma výskytu: Krystaly zdvojčatělé podle karlovarského, manebašského, bavenského, periklinového nebo albitového zákona, agregáty štěpné masy nebo zrna. Fyzikální vlastnosti: T = 6; H = 2,62-2,76; barva světle šedá, světle okrová nebo bývají bezbarvé, štěpnost podle (001) a (010) dokonalá. Většina fyzikálních vlastností souvisí s chemickým složením. Složení a struktura: V rámci izomorfní řady různé poměry Na:Ca, běžně bývá nepatrně K. Stupeň uspořádání Al : Si je vysoký. Vznik a výskyt: Běžné horninotvorné minerály vyvřelých (gabro, bazalt, diorit) a metamorfovaných (amfibolit, rula) hornin. Naleziště: téměř všude Použití: keramický průmysl Diagnostické znaky: štěpnost, zdvojčatění (jen mikroskopicky)

32 Foidy (feldspatoidy, zástupci živců) Foidy (feldspatoidy) jsou tektosilikáty Na a K, které při nedostatku SiO 2 krystalizují v magmatu místo živců (proto zástupci živců ). K foidům patří minerály z několika skupin mineralogického systému, termín foidy má tedy význam spíše genetický než striktně systematický. Foidy jsou charakteristické pro bezkřemenné alkalické magmatity, v nichž nahrazují živce částečně (např. fonolity, nefelinické syenity, tefrity, bazanity), nebo úplně (např. leucitity, nefelinity). V metamorfitech ani sedimentech se nevyskytují (s výjimkou analcimu, který je systematicky řazen k zeolitům).

33 Foidy (feldspatoidy, zástupci živců) bez cizích aniontů nefelín (Na,K)AlSiO 4 hex. leucit KAlSi 2 O 6 tetr. analcim NaAlSi 2 O 6 H 2 O ort. s cizími anionty sodalit Na 8 (AlSiO 4 ) 6 Cl 2 kub. nosean Na 8 (AlSiO 4 ) 6 (SO 4 ) kub. haüyn (Na,Ca) 4 8 (AlSiO 4 ) 6 (SO 4 ) 1 2 kub.

34 NEFELÍN (Na,K)AlSiO 4 Symetrie: hexagonální Forma výskytu: Krystaly prizmatické, častěji masívní a zrnité agregáty. Fyzikální vlastnosti: T = 5,5-6; H = 2,6-2,65; barva bílá, žlutá, šedá, zelenavá nebo bezbarvý, lesk skelný až mastný, štěpnost podle báze a prizmatu nedokonalá. Složení : Poměr K : Na je různý, neomezená mísitelnost existuje až nad teplotou 1000 C. Vznik a výskyt: Typický minerál alkalických hornin (nefelinity, syenity), může vznikat i metasomatickými pochody. Naleziště: Vinařická hora u Kladna, Podhorní vrch u Mariánských lázní Použití: keramický průmysl Diagnostické znaky: tvar krystalů, asociace minerálů

35 ANALCIM NaAlSi 2 O 6. H 2 O Forma výskytu: Krystaly kubické nebo zrnité agregáty. Fyzikální vlastnosti: T = 5-5,5; H = 2,27; bývá bezbarvý, bílý, narůžovělý, lesk skelný, neštěpný. Složení a struktura: Za Na může zastupovat malé množství K nebo Ca, část Si může být ještě nahrazena Al. Ve směru trojčetných os jsou velké dutiny obsazené molekulami vody. Analcim je někdy řazen k zeolitům, ale jeho chemismus a struktura odpovídají spíše skupině zástupců živců (leucit, nefelin). Vznik a výskyt: Je pozdním nerostem alkalických plutonitů (syenity, těšínity) a vulkanitů (fonolity, trachyty). Jako sekundární výplň trhlin a dutin se uplatňuje v řadě výlevných hornin. Vzácně vzniká v sedimentech, pěkné krystaly bývají na alpských žilách. Naleziště: Košťál u Třebenic, Hončova Hůrka u Příbora (primární výskyt v magmatitech), Kozákov, Morcinov u Lomnice nad Popelkou (dutiny v bazaltech), Markovice (alpská parageneze). Diagnostické znaky: tvar krystalů, parageneze minerálů

36 Skupina zeolitů Skupina tektoalumosilikátů s velkými (obvykle 0,3 0,8 nm) dutinami a kanály ve strukturách, v nichž jsou nepříliš pevně vázány molekuly H 2 O (tzv. zeolitová voda ) a kationty alkalických kovů (Na +, K +, Li +, Cs + ) a alkalických zemin (Ca 2+, Mg 2+, Ba 2+, Sr 2+ ). V současné době je známo asi 80 přírodních zeolitů. Kromě vody je tento typ struktury schopen absorbovat i další ionty různých velikostí. Této důležité vlastnosti zeolitových struktur se hojně využívá v průmyslu, kde se zeolity používají jako iontoměniče. Zeolity jsou zpravidla dobře krystalované minerály běžné v dutinách a na puklinách bazických vyvřelých hornin nebo v nízce metamorfovaných horninách. K nejběžnějším zeolitům se řadí natrolit, chabazit a heulandit.

37 Skupina zeolitů Vznik a výskyt zeolitů Zeolity v přírodě vznikají v magmatickém, metamorfním i sedimentárním prostředí. Některé zeolity mohou krystalizovat přímo z magmatu (analcim). Řada zeolitů se vyskytuje v dutinách vulkanických hornin, zejména bazických, kde vznikají rozkladem již vykrystalizovaných minerálů, hlavně živců, působením plynných a kapalných látek uvolňovaných z chladnoucího magmatu (tzv. autometamorfóza). Zeolity dále vznikají v některých slabě regionálně metamorfovaných horninách (zeolitová facie) i v některých kontaktních metamorfitech, na nízkoteplotních hydrotermálních žilách, v pegmatitech, dutinách žul apod.

38 Skupina zeolitů Vznik a výskyt zeolitů Ekonomicky nejvýznamnější jsou stratiformní ložiska zeolitů, vzniklá nejčastěji působením alkalických vodných roztoků na pyroklastický materiál nejčastěji ryolitového a dacitového složení (sopečná skla, tufy, tufity, pemzy) v jezerním prostředí, a to již při teplotách od 4 C. Poněkud méně významná jsou diagenetická a metamorfní ložiska zeolitů, ložiska vázaná na termální prameny a zvětrávací ložiska. Největší průmyslový význam mají klinoptilolit, mordenit, erionit, chabazit, phillipsit, ferrierit a analcim. Zeolity byly nalezeny i v hlubokomořských sedimentech. V ČR dosud nejsou ekonomicky využitelná ložiska zeolitů známa.

39 Skupina zeolitů Význam V naftovém průmyslu jsou využívány jako katalyzátory (krakování uhlovodíků) a molekulová síta (frakční dělení a čištění benzinů, zemního plynu atd.). Uplatňují se jako iontoměniče a absorbenty při změkčování pitné a průmyslové vody a při čištění odpadních vod (potravinářství, průmyslové a zemědělské odpady, jaderné odpady) a exhalací (např. CO 2, SO 2, H 2 S, NO x, NH 3, páry Hg, výfukové plyny). V potravinářství se zeolitů využívá k čištění tekutin (oleje, pivo, víno, ovocné šťávy, melasa atd.). V ochraně přirodního prostředí se dále používají k likvidaci ropných skvrn na vodách i v půdách.

40 Skupina zeolitů Význam V chemickém průmyslu slouží k dělení a čištění nejrůznějších chemikálií, zejména organických, a jako katalyzátory. Slouží jako nosiče hnojiv, pesticidů, fungicidů. Dehydratované zeolity patří k nejúčinějším vysoušedlům plynů a kapalin (vzácné plyny, alkoholy, uhlovodíky atd.). V zemědělství se používají ke zvýšení sorpční kapacity a neutralizaci půd, jako přísada do potravy hospodářských zvířat a do podestýlek. Slouží i k výrobě speciálních cementů a lehčených betonů, lehké keramiky, k plnění zubních past, papíru, plastů a pryskyřic, jako nosiče barev při barevném tisku, pohlcovače pachů atd. atd.

41 Skupina zeolitů Velký komerční zájem o zeolity vedl k vývoji řady metod syntézy zeolitů, nejčastěji založených na reakci NaOH s alumosilikátovými gely. Vyráběno je asi druhů syntetických zeolitů, a to jak analogů přírodních zeolitů, tak i nových, v přírodě dosud nenalezených druhů. Byly vypracovány vysoce sofistikované postupy umožňující syntézu zeolitů s předem žádanými vlastnostmi. Výroba, úprava a využití zeolitů tvoří dnes v podstatě samostatný, rychle se rozvíjející vědecký a průmyslový obor. Vzhledem k neustálému nárůstu aplikací lze do budoucna předpokládat další nárůst poptávky po zeolitech syntetických i přírodních.

42 Skupina zeolitů Přehled významných přírodních zeolitů analcim NaSi 2 O 6 6 H 2 O ort. natrolit Na 2 Al 2 Si 3 O 10 2H 2 O ort. mezolit Na 2 Ca 2 Al 6 Si 9 O 30 8H 2 O mon. skolecit CaAl 2 Si 3 O 10 3H 2 O mon. thomsonit NaCa 2 Al 5 Si 5 O 20 6 H 2 O ort. laumontit CaAl 2 Si 4 O 12 4H 2 O mon. gismondin Ca 2 Al 4 Si 4 O 16 9H 2 O mon. phillipsit (K,Na,Ca) 1-2 (Si,Al) 8 O 16 6H 2 O mon. chabasit CaAl 2 Si 4 O 12 6H 2 O trig. erionit (K 2,Ca,Mg,Na 2 ) 2 Al 4 Si 14 O 36 15H 2 O hex. ferrierit (Na,K) 2 Mg(Si,Al) 18 O 36 9H2O romb. mordenit (Ca,Na 2,K 2 )Al 2 Si 10 O 24 7H 2 O romb. heulandit (Ca,Na 2 )Al 2 Si 7 O 18 6H 2 O mon. klinoptilolit (Na,K,Ca) 2-3 Al 3 (Al,Si) 2 Si 13 O 36 12H 2 O mon. stilbit NaCa 4 Al 8 Si 28 O 72 nh 2 O mon.

43 NATROLIT Na 2 Al 2 Si 3 O 10. 2H 2 O Forma výskytu: Dlouze sloupcovité nebo jehličkovité krystaly, agregáty celistvé, snopkovité, radiálně paprsčité. Fyzikální vlastnosti: T = 5-5,5; H = 2,25; barva bílá, šedá, načervenalá nebo je bezbarvý, lesk skelný, dokonale štěpný podle (110). Složení a struktura: Nepatrné příměsi K nebo Ca. Patří do skupiny vláknitých zeolitů. Vznik a výskyt: Převážně se vyskytuje v dutinách bazických i alkalických efuzivních hornin, ale je znám i z některých pegmatitů, alpské parageneze nebo hadců. Naleziště: Mariánská hora v Ústí nad Labem, Zálezly, Soutěsky u Děčína (bazická efuzíva), Markovice (alpská parageneze), Věžná (desilikovaný pegmatit) Diagnostické znaky: vláknité krystaly

44 Děkuji za pozornost.