Mineralogie a petrografie

Transkript

1 Mineralogie a petrografie Pro 1. ročník, VŠB-TUO HGF Ing. Jiří Mališ, Ph.D. jiri.malis@vsb.cz, tel. 4171, kanc. J441

2 Cíle předmětu mineralogie a petrografie Předmět seznamuje studenty se základy dvou vědních disciplín: mineralogie a petrografie. Studenti získají znalosti o krystalické stavbě minerálů, jejich základních vlastnostech, principech klasifikace, genezi a možnostech jejich technického využití. Dále jsou studenti seznámeni s principy vzniku a dělení hornin, jejich složení, výskytu a rovněž o možnostech využití hornin v technické praxi. Součástí předmětu je výuka praktického určování minerálů a hornin na základě makrodiagnostického popisu.

3 Literatura Základní literatura: Zamarský V., Kudělásková M., Slivka V.: Mineralogie a petrografie. ES VŠB v Ostravě, Slavík, F. a kol.: Mineralogie. Vydav. ACADEMIA, Praha, Chvátal M. (2005): Úvod do systematické mineralogie. Silikátový svaz. Holub F. (2002) Obecná a magmatická petrologie. skriptum UK PřF, Karolinum, Praha Další informace (prezentace, doplňující literatura, otázky, atd.):

4 Rozdělení předmětu mineralogie Všeobecná mineralogie morfologická krystalografie - zabývá se vnějším tvarem krystalů strukturní krystalografie - studuje zákonitosti krystalových struktur fyzikální krystalografie - zabývá se fyzikálními vlastnostmi minerálů krystalová chemie - studuje chemické vztahy a zákonitosti v minerálech genetická mineralogie - řeší vznik, výskyt a přeměny minerálů Systematická (speciální) mineralogie - rozděluje jednotlivé minerály do tříd podle chemické a strukturní příbuznosti Topografická mineralogie - zpracovává výskyt nerostů podle nalezišť Experimentální mineralogie - studuje fáze syntetizované v laboratorních podmínkách a sleduje jejich chování za různých teplot a tlaků Technická mineralogie je disciplínou mineralogie aplikovanou na technické hmoty jako např. betony, strusky, elektrárenské popílky a podobné materiály

5 Mineralogie a ostatní vědní disciplíny V mineralogii se využívají poznatky z řady jiných vědních oborů. Mezi nejdůležitější patří: matematika (především v krystalografii a optice) fyzika (v oblasti RTG difrakce nebo optice) chemie (hlavně v krystalochemii) Mineralogie jako geologická věda tvoří základ pro většinu ostatních geologických disciplín, především pro petrologii a geochemii.

6 Základní pojmy v mineralogii Mineralogie je věda zabývající se všestranným studiem minerálů (nerostů). V obecné rovině je za minerál pokládán prvek nebo chemická sloučenina, která je za normálních podmínek krystalická a která vznikla jako produkt geologických procesů. Tato definice zahrnuje naprostou většinu látek, které jsou všeobecně za minerály považovány. Existují ovšem některé výjimky, které tuto formulaci porušují, přesto jsou ale za minerály tradičně pokládány. Za minerály považujeme mimo jiné: rtuť (která je za normálních podmínek kapalná), některé amorfní látky (např. opál), látky obdobné pozemským minerálům, ale pocházející z jiných kosmických těles (Měsíc, Mars, meteority), biogenní materiály, pokud se na jejich formování podílely geologické procesy (např. minerály guana).

7 Základní pojmy v mineralogii Kapky rtuti v křemen-sideritové žilovině s drobně zrnitým cinabaritem. Štola Zimné, Rudňany, Slovensko. Velikost kapek 7 a 3 mm. Sbírka J. Mazucha, foto J. Jirásek 2006.

8 Základní pojmy v mineralogii Naopak za minerály nepovažujeme: vodu v kapalném stavu (led je obvykle řazen mezi minerály), atmosférické plyny atd., ropu a nekrystalické bitumenní látky (např. uhlí), antropogenní (člověkem vytvořené) materiály, geologickými procesy modifikované antropogenní materiály, látky vzniklé zásahem člověka do přírody (např. produkty hoření uhelných hald), biogenní materiály, pokud nejsou modifikovány geologickými procesy (žlučové kameny, schránky měkkýšů apod.), směsi minerálů (horniny). Horniny jsou obvykle mechanické směsi různých minerálů (např. žuly se skládají z křemene, živců a slíd a dalších minerálů). Výjimkou jsou monominerální horniny, jež jsou tvořeny jen jedním minerálem (např. mramor se skládá pouze ze zrn kalcitu).

9 Základní pojmy v mineralogii Minerál je homogenní přírodní fáze s přesně definovatelným chemickým složením (ne vždy stálým) a s vysoce uspořádanou stavbou částic (atomů, ionů, molekul). Většinou vzniká v anorganických procesech. Pod pojmem přírodní fáze se obvykle míní substance vzniklá přírodním procesem. Látky připravené v laboratoři se označují jako syntetické. Antropogenní látky, které vznikly působením člověka, a jsou strukturně i chemicky identické s minerály je třeba označovat jako jejich syntetické ekvivalenty. Homogenitou fáze máme na mysli, že látka má stejné fyzikální a chemické vlastnosti v kterékoliv své části. Definovatelné chemické složení znamená, že můžeme chemismus minerálu vyjádřit určitým vzorcem, např. křemen jako SiO 2. Některé minerály však mají složení proměnlivé, jako třeba dolomit CaMg(CO 3 ) 2, u kterého je poměr Ca a Mg kolísavý. Uspořádaná stavba atomů v minerálu odpovídá geometricky definovatelné struktuře. Minerály jsou látky krystalické.

10 Látky krystalické a amorfní, krystaly Pevné látky jsou charakterizovány omezeným pohybem základních stavebních částic (atomů, iontů, molekul) kolem rovnovážných poloh. Podle uspořádání těchto poloh v prostoru můžeme pevné látky rozdělit do dvou skupin: na látky krystalické a látky amorfní (beztvaré). Rovnovážné polohy stavebních částic krystalických látek jsou v prostoru rozmístěny pravidelně, v pravidelné prostorové síti či mříži. Takovému tělesu, tedy pevnému tělesu s trojrozměrně periodickým uspořádáním základních stavebních částic (atomů, iontů, molekul), říkáme krystal. Konkrétní způsob rozmístění základních stavebních částic v krystalu se nazývá krystalová struktura. Prostorové rozložení stavebních částic amorfních látek je neperiodické, nepravidelné. Z tohoto hlediska se pevné amorfní látky podobají kapalinám. Mezi amorfní látky patří např. skla. Zde je třeba zdůraznit skutečnost, že krystal je definován na základě periodicity struktury, ne na základě vnějšího omezení. Krystaly tedy nejsou jen ona dokonalá, hladkými plochami omezená tělesa známá z muzeí, ale i jejich úlomky, valounky, nepravidelně omezená zrna atd.

11 Látky krystalické a amorfní, krystaly Struktura krystalu a krystalová mřížka Strukturou krystalu rozumíme způsob rozmístění základních stavebních částic (atomů, iontů či molekul) v prostoru. Geometrickým vyjádřením periodicity struktury krystalu je krystalová mřížka. Je to v podstatě prostorové (trojrozměrné) lešení, jehož každá buňka obsahuje stejnou skupinu stavebních částic. V krystalu se tyto buňky periodicky opakují ve všech směrech ve vzájemně rovnoběžné poloze a lze je vzájemně převádět pouhou translací (posunutím).

12 Fyzikální vlastnosti minerálů Minerály jako fyzikální látky mají různé vlastnosti, např. barvu, tvrdost, lesk, hustotu, elektrickou vodivost aj. Všechny tyto vlastnosti, podobně jako vnější geometrický tvar jsou projevem vnitřní stavby krystalové struktury a chemického složení. Fyzikální vlastnosti významné pro rychlé určení minerálů Barva Barva vrypu Lesk Štěpnost Tvrdost Hustota Magnetizmus Luminiscence

13 Barva Většina mechanismů, které produkují barvu minerálů jsou výsledkem vzájemného působení (interakce) vlnění světla s elektrony látky, takže barva je viditelným vyjádřením některých specifických strukturních vlastností hmoty. Hlavní faktory, které se podílejí na vzniku barvy můžeme klasifikovat následovně: - hlavní prvky, tvořící chemickou sloučeninu - přítomnost nečistot ve stopovém množství - výskyt defektů krystalové struktury - přítomnost jemných laminárních rozhraní způsobujících interferenci světla - mechanické příměsi jemně rozptýlené v hostitelském minerálu V podstatě každá barva závisí na absorpci určitých vlnových délek polychromatického bílého světla, ve kterém nerost pozorujeme. Část světla je absorbována, část se odráží a část prochází minerálem. Podle poměru odraženého, absorbovaného a procházejícího světla rozlišujeme minerály: průhledné, průsvitné, průsvitné jen na hranách neprůsvitné, opakní.

14 Barevné minerály Podle toho, které vlnové délky jsou absorbovány, dostává minerál v procházejícím i odraženém světle určitý barevný odstín. Rozeznáváme podle příčin vyvolávajících tuto absorbanci dvě skupiny minerálů: Minerály barevné (idiochromatické) Barva je podstatnou vlastností, způsobenou přítomností barevných iontů (prvků) ve sloučenině tvořící minerál (chromofory), nebo určitým typem krystalové mřížky. Důležitými chromofory jsou např. Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu. zelená Fe 3+ - barva červenohnědá, Fe 2+ barva zelená Ti 3+ - barva fialová, Co červená, Ni - zelená, Cu - zelená a modrá, Cr - U izomorfních směsí tvořených složkou barevnou a bezbarvou se podle poměru složek mění intenzita barvy (chlority, olivín apod.).

15 Barevné minerály Cavansit (V způsobuje modrou barvu)

16 Barevné minerály Malachit zelenou barvu způsobuje Cu

17 Barevné minerály U izomorfních směsí tvořených složkou barevnou a bezbarvou se podle poměru složek mění intenzita barvy (chlority, olivín apod.). Sfalerit Fe izomorfně zastupuje Zn. Barva se mění (tmavne) s rostoucím podílem Fe.

18 Zbarvené minerály Minerály zbarvené (allochromatické) Barva není podstatnou vlastností. Jejich barevnost způsobují barvicí příměsi (mnohdy minerální), deformace strukturní mřížky apod. Zabarvení může být u jednoho minerálu různé. Zbarvení je nejčastěji rozptýlené (dilutní) tak, že ani při použití největšího zvětšení v mikroskopu nepozorujeme přítomnost barvicí látky. Například křemen může být čirý (křišťál), žlutý (citrín), fialový (ametyst), růžový (růženin), hnědý (záhněda), černý (morion). Někdy naopak lze snadno mikroskopicky rozeznat částečky cizí hmoty (pigmentu) v hostitelském minerálu. Například červenohnědé zbarvení křemene je způsobeno jemnými částicemi hematitu apod. Zbarvení nebývá vždy vlastností stálou. Mění se často zahřáním na vysoké teploty, ozářením apod. Diamant např. při ozařování hnědne, ametyst po vypálení žloutne.

19 Zbarvené minerály Příklad různě zbarvených krystalů fluoritu.

20 Barva vrypu Barva vrypu minerálů u některých minerálů reprezentuje významnou diagnostickou vlastnost (např. rozlišení magnetitu vryp černý a chromitu vryp žlutý). Barvou vrypu rozumíme barvu jemného prášku minerálu, který nejčastěji obdržíme otěrem o drsný neglazovaný porcelán. Barevné nerosty mívají často stejný vryp jako jejich barva nebo o něco světlejší. Někdy se však barva vrypu od barvy nerostu liší, zvláště u nerostů kovového vzhledu. Např. žlutý chalkopyrit má vryp černý, šedý galenit černý apod. Zbarvené minerály mají většinou vryp bílý nebo našedlý i při poměrně intenzivním zbarvení (odrůdy křemene, bronzit).

21 Lesk Část světla dopadajícího na minerál se vždy odráží. Intenzita tohoto odrazu závisí jednak na výšce lomu a na koeficientu světelné absorbance (optické vlastnosti), jednak na agregátním stavu nerostu a povaze odrážejícího povrchu. Velmi intenzivní lesk mají minerály o vysokém světelném lomu a vysokém koeficientu absorbance. Jsou-li zcela opakní mají lesk kovový kovový vid (galenit, antimonit, pyrit aj.), jsou-li poloprůsvitné mají vid (lesk) polokovový (wolframit, ilmenit, chromit aj.). Nerosty průsvitné a průhledné při vysokém světelném lomu nebo minerály až neprůhledné při nízkém světelném lomu mají vid (lesk) nekovový (křemen, kalcit, granát apod.).

22 Lesk Nekovový lesk dále dělíme: Diamantový - při vysokém světelném lomu a průhlednosti (diamant, sfalerit), s ubývající průhledností se mění v lesk polokovový. Skelný - při středním a nízkém světelném lomu a dobré průhlednosti (křemen, živec apod.). Perleťový u nerostů s dokonalou štěpností, kdy na štěpných trhlinách vznikají jevy interference a totálního odrazu světla (slídy, sádrovec, mastek aj.). Mastný - připomínající lesk vosku (síra). Matný na lomných plochách nerostů s nižším světelným lomem. Jemnozrnné agregáty mívají pro svůj drsný povrch rovněž lesk matný nebo jsou bez lesku. Zcela matné bývají velmi jemnozrnné agregáty, které jsou jako zemité (bauxit, kaolinit aj.). Hedvábný - je typický pro vláknité agregáty (chryzotil, amfibolitové azbesty apod.)

23 Štěpnost Je definována jako krystalograficky orientované minimum soudržnosti. Rovnoběžně ke krystalograficky daným rovinám dochází k odlučnosti s rovnými plochami. Tam, kde štěpnost chybí, vznikají při překročení meze pevnosti nerovné plochy lomné. Plochami štěpnosti bývají zpravidla krystalové roviny s nejjednoduššími symboly. Štěpnost u krystalů bývá různě intenzivně vyvinutá, což se projevuje kvalitou štěpných ploch. Proto se stupeň štěpnosti vyjadřuje kvalitativně: velmi dokonalá štěpnost (slídy, sádrovec) dokonalá štěpnost (amfiboly) dobrá štěpnost (pyroxeny) nedokonalá štěpnost (beryl, olivín) špatná štěpnost (granáty) neštěpné minerály lomné (křemen) Štěpných směrů může být u jednoho krystalu vyvinuto několik s různým stupněm štěpnosti. Jako příklad může posloužit štěpnost skupiny živců.

24 Štěpnost Různá kvalita štěpnosti: a) velmi dokonalá, b) dokonalá, c) dobrá, d) nedokonalá, e) špatná, f) chybějící Příklady označení různých ploch štěpnosti podle jejich tvaru: a) kubická, b) oktaedrická, c) dodekaedrická, d) klencová, e) prizmatická, f) pinakoidální

25 Tvrdost Tvrdostí rozumíme odpor kladený minerálem proti vnikání cizího tělesa bez vzniku lomu. Mírou pevností je velikost odporu, který je nutné překonat, aby vznikl lom, tj. úplné oddělení části zkoumaného tělesa. Pro praktické účely v mineralogii využíváme stanovování poměrné tvrdosti, kdy tvrdost zkoumaného minerálu vztahujeme k srovnávací stupnici tvrdosti, jejíž čísla jsou pouze pořadová a neurčují velikost konstanty tvrdosti. Všeobecně užívaná stupnice Mohsova zahrnuje deset stupňů tvrdosti v pořadí od nejměkčího minerálu po nejtvrdší: 1. Mastek 6. Ortoklas 2. Sádrovec 7. Křemen 3. Kalcit 8. Topaz 4. Fluorit 9. Korund 5. Apatit 10. Diamant Vztah Mohsovy stupnice k hodnotám absolutní tvrdosti

26 Hustota Hustota minerálu je definována jako číslo, udávající kolikrát je určitý jeho objem těžší než stejný objem chemicky čisté (destilované) vody při +4 o C, tj. při teplotě, při níž má voda minimální objem. Hustota obecně vzrůstá u minerálů s obsahem prvků o vysoké atomové hmotnosti, zvláště těžkých kovů, jako olovo, rtuť, stříbro apod. Klesá s obsahem vody. U polymorfních modifikací bývá různá. Nerosty, jež se vyskytují v přírodě v chemickém složení konstantním, jako křemen, diamant, mají i hustotu stálou, kdežto u izomorfních směsí se hustota mění podle kvantitativního poměru zastupujících se prvků. Příklad separace minerálů v kapalině podle jejich rozdílné hustoty. Kapalinou je bromoform s hustotou 2,9 g.cm -3. Těžší minerály (s vyšší hustotou) klesnou na dno, lehčí plavou na hladině.

27 Magnetismus Ve většině jemných látek se v magnetickém poli indukuje magnetický moment M (v jednotce objemu). Zpravidla platí, že zmagnetování je úměrné intenzitě magnetického pole H podíl M/H = nazýváme magnetická susceptibilita. Podle ní dělíme pevné látky na diamagnetické, paramagnetické a feromagnetické. Diamagnetické mají malé a záporné a jsou v magnetickém poli slabě odpuzovány. Z minerálů k nim patří např. měď, stříbro, zlato, halit, křemen aj. Paramagnetické látky mají malé, ale kladné a jsou silným magnetem slabě přitahovány jako např. platina, siderit, rutil, olivín, turmalín beryl aj. Feromagnetické látky mají velké a kladné, jsou póly magnetů silně přitahovány a jejich zmagnetování trvá i po odstranění vnějšího magnetického pole. Výrazně feromagnetické minerály jsou: železo, kobalt, nikl, magnetit, maghemit (Fe 2 O 3 - ), pyrhotin. Domény feromagnetické látky a)před vložením do magnetického pole, b)po vložení do magnetického pole.

28 Luminiscence Některé fluority, jeví jinou barvu v prostupujícím, jinou v odraženém světle. Nejvýznačnější jsou v tomto směru krystaly zeleně průhledné s temně modrou až fialovou barvou ve světle odraženém. Tento jev známý také u organických látek se nazývá podle fluoritu fluorescencí. Některé minerály obsahující radioaktivní prvky, sfalerity, fluority apod. fosforeskují ve tmě po ozáření přímým slunečním světlem, nebo záhřáty v baničce, nebo ozářeny světlem ultrafialovým, paprsky katodovými, rentgenovými apod. tj. světélkují různými barvami, mnohdy velmi efektními. Rovněž nárazem, třením nebo štípáním lze u některých minerálů vyvolat světélkování, které je viditelné pouze ve tmě. Všechny tyto jevy shrnujeme pod názvem luminiscence. U různých odrůd jednoho a téhož minerálu jsou tyto úkazy velmi různé a závislé na cizích příměsích. Tyto tzv. aktivační atomy zastupují normální atom (ion) v mřížce nebo jsou vtěsnány mezi atomy. Nejznámější tzv. krystalové fosfory jsou ZnS a CdS, aktivované Mn, Cu, Ag nebo vzácnými zeminami.

29 Metody studia minerálů Metody používané pro identifikaci minerálů a krystalových struktur. RTG-metody výzkumu krystalických látek - Braggova rovnice. Základy chemické a fyzikální krystalografie. Chemická krystalografie, typy vazeb, izomorfie, polymorfie a polytypie.

30 Metody studia minerálů Analytických metod zkoumajících minerály je celá řada. Zde budou uvedeny pouze nejdůležitější z nich, na jejichž základě můžeme stanovit strukturní nebo chemické vlastnosti minerálů.

31 Metody studia minerálů Metody RTG difrakce Metody studia minerálů založené na základě jejich struktury Principy: Elektromagnetické záření můžeme považovat buď za vlnu s definovanou délkou nebo proud částic s určitou energií m - kosmické záření 10 4 m - radiové vlny Energie elektromagnetického záření E = h = h c / vlnová délka energie Planckova konstanta frekvence rychlost šíření

32 Rozsah vlnových délek elektromagnetického spektra RTG záření má vlnovou délku v oblasti od m do 0, m (starší označení hodnoty je angström Å) Vzdálenosti atomů v krystalech jsou řádově stejné jako vlnová délka RTG záření. Při dopadu záření na krystal proto dochází k ohybovým a interferenčním jevům, které jsou měřitelné. Důkaz pravidelné vnitřní stavby krystalů pomocí RTG záření provedl Max Laue v roce 1912.

33 Vznik RTG záření Spojité (polychromatické) záření obsahuje různé vlnové délky Spojité záření wolframu při různých hodnotách napětí na RTG lampě.

34 Vznik RTG záření Charakteristické (monochromatické) záření má přesně definovanou vlnovou délku Charakteristické záření RTG lampy s Cu antikatodou.

35 Vznik RTG záření Standardní RTG lampa pro práškové difraktometry Vlnová délka charakteristického záření závisí na složení antikatody. Nejčastěji Cu, Co, Fe, W.

36 Difrakce záření na krystalech Při dopadu RTG záření na krystal začnou elektrony v jeho dráze kmitat na stejné frekvenci, jako má dopadající svazek. Vibracemi se část energie RTG svazku pohltí a vzniká nový zdroj emitující energii se stejnou frekvencí a vlnovou délkou. Obecně je tento jev destruktivní, ale existují speciální případy (záleží na směru dopadu RTG svazku do dané struktury), kdy dojde k difrakci RTG svazku. Aby nastalo zesílení difraktovaného záření, musí být splněny určité geometrické podmínky mezi svazkem dopadajícího RTG záření a orientací strukturních řad a rovin v krystalové struktuře. Tyto podmínky jsou jednoduchou formou vyjádřeny Braggovou rovnicí, kdy difrakční jev je pojat jako odraz záření na semitransparentních strukturních rovinách.

37 Braggova rovnice Představme si sérii strukturních rovin hkl vzdálených od sebe o hodnoty d hkl. Na strukturní roviny dopadá svazek paprsků pod úhlem. Na tomto souboru rovin dochází k odrazu primárního svazku záření rovněž pod úhlem, přitom vzniká mezi paprskem 1 a 2 fázové zpoždění a jeho hodnota odpovídající AB, BC se dá vyjádřit na základě podobnosti trojúhelníků pomocí hodnot d a : AB+BC = 2 d. sin

38 Braggova rovnice K zesílení intenzity difraktovaného záření dojde jen v případě, že fázové zpoždění AB+BC interferujících paprsků je rovno celému násobku vlnové délky. Tato podmínka je pak vyjádřena Braggovovou rovnicí: n = 2 d. sin celé číslo délka vlny Braggova rovnice je splněna pro daný krystal jen při určitých hodnotách úhlu dopadu a vlnové délky. Splnění této podmínky dosáhneme jen tehdy, zajistíme-li proměnnost hodnoty nebo během rentgenometrické analýzy.

39 Braggova rovnice

40 Monokrystalové RTG metody pro měření monokrystalu. Záření se používá spojité i charakteristické. Pomocí těchto metod lze u minerálů určovat jejich struktury. Laueho metoda - svazek bílého (polychromatického) záření, získaný obvykle z wolframové anody, dopadá na nehybný monokrystal. Proměnnou veličinou je v tomto případě vlnová délka použitého záření, která zaujímá určitý vlnový obor. metoda otáčeného krystalu monokrystal se otáčí ve svazku monochromatických rentgenových paprsků. Otáčením se uvádějí postupně různé strukturní roviny do reflexní polohy. Proměnnou veličinou je úhel.

41 Monokrystalové RTG metody Nevýhody potřeba monokrystalu (tj. úlomku o velikosti 0,x mm) minerály se často vyskytují v agregátech menších než 0,0x mm větší krystaly mívají nepravidelné omezení které ztěžuje krystalografickou orientaci krystaly bývají zdvojčatělé

42 Práškové metody nejběžnější metody proměnnou veličinou je úhel, neboť rozpráškovaný krystalický materiál se umístí v monochromatickém svazku a mezi obrovským počtem částic zcela náhodně orientovaných se pro každou z možných reflektujících rovin vždy najde určitý počet částic prášku s patřičnou orientací. Mimo to se pravděpodobnost splnění Braggovy podmínky zvětšuje otáčením práškového preparátu. z práškového difrakčního záznamu lze identifikovat minerál (srovnáním s mezinárodními standardy) můžeme vypočítat mřížkové parametry minerálu

43 Práškové metody Difraktogram halitu

44 Práškové metody Automatický difraktometr Phillips MPD

45 Metody chemické analýzy řada metod umožňujících stanovovat chemické složení minerálů mají různou citlivost stanovení Klasická chemická analýza na "mokré cestě" Jedná se o nejstarší klasický postup, kdy jemně napráškovaný vzorek je pomocí kyselin rozpuštěn a převeden do roztoku. Procentuelní zastoupení jednotlivých prvků je pak stanovováno podle nejrůznějších postupů - titračně, vážkově. Pro běžné prvky (silikátová analýza) je přesnost stanovení těmito metodami zpravidla postačující.

46 Metody chemické analýzy Atomová absorpční spektroskopie (AAS)

47 Metody chemické analýzy RTG fluorescenční analýza Schema vzniku charakteristického spektra přechodem elektronů z vyšších energetických hladin na nižší metoda umožňuje stanovení převážné většiny prvků s citlivostí v ppb

48 Metody chemické analýzy Elektronová mikroskopie a mikroanalýza Běžný rastrovací elektronový mikroskop umožňuje sledování objektů při zvětšení až několika desítek tisíc, speciální transmisní mikroskopy s vysokým rozlišením umožňují sledovat objekty velikosti atomů. Sledování objektu se provádí pomocí wolframového vlákna, které emituje elektrony a ty po urychlení a fokusaci dopadají na vzorek a způsobují řadu jevů, z nichž jsou nejdůležitější tyto: emise zpětně odražených elektronů (BEI), které po detekci umožňují sestavit elektronový obraz objektu s ohledem na jeho molekulovou hmotnost v každém bodě vznik sekundárních elektronů (SEI), které po detekci umožňují sestavit elektronový obraz s ohledem na reliéf vzorku RTG spektrum, které dává informace o složení materiálu a princip je podobný jak byl popsán u RTG fluorescenční analýzy Výhodou této metody je možnost provedení chemické analýzy z bodu o velikosti 1 m m s citlivostí srovnatelnou s jinými metodami jako je RTG fluorescence.

49 Metody chemické analýzy Elektronová mikroskopie a mikroanalýza emise zpětně odražených elektronů (BEI), které po detekci umožňují sestavit elektronový obraz objektu s ohledem na jeho molekulovou hmotnost v každém bodě vznik sekundárních elektronů (SEI), které po detekci umožňují sestavit elektronový obraz s ohledem na reliéf vzorku RTG spektrum, které dává informace o složení materiálu a princip je podobný jak byl popsán u RTG fluorescenční analýzy Výhodou této metody je možnost provedení chemické analýzy z bodu o velikosti 1 m m s citlivostí srovnatelnou s jinými metodami jako je RTG fluorescence.

50 Chemická krystalografie Chemické složení minerálů je jedním z faktorů, který určuje jeho vlastností. Vlastnosti minerálů závisí na: Chemickém složení Geometrickém uspořádání základních stavebních jednotek (atomů, iontů nebo molekul) Vlastnosti minerálů = f (strukturní uspořádání + chemické složení) Struktura je dále ovlivňována fyzikálně-chemickými podmínkami (tlakem a teplotou) a chemickým složením prostředí, které určovalo podmínky pro vznik minerálů. Struktura = f (chemické složení, T, p) Strukturou rozumíme umístění skutečných stavebních částic (atomů a iontů) v geometrických bodech strukturní mřížky.

51 Chemická krystalografie Vlastnosti minerálních fází, které ovlivňují podstatným způsobem geochemickou migraci chemických prvků, jsou určovány zákonitou vnitřní stavbou krystalovou strukturou. Fyzikální a chemické vlastnosti minerálních fází se projevují v závislosti na geochemických podmínkách prostředí (vnějších faktorech migrace). Chování minerálních fází a tím i chemických prvků, které je vytvářejí, určují vlastnosti minerálů: rozpustnost, tvrdost, štěpnost, specifická hmotnost, habitus krystalů, odolnost vůči zvětrávání oxidaci, hydrolýze, hydrataci, odolnost při transportu ve vodní tocích a další. Vlastnosti minerálních fází jsou významné i při migraci chemických prvků ve vodním prostředí, v povrchových a podzemních vodách nebo v půdní vodě. Chemické prvky jsou dále v přírodním prostředí přítomny v roztocích v rovnováze s minerálními fázemi a jejich migrace v roztocích je ovlivňována vlastnostmi těchto minerálních fází.

52 Iontový poloměr Významnou roli ve struktuře hraje atomový nebo iontový poloměr. Vývoj poznání iontových poloměrů úzce souvisí s historií geochemie. První tabulku empirických hodnot iontových poloměrů publikoval v roce 1926 jeden ze zakladatelů geochemie V.M.Goldschmidt. V roce 1927 publikoval L.Pauling hodnoty vypočítané na základě vlnové mechaniky. Velikost iontových poloměrů je vyjadřována v nanometrech (nm). Například ve struktuře halitu má sodík poloměr nm, chlor 0.18 nm a vzdálenost Na-Cl je nm.

53 Chemické vazby v krystalech Rozlišujeme 4 typy krystalů: Molekulové krystaly, iontové krystaly, atomové (kovalentní) krystaly, kovové krystaly 1. Molekulové krystaly = jsou tvořeny molekulami, které jsou navzájem soudržné působením slabých van der Waalsových sil. V minerálech se vyskytují ojediněle Vyskytují se hlavně u organických sloučenin Snadno se rozkládají

54 Chemické vazby v krystalech Rozlišujeme 4 typy krystalů: Molekulové krystaly, iontové krystaly, atomové (kovalentní) krystaly, kovové krystaly 2. Iontové krystaly Základní buňka iontových krystalů je složena z pravidelně uspořádaných iontů. Každý ion v krystalu je obklopen co největším počtem iontů opačně nabitých. Každý ion v krystalu přitahuje všechny okolní kationy a naopak. Při iontové vazbě dochází k předání elektronů jedním atomem atomu druhému, takže vzniká pár kation (dárce elektronů) anion (příjemce elektronů). Příkladem může být NaCl halit s kationty Na 1+ a anionty Cl 1-. Iontové struktury jsou tvořeny dotýkajícími se zhruba kulovitými útvary iontů. V krystalu chloridu sodného proto neexistují jednotlivé molekuly. Uspořádaní iontů v základní buňce závisí na poměru velikosti anionu a kationu, a je možné je odvodit ze zjednodušeného předpokladu, že se ionty chovají jako koule, které se navzájem dotýkají.

55 Chemické vazby v krystalech Rozlišujeme 4 typy krystalů: Molekulové krystaly, iontové krystaly, atomové (kovalentní) krystaly, kovové krystaly 2. Iontové krystaly V pevném skupenství jsou tyto látky elektricky nevodivé, ale jejich roztoky a taveniny elektrický proud vedou. Elektrickou vodivost umožňují volně pohyblivé ionty. Dalším důsledkem vnitřní stavby iontových látek je jejich křehkost. Jakmile dojde k takovému posunu iontových vrstev, že se k sobě přiblíží stejně nabité ionty, uplatní se mezi nimi odpuzování. Iontové látky se většinou rozpouštějí v rozpouštědlech složených z polárních molekul (tj. v polárních rozpouštědlech, např. ve vodě).

56 Chemické vazby v krystalech Rozlišujeme 4 typy krystalů: Molekulové krystaly, iontové krystaly, atomové (kovalentní) krystaly, kovové krystaly 3. Kovalentní krystaly Krystalové struktury jsou v tomto případě tvořeny kovalentně vázanými atomy. U kovalentní vazby jde u nerostů o sdílení dvou valenčních elektronů sousedními atomy ve struktuře. Elektrony jsou společné oběma atomům. Příkladem takové struktury je diamant. Každý atom uhlíku je spojen kovalentní vazbou se čtyřmi dalšími uhlíkovými atomy. Na stavbě atomových krystalů se může podílet i několik prvků. V krystalu křemene je např. každý atom křemíku spojen se čtyřmi atomy kyslíku a každý atom kyslíku se dvěma atomy křemíku. Tyto látky mají velmi vysokou teplotu tání (většinou nad 1000 o C) a v pevném skupenství jsou velmi tvrdé. Atomové krystaly jsou v obvykle používaných rozpouštědlech nerozpustné a nevedou elektrický proud.

57 Chemické vazby v krystalech Rozlišujeme 4 typy krystalů: Molekulové krystaly, iontové krystaly, atomové (kovalentní) krystaly, kovové krystaly 4. Kovové krystaly Ve vazbě kovové se kolem kationtů kovu volně pohybují valenční elektrony, které jsou společné všem stavebním jednotkám struktury a tvoří tzv. elektronový plyn. Pohyblivé elektrony jsou příčinou výborné elektrické a tepelné vodivosti kovů. Se vzrůstající teplotou se důsledkem tepelných kmitů atomů tato pohyblivost zmenšuje a obráceně s poklesem teploty zvyšuje. Příkladem jsou struktury kovů.

58 Izomorfie Termín izomorfie byl poprvé použit v roce 1819 pro označení jevu, kdy různé látky vytvářejí krystaly stejného tvaru. Dnes tímto termínem označujeme zastupování iontů ve struktuře. Zastupovat se mohou chemicky příbuzné ionty, které mají blízkou velikost iontových poloměrů. Při nahrazování iontů se stejným oxidačním číslem je zachována rovnováha, při zastupování iontů s různým oxidačním číslem musí být náboje vykompenzovány jinými ionty ve struktuře. Zastupovat ve struktuře se mohou hlavní složky. Ty se zastupují ve vzorci v závorce, odděleny čárkou. Jako příklad je uvedena izomorfní řada (série) olivínu: Olivín - (Mg,Fe) 2 SiO 4 Krajní členy (složky) izomorfní řady: Mg 2 SiO 4 Forsterit a Fe 2 SiO 4 - Fayalit Olivín při krystalizaci z magmatu tvoří krystaly s určitým zastoupením forsteritové a fayalitové složky podle složení magmatu a teploty krystalizace.

59 Polymorfie Polymorfie je jevem, kdy chemická sloučenina vytváří dvě nebo více minerálních fází s rozdílnou strukturou, které se označují jako polymorfní modifikace. Při vzniku polymorfních modifikací sehrává důležitou úlohu teplota a tlak. Z termodynamického hlediska se polymorfní modifikace vyznačují různým obsahem volné energie. Modifikace s nejmenším obsahem volné energie označujeme jako stálé, stabilní, ostatní jsou za podmínek existujících na zemském povrchu nestálé, nestabilní. Nestabilní modifikace se mění samovolně nebo po dodání určité energie na modifikace stabilní. Doba trvání přeměny může být u samovolných přeměn velmi dlouhá a u téže sloučeniny různě dlouhá.

60 Polymorfie

61 Polymorfie Polymorfní modifikace SiO 2 Významná je polymorfie SiO 2, který vytváří jako hlavní polymorfní modifikace nízkoteplotní křemen (do 573 o C) a vysokoteplotní křemen, ale i řadu dalších polymorfních modifikací vznikajících za vysokých teplot (tridymit a cristobalit) a za vysokých tlaků. Každá z hlavních modifikací SiO 2 má ještě dvě polymorfní formy: nižší (stabilní za obyčejných teplot) a vyšší (stabilní za vyšších teplot). Charakter struktury polymorfních modifikací, je uveden v tabulce: Modifikace Modifikace Křemen trigonální hexagonální Tridymit monoklinický hexagonální Cristobalit tetragonální kubický

62 Polymorfie Pyrit - markazit Struktury polymorfních modifikací FeS 2 kubického pyritu a rombického markazitu jsou na dalším obrázku.

63 Polymorfie Pyrit - markazit Struktury polymorfních modifikací FeS 2 kubického pyritu a rombického markazitu jsou na dalším obrázku.

64 Polymorfie V případě polytypie jde v podstatě o polymorfii vrstevnatých struktur, která spočívá v různých způsobech změny pozice jedné nebo i více stejnocenných vrstev stavebních jednotek nad sebou. Opakování pozice první vrstvy nastává po dvou, třech, čtyřech, ale také až po několika stech vrstvách. Tím se odpovídajícím způsobem zvyšuje i periodita identity ve směru kolmém na vrstvy. Polytypy se zpravidla označují jedním názvem nerostu. Číslicí se udává počet vrstev v periodě a následným velkým písmenem symbol soustavy (T-triklinická, M- monoklinická, R-rombická, H-hexegonální, C-kubická apod.). Polytypie je velmi rozšířeným jevem u nerostů s vrstevnatými strukturami. Tak např. jsou známy polytypy MoS 2 (molybdenitu), ZnS (sfalerit, wurtzit), jílových minerálů a slíd (muskovit 1M, 2M, 3T apod.).

65 Přirozený vývin krystalových tvarů Jedním z nejnápadnějších znaků krystalů je jejich krystalový tvar. Všude tam, kde krystaly mohou volně růst a volně se vyvíjet do dokonalého tvaru (automorfně), tvoří pravidelná tělesa s jasně patrnou symetrií. Z hlediska morfologického omezení jsou krystaly různých látek velmi rozmanité. Tvar krystalu je jedním z projevů anizotropie. Anizotropní krystal je v jednotlivých směrech různě vyvinut. Tvar krystalu nezávisí na velikosti jednotlivých ploch krystalu a na jejich vzájemném poměru. Celkový vzhled krystalu (čili habitus) popisuje velikostní poměry ploch. Některé krystaly jsou protáhlé (jednorozměrné), jiné jsou plošně protáhlé (dvojrozměrné), nebo izometrické (stejnorozměrné). Celkový vzhled krystalů charakterizuje habitus a typus. Habitus reprezentuje celkový vzhled krystalů bez ohledu na to, který krystalový tvar jej podmiňuje. Habitus určuje počet směrů, ve kterých je krystal vyvinut, a tím i podobu krystalů. Rozlišujeme habitus: Izometrický (stejnorozměrný) Dvojrozměrný (destičkovitý, tabulkovitý, lupínkovitý, šupinkovitý, lístkovitý atd.) Jednorozměrný (jehličkovitý, sloupcovitý, vřetenovitý, vláknitý atd.).

66 Přirozený vývin krystalových tvarů

67 Přirozený vývin krystalových tvarů

68 Přirozený vývin krystalových tvarů

69 Přirozený vývin krystalových tvarů Krystalový tvar Tvar krystalů vznikajících v přírodě závisí nejen na vnitřní struktuře, ale také na fyzikálně-chemických podmínkách prostředí, kde krystaly vznikají. Odrazem těchto vztahů je pak různý vývin krystalových tvarů: Monokrystaly Zákonité srůsty Krystalové agregáty Pseudomorfózy

70 Monokrystal Přirozený vývin krystalových tvarů Krystalový jedinec s jednotnou vnitřní stavbou a jakýmkoliv omezením = monokrystal.

71 Přirozený vývin krystalových tvarů Zákonité krystalové srůsty Krystaly téhož nerostu bývají často společně srostlé. Srůsty mohou být náhodné a bez jakékoliv pravidelnosti vzájemných poloh (krystalické agregáty). Zákonité srůsty jsou projevem krystalové symetrie, mohou se vyskytovat ve všech sedmi krystalových soustavách. Za srůsty zákonité = dvojčatné považujeme opakovaně se vyskytující srůsty krystalů téže látky, které jsou navzájem spojeny společným prvkem souměrnosti. Krystaly dvojčatně srostlé mají společnou buď jednu rovinu nebo osu. Oba jedinci rovnoměrně vyvinutého dvojčete mají stejnou velikost a stejné krystalové tvary. Dva nebo více krystalových jedinců může zákonitě srůst a vytvářet tzv. dvojčata, trojčata apod.

72 Přirozený vývin krystalových tvarů Zákonité krystalové srůsty Z hlediska vzájemné pozice srůstajících krystalových jedinců rozeznáváme zákonité srůsty: kontaktní - dvojčata, která srůstají ve dvojčatné rovině (sádrovec), jedinci srůstají plochou penetrační - krystaly vzájemně prorůstají, hraničí v nerovných plochách (ortoklas) polysyntetická - srostlice jsou vytvořeny větším počtem krystalových jedinců

73 Přirozený vývin krystalových tvarů Zákonité krystalové srůsty U penetračních srůstů (prorůstání) oba jedinci hraničí jeden oproti druhému nerovnými plochami, jako příklad lze uvést dvojčatný srůst K-živce podle karlovarského zákona. Dvojčatně mohou srůstat buď jen dva, nebo i větší počet jedinců, to je příklad polysyntetického srůstání (albit), kdy srůstající jedinci jsou vyvinuti v podobě velmi tenkých až mikroskopických lamel a je jich vždy větší počet - krystalová individua jsou spolu ob jedno rovnoběžná.

74 Přirozený vývin krystalových tvarů Krystalové agregáty Krystaly mohou rozvíjet svou vlastní idiomorfní (automorfní) podobu jen v případech, kdy jim v růstu nic nebrání. Nejčastěji k tomu dochází v dutinách a puklinách hornin. Pokud si však krystaly v růstu navzájem brání vznikají agregáty. Nejrozšířenější formou srůstání krystalů jsou agregátní srůsty krystalů, u nichž krystaly srůstají zcela náhodně bez zákonité orientace. Jestliže větší počet krystalů narůstá vedle sebe jedním koncem na podložku (např. stěny tektonických puklin) a na druhém konci jsou krystaly ukončeny krystalovými plochami hovoříme o drůze.

75 Přirozený vývin krystalových tvarů Krystalové agregáty Má-li podložka tvar kulovité dutiny, mluvíme o geodě. Roste-li velké množství krystalových zárodků blízko sebe, vznikají krystalové agregáty, které pak specifikujeme podle velikostí, tvaru krystalů a jejich vlastností.

76 Přirozený vývin krystalových tvarů Krystalové agregáty Rozlišujeme agregáty: Zrnité - podle velikosti zrn je dále dělíme na: hrubozrnné, středně zrnité, jemnozrnné, mikrokrystalické. Zemité - jsou tvořeny krystaly bez lesku, agregát má malou soudržnost. Zemité agregáty vytváří jíly, limonit, práškové sekundární minerály (malachit, azurit). Stébelnatý - (vláknitý) agregát. Je tvořen krystaly stébelnatého až vláknitého habitu. Radiálně paprsčité agregáty mohou vznikat jako ploché (na puklinách) nebo sférické agregáty ve volných prostorách (například v dutinách).

77 Přirozený vývin krystalových tvarů Pseudomorfózy Pseudomorfozami nazýváme takové krystalové tvary, u nichž neodpovídá vnitřní stavba vnějšímu tvaru, ať již z hlediska chemického složení, kdy např. vnější tvar odpovídá pyritu (kubická soustava), hmota krystalů je však limonit nebo z hlediska krystalové symetrie, kdy chemické složení zůstalo stejné a nastala pouze strukturní přeměna, jejímž výsledkem je jiná krystalová modifikace. V tomto případě hovoříme o paramorfóze. Ve všech podobných případech je krystalový tvar starší a odpovídá původnímu minerálu, který byl zastoupen minerálem novým, mladším. Ten zpravidla vyplňuje jen prostor původního minerálu, a tím přebírá jeho krystalový tvar.

78 Přirozený vývin krystalových tvarů Pseudomorfózy Schéma vzniku různých druhů pseudomorfóz Vývoj se může v kterémkoliv okamžiku vývoje zastavit. Častá je i možnost pokrytí původního minerálu A vrstvou minerálu C bez vyluhování (perimorfózy s obsahem primárního minenrálu v centru)

79 Systematická mineralogie I Princip mineralogického systému. Systematický přehled nejdůležitějších minerálů ze skupiny prvků, sulfidů, halogenidů, oxidů, karbonátů, sulfátů a fosfátů. Základní vlastnosti těchto minerálů, možnosti jejich technického použití a významu, jejich ložiska a výskyty.

80 Klasifikace minerálů Principy členění minerálů podle Strunzova krystalochemického systému. Minerály rozděleny do deseti tříd podle příbuznosti aniontů nebo aniontových skupin. Minerály se stejnou aniontovou skupinou mají podobné vlastnosti a vyskytují se ve stejných nebo podobných paragenezích. Třídy se dělí na oddělení podle poměru hlavních prvků, přítomnosti cizích aniontů nebo podle krystalové struktury. Oddělení mohou být rozdělena na minerální řady nebo skupiny minerálů podle podobného složení. Nejnižším stupněm dělení je minerální druh.

81 Klasifikace minerálů Nejpoužívanější klasifikace minerálů zahrnuje tyto třídy (zjednodušený přehled): 1. Třída prvků 2. Třída sulfidů 3. Třída halogenidů 4. Třída oxidů a hydroxidů 5. Třída karbonátů 6. Třída borátů 7. Třída sulfátů 8. Třída fosfátů 9. Třída silikátů 10. Třída organických minerálů

82 Klasifikace minerálů 9. Třída silikátů obsahuje nejvíce minerálních druhů, silikáty tvoří větší část zemské kůry, jednotlivá oddělení se vyčleňují na základě struktury. a) oddělení nesosilikátů b) oddělení sorosilikátů c) oddělení cyklosilikátů d) oddělení inosilikátů e) oddělení fylosilikátů f) oddělení tektosilikátů

83 Třída prvků Kromě vzácných plynů se vyskytuje v elementárním stavu ještě dalších asi 20 prvků. Tyto pak rozdělujeme na kovy, polokovy a nekovy. Kovy mají jednoduchou strukturu a rozdělují se do tří skupin: 1. skupina zlata zlato, stříbro, měď a olovo 2. skupina platiny - platina, palladium, iridium a osmium 3. skupina železa - v závislosti na podílu Ni Kromě toho se v kovovém stavu nacházejí rtuť, tantal, cín a zinek. Polokovy se dělí do dvou skupin: 1. arsen, antimon, bismut 2. selen, telur Důležitými nekovy jsou síra a uhlík (grafit, diamant).

84 ZLATO Au Symetrie: kubická Forma výskytu: Krystaly jsou vzácné, častější jsou drátky, valounky nebo plíšky s charakteristickými trojúhelníčkovými výrůstky Obsah v zemské kůře: 0,004 ppm Diagnostické znaky: vysoká hustota, vysoký lesk, měkký a kujný kov Zlato - velikost 5 cm, lokalita Brusson (zdroj Lapis)

85 ZLATO Fyzikální vlastnosti: T 2,5-3; H 19,3; typický je hákovitý lom, intenzivně žlutá barva. Složení a struktura: Téměř vždy je přítomna příměs stříbra, nad 20% Ag se mluví o elektru. Ryzost se vyjadřuje jako počet dílků zlata z Vznik a výskyt: Nejčastěji se vyskytuje na hydrotermálních křemenných žilách spjatých s granitickými horninami Velkou skupinu tvoří hydrotermální a metamorfogenní ložiska zlata. Častá je kombinace zlata s Sb minerály. Velmi častá a z ekonomického hlediska výhodná jsou rozsypová ložiska, vzniklá zvětrávacími pochody. Naleziště: Roudný u Vlašimi (křemenné žíly), Mokrsko (granitické horniny), Zlaté Hory, Zlatý Chlum (metamorfogenní ložiska), Otava (rýžoviště), Witwatersrand - Jihoafrická republika (zlatonosné metakonglomeráty) Použití: Platidlo, zubní lékařství, elektroprůmysl, kosmický výzkum, šperkařství.

86 SÍRA S Symetrie: rombická Forma výskytu: Krystaly bývají dipyramidální méně tabulkovité. Agregáty jsou celistvé, krápníkovité, práškovité nebo ledvinité. Fyzikální vlastnosti: H = 2,05; T = 1,5-2,5; barva nejčastěji žlutá, může být i zelená nebo červená. Štěpnost nedokonalá, lesk diamantový, vryp bílý, je křehká. Síra je špatným vodičem tepla a rozpadá se po zahřátí v dlani. Vznik a výskyt: Je to nerost spojený s vulkanickou činností - sráží se z vulkanických par. V sedimentech může vznikat síra redukcí sulfátů za přispění baktérií. V neposlední řadě vzniká síra spalováním pyritem bohatého uhlí (požáry slojí, hořící haldy). Naleziště: Radvanice u Trutnova, Oslavany, Kladno (hořící haldy), Tarnobrzeg - Polsko (sedimentární ložisko), Sicílie (sopečný původ).

87 SÍRA Použití: Základní surovina chemického průmyslu. Používá se pro např. výrobu insekticidů a při vulkanizaci gumy. Síra ze Sicílie, velikost 2 cm (zdroj Ďuďa, 1990)

88 SÍRA Výskyt elementární síry v přírodě: nadloží solných dómů v USA a Mexiku - síra vznikla redukcí usazenin síranů působením anaerobních baktérií. sedimentární ložiska v Polsku - síra vznikla redukcí usazenin síranů působením anaerobních baktérií. ložiska sopečného původu - vznik sublimací ze sopečných plynů. Těžba: Do počátku 20. století převážně z ložisek sopečného původu. Vyskytují se v hornatých oblastech kolem Tichého oceánu (Amerika, Nový Zéland, Filipíny, Kamčatka) a v oblasti Středozemního moře (Sicílie, Turecko). Dnes se z těchto ložisek těží v Japonsku, Turecku, Mexiku, Jižní Americe. Z nadloží solných dómů se síra těží v Louisianě, Texasu a Mexiku. Sedimentární (evaporitní) ložiska se vyskytují v jihovýchodním Polsku (Tarnobrzeg) a na Ukrajině, Uzbekistánu, Tadžikistánu, Iráku.

89 SÍRA Síra jako prvek se nezískává jen z ložisek elementární krystalické síry, ale i z jiných nerostů.

90 UHLÍK C Vyskytuje se ve dvou modifikacích - grafit a diamant. Symetrie: diamant je kubický, grafit je hexagonální, Forma výskytu: Diamant krystaluje převážně v osmibokých krystalech, časté jsou zaoblené plochy a hrany. U grafitu jsou krystaly vzácné, zpravidla se vyskytuje v jemně až hrubě lupenitých agregátech nebo celistvých či zemitých masách. Diamant, krystal 0,5 cm, Kimberley (zdroj Ďuďa, 1990)

91 UHLÍK C Fyzikální vlastnosti: Diamant H = 3,5; T = 10; dokonalá štěpnost podle (111), diamantový až mastný lesk (závisí na kvalitě ploch), vysoký index lomu se silnou disperzí světla (tzv. oheň ). Barva je zpravidla šedá, světle žlutavá nebo je bezbarvý. Grafit H = 2,1-2,3; T = 1; dokonalá štěpnost podle (001), lesk zemitý až polokovový. Barva je černá, snadno se otírá. Dobře vodí teplo a elektrický proud.

92 UHLÍK C Obě polymorfní modifikace mohou existovat za běžných pokojových podmínek. Důvodem je, že rekonstruktivní přeměna mezi oběma probíhá velmi pomalu. Diamant vzniká za vysokých tlaků, grafit vzniká zpravidla z organických látek postupným zvyšováním teploty. Vznik a výskyt: Primárním zdrojem diamantů jsou kimberlitové trubky (peridotity ze spodní části kontinentální kůry). Díky značné odolnosti přecházejí i do náplavů. Výskyty grafitu jsou spjaty převážně s metamorfovanými horninami. Naleziště: Nejznámější naleziště diamantů jsou v JAR, Indii nebo v jakutské oblasti v Rusku. Grafit se u nás vyskytuje v rulách u Velkého Vrbna a v okolí Českého Krumlova.

93 UHLÍK C Použití: Zlomek diamantů lze využít na šperkařské účely, ostatní těžba je využita k výrobě brusných materiálů nebo řezání skla. Z velké části se ale používají synteticky vyrobené diamanty. Grafit se využívá ve slevárenství jako tavné kelímky, přidává se do olejů a samomazných ložisek, používá se i v elektrotechnice. Diagnostické znaky: Diamant má vysokou tvrdost, grafit je měkký a snadno otiratelný.

94 Třída sulfidů Převážně rudní minerály, které jsou charakteristické svými fyzikálními vlastnostmi (vysokým leskem a opakností). Obecný vzorec pro tuto třídu minerálů je X m Z n, kde X představuje kovový prvek a Z nekovový prvek. Poměr X : Z se používá i při rozdělení do jednotlivých oddělení.

95 Některé sulfidické minerály (minerály vytištěné tučně se vyskytují hojně nebo jsou důležité jako rudy)

96 GALENIT PbS Symetrie: kubická Forma výskytu: Krystaly kubického méně kubooktaedrického typu, může dvojčatět podle (111) nebo (114). Běžné jsou zrnité nebo celistvé agregáty. Spojky galenitu, zleva {110} a {111}, {100} a {110}, {100} a {110} (zdroj Slavík, 1974)

97 GALENIT PbS Fyzikální vlastnosti: H = 7,5; T = 2,5; barva olověně šedá se silným kovovým leskem. Štěpnost dokonalá podle krychle (100), kruchý. Složení a struktura: Tvoří izomorfní řadu se selenidem olova clausthalitem, přítomno je často velké množství jiných prvků jako Ag, Bi, Cd, Te, As a další. Galenit zpravidla obsahuje velké množství inkluzí, takže některé stopové prvky prokázané analýzou nemusí nutně vstupovat do struktury galenitu. Struktura galenitu je typu NaCl. Každý atom Pb je obklopen šesti atomy síry. Lze si to představit jako tělesově centrované kubické buňky atomů S a Pb, posunuté navzájem o 1/4 tělesové úhlopříčky.

98 GALENIT PbS Velikost krystalů cca 3 cm.

99 GALENIT PbS Vznik a výskyt: Galenit (často doprovázený sfaleritem) se vyskytuje na hydrotermálních žilách Pb-Zn, na žilách a metasomatických ložiscích mladých pásemných pohoří, je častým sulfidem fluorit - barytových žil, vyskytuje se na ložiscích Pb-Zn vulkanosedimentárního typu. Naleziště: Příbram, Vrančice, Stříbro (hydrotermální žilná ložiska), Harrachov (fluorit - barytové žíly), Mežica (Slovinsko), Tri State - Oklahoma (obě v karbonátových horninách). Použití: Důležitá ruda olova a stříbra, přičemž olovo se používá např. pro výrobu baterií, ve zbrojařském průmyslu, nebo se využívá při ochraně před RTG ionizujícím zářením. Diagnostické znaky: kovový lesk, dokonalá štěpnost

100 SFALERIT (Fe, Zn)S Symetrie: kubická Forma výskytu: Krystaly zpravidla tetraedrického vzhledu nebo zdvojčatělá podle (111) nebo (112). Kontaktní a penetrační srůsty způsobují rýhování štěpných ploch. Agregáty kusové, jemně až hrubě zrnité. Krystal sfaleritu a dvojčata podle (111); o (111), h (100), d (110), zdroj Ježek, 1932.

101 SFALERIT (Fe, Zn)S Fyzikální vlastnosti: H = 4,0; T = 3,5-4; barva je závislá na chemickém složení (obsah Fe) od téměř čirých sfaleritů přes žluté, červené, hnědé až k černým. Dokonalá štěpnost podle (110), lesk na krystalech až diamantový. V UV záření jeví různé luminiscenční barvy - modrou, žlutou nebo oranžovou. Složení a struktura: Sfalerit nikdy nebývá čistý, obsahuje poměrně značné množství izomorfních příměsí: Fe, Cd, Mn, Hg, Cu, In, As, Ag a další. Struktura sfaleritu je příbuzná se strukturou diamantu. Atomy Zn jsou obklopeny čtyřmi atomy síry v tetraedrické koordinaci, přičemž Zn atomy tvoří plošně centrovanou kubickou mřížku.

102 SFALERIT (Fe, Zn)S Vznik a výskyt: Sfalerit často doprovází galenit a i jejich podmínky vzniku jsou podobné, takže se vyskytuje na stejných typech ložisek. Naleziště: Kutná Hora, Příbram, Nová Ves u Rýmařova, Zlaté Hory, Horní Benešov Světová naleziště leží v Kanadě, USA, Austrálii Použití: důležitá ruda zinku( přes 90% Zn se získává ze sfaleritu), kadmia a india. Zinek se využívá při galvanizaci Fe (antikorozní povlaky 35-40% produkce), na výrobu slitin, v elektrických bateriích nebo k výrobě barev (ZnO), skla, ů, glazur, důležitý biogenní prvek (tělo dospělého člověka obsahuje asi 2 g Zn) Příprava: Ruda se praží na ZnO, který se dále upravuje elektrolyticky nebo se taví s koksem. Přitom získáváme také Cd nebo Pb (rudy PbS a ZnS se často vyskytují společně). Světová produkce Zn je asi 6 mil.tun ročně. Diagnostické znaky: tvar krystalů, dokonalá štěpnost

103 PYRHOTIN FeS Symetrie: hexagonální při teplotách nad 254 C, pro teploty nižší monoklinický. Forma výskytu: Prizmatické hexagonální krystaly jsou vzácné, zpravidla tvoří zrnité nebo celistvé agregáty, často bývá vtroušený. Fyzikální vlastnosti: T = 4; H = 4,6 (závisí na složení); barva je světle až tmavě bronzově hnědá s kovovým leskem. Zvláště monoklinické polymorfy jsou silně magnetické. Složení a struktura: Rovný poměr síry a železa mají pyrhotiny pouze za vysokých teplot ( C). Složení běžného monoklinického pyrhotinu se pohybuje kolem stechiometrie Fe 7 S 8. Časté jsou příměsi niklu.

104 PYRHOTIN FeS

105 PYRHOTIN FeS Vznik a výskyt: Pyrhotin vzniká zpravidla za vysokých teplot, proto je charakteristický pro bazické vyvřelé horniny (gabra, diority), dále vzniká na kyzových polymetalických asociacích, objevuje se na siderit - sulfidických žilách, méně častý je ve skarnech a pegmatitech, vzácný je v sedimentech. Naleziště: Staré Ransko, Norilsk - Rusko, Sudbury - Kanada (vše bazické vyvřeliny), Kutná Hora (polymetalická asociace), Měděnec (skarn) Použití: je ruda Ni, těží se zpravidla spolu s minerály Ni, Cu a Pt Diagnostické znaky: významný magnetismus, bronzová barva

106 PYRIT FeS 2 Symetrie: kubická Forma výskytu: Krystaly pyritu se vyskytují až v 60-ti různých krystalových tvarech, z nichž nejběžnější je krychle a pentagondodekaedr. S typickým rýhováním krystalových ploch se setkáváme hlavně u krychle. Typická jsou i dvojčata podle (110) - tzv. železný kříž. Běžně se vyskytuje v kusových, zrnitých nebo vtroušených agregátech. Je častým fosilizačním materiálem. Krystaly pyritu: (a) rýhovaná krychle, (b) pentagon dodekaedr, (c) spojka krychle a pentagon dodekaedru, (d)(e) spojky oktaedru a pentagon dodekaedru (f) penetrační dvojče (110) - železný kříž (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

107 Krystal pyritu (2 cm) Španělsko (zdroj Ďuďa, 1990) Krystal pyritu Hnúšťa (Herčko, 1984)

108 PYRIT FeS 2 Fyzikální vlastnosti: T = 6-6,5; H = 4,9-5,2; barva je mosazně žlutá, ale může pestře nabíhat, vryp je hnědočerný. Lesk je kovový, lom lasturnatý, štěpnost nezřetelná. Vznik a výskyt: Pyrit je jeden z nejběžnějších sulfidických minerálů, který vzniká za nejrůznějších podmínek od magmatického procesu, přes pegmatitovou fázi, hydrotermální vznik, vzniká v sedimentech i v metamorfním procesu. Běžný je i ve skarnech, alpských žilách a mořských sedimentech. Naleziště: Kutná Hora (hydrotermální vznik), Dolní Bory (pegmatit), Horní Benešov, Zlaté Hory (metamorfogenní ložiska) a řada dalších. Použití: Používal se pro výrobu kyseliny sírové, často se těží pro obsahy zlata. Diagnostické znaky: vysoká tvrdost, snadno se mění na limonit

109 MARKAZIT FeS 2 Symetrie: rombická Forma výskytu: Krystaly mohou být tabulkovité podle (001), pyramidální nebo sloupcovité podle a, typická jsou kopinatá dvojčata podle (110) příp. jejich polysyntetické opakování či hřebenovité prorůstání. Tvoří velké bohatství agregátových forem - ledvinité, krápníkovité, kulovité a další. Srostlice markazitu (2,5 cm) Komořany (zdroj Ďuďa, 1990) Krystal markazitu, cyklická a kopinatá srostlice; c (001), m (110), l (011), r (014), zdroj Slavík, 1974

110 MARKAZIT FeS 2 Fyzikální vlastnosti: T = 6-6,5; H = 4,85-4,9; barva zpravidla mosazně žlutá s výraznými náběhovými barvami. Štěpnost dokonalá podle (110), lesk kovový. Složení a struktura: Nad 450 C se mění na pyrit. Základem struktury jsou nejtěsněji uspořádané atomy síry s Fe v šestičetné koordinaci. Vztahy markazit - pyrit nejsou v některých ohledech dostatečně známé. Struktura markazitu (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

111 MARKAZIT FeS 2 Vznik a výskyt: Je nízkoteplotním minerálem, vznikajícím i za povrchových podmínek, a při stoupající teplotě se mění na pyrit. Může vznikat jako pozdní minerál v pegmatitech a na hydrotermálních žilách. Významné jsou i akumulace v sedimentech - uhlí nebo jílech. Naleziště: Příbram, Stříbro, Chvaletice, sokolovská pánev Použití: podobné jako u pyritu, ale v menším měřítku Diagnostické znaky: krystalové tvary, přeměna na limonit nebo melanterit

112 Třída halogenidů V této třídě minerálů je dominantní přítomnost silně elektronegativního prvku ze 7.sloupce periodické tabulky (Cl -, F -, I - a Br - ). Tyto poměrně velké anionty lehce vytvářejí sloučeniny s poměrně velkými jednomocnými kationty a výsledkem je zpravidla strukturní uspořádání s vysokou symetrií. Vazby v těchto sloučeninách jsou převážně iontové, sloučeniny jsou zpravidla měkké, nevodivé, se středním nebo vyšším bodem tání. Některé jsou velmi dobře rozpustné ve vodě.

113 HALIT NaCl Symetrie: kubická Forma výskytu: Krystaly jsou převážně kubické. Agregáty jsou celistvé, drobně zrnité, stébelnaté, může tvořit kůry a povlaky. Krystal halitu (3,5 cm), Searles Lake, Kalifornie (zdroj Lapis)

114 HALIT NaCl Fyzikální vlastnosti: T = 2; H = 2,16; barva bílá, hnědá, červená nebo modrá (je to vše výsledkem přítomnosti nečistot), čistá přírodní sůl je bezbarvá. Štěpnost dokonalá podle krychle, lesk skelný, slabě hygroskopický, ve vodě dobře rozpustný. Průměrný podíl v mořské vodě je 3,5%. Složení a struktura: Izomorfně může do struktury halitu místo Na vstupovat draslík (za vyšších teplot), často obsahuje heterogenní nečistoty jílových minerálů nebo hematitu, které jsou zodpovědné za zbarvení halitu. Struktura NaCl (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

115 HALIT NaCl Vznik a výskyt: Obrovská ložiska halitu vznikají evaporizací (odpařováním) mořské vody, kdy jsou těžena hlavně fosilní ložiska tohoto typu často spolu se sádrovcem a anhydritem. Halit může vznikat i na sopečných fumarolách, nebo tvoří výkvěty na půdách v aridních oblastech. Naleziště: Ostrava (v dolech krápníky vznikající ze solného obsahu nadloží), Prešov; Hallstadt, Bad Ischel (Rakousko - trias), Wieliczka (Polsko), záliv Karabogaz (Kaspické moře), oblast Hannoveru (Dolní Sasko) Použití: halit je důležitá biogenní sloučenina, používá se v potravinářství a chemickém průmyslu Diagnostické znaky: tvrdost, barva, forma výskytu

116 HALIT NaCl Nejvýznamnější naleziště soli na světě

117 HALIT NaCl Použití NaCl v USA (1974, 42,5 mil tun)

118 Třída oxidů Oxidy tvoří skupinu minerálů s relativně vysokou tvrdostí a hustotou a vyskytují se zpravidla jako akcesorické minerály s vysokou odolností a schopností přecházet do klastických sedimentů. Principielně jsou oxidy sloučeniny kyslíku s kovem a dělí se podle složitosti na oxidy jednoduché a komplexní. Jednoduché oxidy jsou sloučeninou kyslíku a jednoho kovu v různých poměrech (např. CaO, Cu 2 O), zatímco komplexní oxidy obsahují alespoň dva nestejné kovy v různých strukturních pozicích. Další dělení se provádí na základě přítomnosti vody ve struktuře. Vazby jsou v oxidech převážně iontové. Mezi oxidy je řada minerálů, které mají obrovský ekonomický význam pro získávání Fe, Cr, U, Sn, Ti a dalších prvků.

119 HEMATIT Fe 2 O 3 Symetrie: hexagonální Forma výskytu: Krystaly čočkovité, tabulkovité. Agregáty jsou celistvé, zrnité nebo zemité, ledvinité agregáty s radiálně paprsčitou stavbou se nazývají lebníky, častá je forma oolitického hematitu, lístkovité agregáty se označují jako železná slída (spekularit) a v neposlední řadě jsou to nejrůznější zemité agregáty většinou ve směsi s dalšími oxidy a hydroxidy. Krystal hematitu (2 cm), Švýcarsko (zdroj Ďuďa, 1990)

120 HEMATIT Fe 2 O 3 Hematit - lebník (7 cm), Ibrg, Harz (zdroj Muller, 1990) Krystaly hematitu r (10-11), n (22-43), u (10-14), e (01-12), c (12-32) (zdroj Ježek, 1932)

121 HEMATIT Fe 2 O 3 Fyzikální vlastnosti: T = 6-6,5 (u krystalů, agregáty až kolem 1); H = 5,26 (krystaly); barva červená, červenohnědá až černá, vryp světle až tmavě červený, lesk krystalů kovový a u některých agregátů pouze matný. Složení a struktura: Zpravidla mívá příměsi Ti, Mn a inkluze SiO 2. Nad 950 C je zcela mísitelný s ilmenitem. Vznik a výskyt: Vzniká při různých teplotách a je obecně rozšířeným červeným pigmentem minerálů a hornin. Ekonomický význam mají ložiska páskovaných hematitů v jaspilitech (prekambrická ložiska) a metamorfovaná forma těchto ložisek (itabirity). Menší ložiskový význam mají oolitická a detritická sedimentární ložiska hematitu a reziduální ložiska Fe a Al rud v tropických oblastech. Naleziště: Lahn - Dill v Porýní, Krivoj Rog na Ukrajině (hemtit v jaspilitech), Itabira v Brazílii, okolí Železného Brodu (itabirity), Mníšek u Prahy (oolitický hematit), Rudňany, Slovinky (Slovensko, siderit - sulfidické žíly se spekularitem), Horní Blatná, Horní Halže (lebníky na mladých rudních žilách), Příbram (na rudních žilách), Elba (světoznámé krystaly). Použití: Významná ruda Fe Diagnostické znaky: barva vrypu

122 KASITERIT SnO 2 Symetrie: tetragonální Forma výskytu: Habitus krystalů je závislý na teplotách vzniku: vysokoteplotní krystaly bývají dipyramidální zpravidla zdvojčatělé, hydrotermálně vzniklé krystaly jsou jehličkovité a v epitermálních podmínkách je kolomorfní. Téměř vždy (i zdánlivé monokrystaly) bývá zdvojčatělý podle (101) a to i polysynteticky nebo cyklicky. Agregáty zpravidla zrnité. Kasiterit (2,5 cm), Cínovec (zdroj Ďuďa, 1990) Dvojčata kasiteritu podle (011); a (100), m (110), e (101), s (111) (zdroj Ježek, 1932)

123 KASITERIT SnO 2 Fyzikální vlastnosti: T = 6-7, H = 6,8-7,1; barva zpravidla hnědá až černá, může být ale i bezbarvý, lesk kovový, štěpnost nedokonalá. V závislosti na příměsích může být polovodičem. Složení a struktura: Izomorfně může být přítomno Fe, Nb a Ta. Vznik a výskyt: Je typickým minerálem cínonosných žul (greiseny) a některých pegmatitů. Je běžný na hydrotermálních Sn - W žilách, vyskytuje se ve skarnech, velký význam mají i subvulkanická ložiska Sn a barevných kovů bolivijského typu. Běžně se těží v náplavech. Naleziště: Cínovec, Krupka, Horní Slavkov (hydrotermální Sn - W mineralizace), Otov, Rožná, Hagendorf - Bavorsko (pegmatity) Použití: základní ruda Sn; používá se pro výrobu slitin, ve zbrojařském průmyslu

124 MAGNETIT Fe 3 O 4 Symetrie: kubická Forma výskytu: Běžně tvoří oktaedrické krystaly, které mohou být zdvojčatělé podle (111), agregáty hrubě zrnité. Magnetit (2 cm), Švýcarsko (zdroj Ďuďa, 1990) Fyzikální vlastnosti: T = 6, H = 5,18; barva černá, lesk kovový, vryp černý, lom lasturnatý. Je magnetický.

125 MAGNETIT Fe 3 O 4 Složení a struktura: Běžné jsou příměsi - Cr, Mg, Al nebo V, za vyšších teplot Ti. Struktura je inverzní spinelová. Vznik a výskyt: Převážně vysokoteplotní minerál, vzniká ale i za pokojových teplot. V magmatických horninách (hlavně bazických a ultrabazických) tvoří akumulace, hojný je ve skarnech. Na hydrotermálních žilách spíše vzácný, na alpských žilách běžný. Pěkné krystaly bývají v chloritických a mastkových břidlicích, vzniká i v sedimentech za nízkých teplot. Naleziště: Obří důl - Krkonoše, Vlastějovice, Měděnec, Nedvědice (skarny), Bushveldský komplex - JAR (magmatity), Sobotín (v mastkových břidlicích), Použití: ruda Fe Diagnostické znaky: magnetismus, vryp

126 Třída karbonátů Základem struktury karbonátů jsou aniontové skupiny (CO 3 ) -2, které mezi sebou navzájem nesdílí kyslíkové atomy. Vazba mezi uhlíkem a kyslíky je poměrně pevná, ne však tolik jako v CO 2. Důležité bezvodé karbonáty spadají do tří strukturních skupin: řada kalcitu, řada aragonitu a řada dolomitu.

127 KALCIT CaCO 3 Forma výskytu: U kalcitu bylo popsáno přes 500 krystalových tvarů a 1500 spojek těchto tvarů. Mezi nejběžnější patří: sloupcovité krystaly, klenec, skalenoedr. Agregáty kalcitu jsou kusové, zrnité, stébelnaté, tvoří oolity, konkrece a krápníky. Kalcitová drůza, Nižná slaná (zdroj Herčko, 1984)

128 KALCIT CaCO 3 Fyzikální vlastnosti: T = 3; H = 2,71; barva je bílá, šedá, žlutá, hnědavá, růžová nebo je bezbarvý, lesk skelný, dokonale štěpný podle klence. Složení a struktura: Ca může být izomorfně zastupováno Fe, Mn nebo Mg (dokonalá izomorfní mísitelnost je za vyšších teplot). Krystaly kalcitu horní řada: klenec pozitivní a negativní, prostřední řada: různé spojky klenců, dolní řada zleva skalenoedr, spojka skalenoedru a klence a spojka dvou skalenoedrů (zdroj Ježek, 1932)

129 KALCIT CaCO 3 Vznik a výskyt: Velmi rozšířený minerál, vznikající během mnoha nejrůznějších procesů. Může vznikat v magmatickém cyklu - je součástí karbonatitů, je velmi častou hlušinovou výplní hydrotermálních žil nejrůznějších typů, vzniká na termálních pramenech, vzniká přímým srážením z mořské vody, je tedy podstatnou součástí sedimentů (vápence, slínovce) a při metamorfóze je součástí mramorů. Často fosilizuje organické zbytky. Velmi časté je nahrazování kalcitu jinými minerály (pseudomorfózy) např. křemenem, limonitem a naopak - kalcit tvoří pseudomorfózy po aragonitu, barytu, fluoritu a dalších. Naleziště: Příbram, Stříbro (krystaly na rudních žilách), Černý důl v Krkonoších, Štramberk (krystaly ve vápencích) a mnoho dalších. Použití: výroba cementu, čiré krystaly se používají jako nikoly Diagnostické znaky: štěpnost

130 ARAGONIT CaCO 3 Symetrie: rombická Forma výskytu: Sloupcovité krystaly (někdy zploštělé podle (010)), jehlicovité krystaly podle osy c. Dvojčatí podle (110) často i cyklicky tak, že vzniká pseudohexagonální symetrie. Agregáty stébelnaté, paprsčité, vřídlovcovité, keříčkovité nebo krápníkovité. Fyzikální vlastnosti: T = 3,5-4; H = 2,94; barva bílá, šedá, žlutá, nazelenalá nebo je bezbarvý, lesk skelný až mastný, štěpnost podle (010) málo zřetelná.

131 ARAGONIT CaCO 3 Složení a struktura: Omezeně může na pozici Ca vstupovat Sr a Pb. Třením v achátové misce může kalcit přecházet na aragonit - ten je stabilnější za vyšších tlaků. Vznik a výskyt: Vzniká za nízkých teplot v připovrchových podmínkách. Objevuje se v pozdních fázích na něktrých hydrotermálních žilách, vzniká během supergenních pochodů na mnoha ložiscích, je běžný produkt vylučování z horkých pramenů (vřídlovec), zvětráváním Ca minerálů v bazaltech nebo se tvoří v jílových sedimentech. Naleziště: Hřídelec u Nové Paky, Hořenec u Bíliny (v bazaltech), Příbram, Špania Dolina (supergenní zóna ložiska) Diagnostické znaky: štěpnost, hustota

132 MALACHIT Cu 2 CO 3 (OH) 2 Symetrie: monoklinická Forma výskytu: Krystaly sloupcovité nebo jehlicovité, zpravidla zdvojčatělé podle (100). Agregáty ledvinité s vrstevnatou stavbou, krápníky, povlaky nebo výplně. Fyzikální vlastnosti: T = 3,5-4; H = 3,9-4,03; barva v různých odstínech zelené, někdy až do černa. Lesk podle formy výskytu skelný až zemitý, dokonale štěpný podle báze, vryp zelený. Řez kolomorfním agregátem malachitu, Zair (zdroj Ďuďa, 1990)

133 MALACHIT Cu 2 CO 3 (OH) 2 Složení a struktura: Základem struktury jsou koordinační oktaedry CuO 2 (OH) 4 a CuO 4 (OH) 2. Ty jsou hranami propojeny do řetězců ve směru osy c. Jednotlivé řetězce jsou pak prostorově provázány pomocí skupin CO Vznik a výskyt: Běžný produkt oxidace Cu rud v gosanech nejrůznějších typů ložisek. Naleziště: Tsumeb (Namíbie), Špania Dolina (Slovensko), Nová Ves u Rýmařova, Borovec u Štěpánova, Ludvíkov u Vrbna Diagnostické znaky: barva, agregace

134 AZURIT Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 Symetrie: monoklinická, oddělení monoklinicky prizmatické Forma výskytu: Sloupcovité nebo tabulkovité krystaly, agregáty práškovité nebo kůrovité. Fyzikální vlastnosti: T = 3,5-4; H = 3,77; barva modrá až černě modrá, vryp modrý. Lesk na krystalech vyšší než na agregátech, štěpnost (100) dokonalá. Azuritový povlak, Piesky (zdroj Herčko, 1984)

135 AZURIT Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 Složení a struktura: Ionty Cu jsou v koordinaci se dvěma kyslíky a dvěma hydroxylovými skupinami. Tyto "tetragonální" skupiny jsou propojeny do řetězců podél osy b, které jsou provázány skupinami CO 3. Každá OH skupina je sdílena třemi ionty Cu a každý kyslík z CO 3 skupiny je vázán na jeden atom Cu. Vznik a výskyt: Běžný produkt oxidace Cu sulfidických rud, doprovázející malachit. Naleziště: Špania Dolina, Tsumeb (Namíbie) Diagnostické znaky: barva, štěpnost

136 Třída sulfátů Základem struktury sulfátů je malý kationt síry v tetraedrické koordinaci s kyslíky - aniontová skupina (SO4)-2.

137 BARYT BaSO 4 Symetrie: rombická Forma výskytu: Krystaly jsou převážně tabulkovité podle báze nebo sloupcovité (rakve) podle osy a, často hojnoploché. Agregáty bývají zrnité. Fyzikální vlastnosti: T = 3-3,5; H = 4,5; barva šedá, žlutá, nazelenalá, modrá, červená, lesk na krystalových plochách skelný, jinak matný, dokonale štěpný podle báze, zřetelně štěpný podle (210). Baryt, Banská Štiavnica (zdroj Herčko, 1984) Různé typy krystalů barytu (zdroj Bernard, 1992)

138 BARYT BaSO 4 Složení a struktura: Běžně bývá izomorfně přimíšeno Sr nebo Pb, mechanickou nečistotou bývá Fe 2 O 3. Vznik a výskyt: Je to běžný středně až nízce teplotní minerál postmagmatického a sedimentárního původu. Běžný je na některých hydrotermálních žilách (asociace fluorit-barytová), je součástí hydrotermálně sedimentárních ložisek, vzniká i krystalizací z termálních vod, a na řadě typů sedimentárních ložisek (reziduální zvětraliny, evaporitová ložiska nebo ve vápencích). Naleziště: Příbram, Jihlava, Stříbro, Harrachov, Moldava (hydrotermální žíly), Štěpánovice a Květnice u Tišnova (čočky ve vápencích), Kladno (na trhlinách pelosideritů), Kozákov, Studenec (dutiny bazaltů) Použití: při těžbě ropy na výplach vrtů, ve stavebniství na RTG absorbující omítky, výroba barev, plnidlo v papírenství a gumárenství Diagnostické znaky: hustota

139 SÁDROVEC CaSO 4. 2H 2 O Symetrie: monoklinická Forma výskytu: Je známo asi 70 jednoduchých tvarů krystalů sádrovce, z nichž nejčastější jsou krystaly tabulkovité podle (010), sloupcovité nebo čočkovité. Zcela běžné jsou také srůsty podle (100) tzv. "vlaštovčí ocas" nebo podle (001) tzv. "pařížská dvojčata". Agregáty bývají zrnité, celistvé, vláknité (selenit) nebo lupenité. Fyzikální vlastnosti: T = 2; H = 2,32; zpravidla bezbarvý bílý, šedý nebo nažloutlý, lesk skelný na štěpných plochách perleťový. Štěpný velmi dokonale podle (010). Krystaly sádrovce (a) a dvojče (b) podle (100); n (111), f (110), b (010), e (001) (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

140 SÁDROVEC CaSO 4. 2H 2 O Složení a struktura: Se zvyšující se teplotou postupně ztrácí vodu (přes bassanit až k anhydritu), zpravidla obsahuje řadu mechanických příměsí. Vznik a výskyt: Typický minerál sedimentárních a zvětrávacích procesů (evapority, jílové sedimenty, zvětrávací kůry ložisek), méně často vzniká na fumarolách. Naleziště: Hromnice, Chvaletice (zvětrávání kyzových ložisek), Kateřinky a Kobeřice u Opavy (v sedimentech), v hnědouhelných pánvích Použití: výroba sádry Diagnostické znaky: štěpnost, krystalové tvary a srůsty Postupná dehydratace sádrovce se zvyšující se teplotou zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

141 SÁDROVEC CaSO 4. 2H 2 O Složení a struktura: Se zvyšující se teplotou postupně ztrácí vodu (přes bassanit až k anhydritu), zpravidla obsahuje řadu mechanických příměsí. Vznik a výskyt: Typický minerál sedimentárních a zvětrávacích procesů (evapority, jílové sedimenty, zvětrávací kůry ložisek), méně často vzniká na fumarolách. Naleziště: Hromnice, Chvaletice (zvětrávání kyzových ložisek), Kateřinky a Kobeřice u Opavy (v sedimentech), v hnědouhelných pánvích Použití: výroba sádry Diagnostické znaky: štěpnost, krystalové tvary a srůsty Postupná dehydratace sádrovce se zvyšující se teplotou zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

142 Třída fosfátů Základní jednotkou struktury fosfátů je aniontová skupina (PO 4 ) -3.

143 APATIT Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl, OH) Symetrie: hexagonální Forma výskytu: Krystaly jsou velmi rozmanitých forem - krátce i dlouze sloupcovité, jehlicovité nebo tabulkovité podle báze. Většinou převažuje prizma, báze nebo dipyramida. Agregáty nejčastěji zrnité nebo celistvé, ale i oolitické, vláknité či zemité. Krystaly apatitu (0,5 cm) Gunheath Pit, Cornwall (zdroj Lapis) Fyzikální vlastnosti: T = 5; H = 3,15-3,2; barva šedá, žlutá, zelená, modrá, hnědá někdy i čirý, lesk skelný, nezřetelně štěpný podle báze.

144 APATIT Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl, OH) Složení a struktura: Ve struktuře se běžně zastupují F, Cl, (OH) a CO 3. Skupina PO 4 může být nahrazována SO 4 nebo i SiO 4. Za vápník nejčastěji substituují Sr a Mn. Vznik a výskyt: Běžný akcesorický minerál hornin nejrůznějšího genetického typu. Zcela běžný je v magmatických a metamorfovaných horninách, krystalovaný bývá v pegmatitech a greisenech. Vzácněji se objevuje na hydrotermálních žilách a alpských žilách. Naleziště: alkalické horniny na poloostrově Kola, Rožná, Dobrá Voda (pegmatity), Horní Slavkov, Krupka (greiseny) Použití: zdroj fosforu, surovina pro přípravu syntetických hnojiv. Diagnostické znaky: barva, krystalové tvary

145 Systematická mineralogie II Silikáty - základní klasifikace na základě struktur. Systematický přehled nejdůležitějších minerálů ze skupiny silikátů. Přehled technického použití vybraných minerálů a jejich výskyt.

146 Silikáty cca 1050 minerálů, tj. 26 % známých minerálů (údaj k r. 2002) Silikáty jsou vůbec nejdůležitější skupinou minerálů podle kvalifikovaných odhadů tvoří asi 75 % zemské kůry, spolu s křemenem (který je jim strukturně blízký) dokonce asi 95 %. Zemská kůra obsahuje 49,13 % O a 26 % Si. Silikáty představují velmi důležitou skupinu nerostných surovin (keramický a sklářský průmysl, stavební průmysl, těžba některých kovů atd.). Z těchto důvodů je silikátům věnována mimořádná pozornost ze strany přírodovědců i technologů.

147 Struktury silikátů Silikáty - převažující minerály v horninách zemské kůry a svrchního pláště. Převážná část hlavních horninotvorných minerálů (křemen, živce, amfiboly, pyroxeny, slídy a další). Velmi rozsáhlá skupina, která se dále člení na základě struktury. Základem struktury je tetraedrická skupina [SiO 4 ] -4, která má schopnost polymerizace, tzn. může vytvářet skupiny, řetězce, sítě nebo celé prostorové mřížky. Iont Si +4 je ve struktuře řady silikátů nahrazen iontem Al +3, což je nezbytně nutné pro vstup dalších kationtů do struktury. Do struktur silikátů vstupují převážně prvky - Ca, Mg, Fe, Na, Mn, K, Ti a některé další.

148 Struktury silikátů Základní strukturní jednotkou silikátů je koordinační tetraedr [SiO 4 ] 4- Tetraedr se polymerizuje do skupin, řetězů, vrstev nebo prostorově. model kuličkový se znázorněním vazeb model polyedrický

149 Struktury silikátů Základní strukturní jednotkou silikátů je koordinační tetraedr [SiO 4 ] 4- Tetraedr se polymerizuje do skupin, řetězů, vrstev nebo prostorově. [SiO 4 ] 4- Nezávislé tetraedry Nesosilikáty Příklady: olivín granáty [Si 2 O 7 ] 6- Dvojice tetraedrů Sorosilikáty Příklad: lawsonit n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Cyklosilikáty Příklady: benitoit BaTi[Si 3 O 9 ] axinit Ca 3 Al 2 BO 3 [Si 4 O 12 ]OH beryl Be 3 Al 2 [Si 6 O 18 ]

150 Struktury silikátů Základní strukturní jednotkou silikátů je koordinační tetraedr [SiO 4 ] 4- Tetraedr se polymerizuje do skupin, řetězů, vrstev nebo prostorově. [SiO 3 ] 2- jednoduché řetězce Inosilikáty [Si 4 O 11 ] 4- dvojité tetraedrů řetězce tetraedrů pyroxeny amfiboly

151 Struktury silikátů Základní strukturní jednotkou silikátů je koordinační tetraedr [SiO 4 ] 4- Tetraedr se polymerizuje do skupin, řetězů, vrstev nebo prostorově. [Si 2 O 5 ] 2- Vrstvy tetraedrů Fylosilikáty slídy mastek jílové minerály serpentin

152 Struktury silikátů Základní strukturní jednotkou silikátů je koordinační tetraedr [SiO 4 ] 4- Tetraedr se polymerizuje do skupin, řetězů, vrstev nebo prostorově. [SiO 2 ] 3-D kostra tetraedrů: plně polymerizovaná Tektosilikáty křemen živce zeolity

153 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Do prostorové struktury jsou propojeny přes iontové vazby s jinými kationty (nejčastěji Fe, Mg, Ca, Li, Be, Zn, Al). Uspořádání atomů ve strukturách nesosilikátů je těsné a proto mají relativně vysokou hustotu a tvrdost. Nezávislé tetraedry nevytváří žádný přednostní směr, takže štěpnost zpravidla chybí. Substituce Al za Si v tetraedrických pozicích je zanedbatelná.

154 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Olivín - obecné označení minerálů, které jsou svým složením mezi dvěma krajními členy neomezeně mísitelné olivínové řady - forsteritem (Mg 2 SiO 4 ) a fayalitem (Fe 2 SiO 4 ). V přírodě mají běžné olivíny podíl kolem 20% fayalitové komponenty. Chemický vzorec: forsterit - Mg 2 SiO 4 a fayalit - Fe 2 SiO 4 Symetrie: rombická, oddělení rombicky dipyramidální Forma výskytu: Zpravidla krátce sloupcovité krystaly, které mohou srůstat podle (031) nebo hrubě zrnité agregáty Olivín v bazaltu u Podmoklic (zdroj Ďuďa, 1990) Krystaly olivínu; a (100), b (010), C (001), m (110), s (120), r (130), h (011), k (021), d (101), p (111), f (121) (zdroj Ježek, 1932)

155 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Složení a struktura: Poměr Fe : Mg kolísá. Vznik a výskyt: jeden z hlavních horninotvorných minerálů v gabrech, peridotitech a bazaltech. Téměř monominerální olivínovou horninou je dunit. Při vyšším zastoupení SiO 2 v krystalizující tavenině reaguje za vzniku enstatitu (pyroxen). V metamorfovaných horninách je přítomen v dolomitických mramorech a erlanech. Při alteraci olivinických hornin dochází k přeměně na minerály serpentinové skupiny. Naleziště: Smrčí a Podmoklice u Semil (olivinické bazalty), Sušice (skarn), Višňová u Moravského Krumlova (dolomitický mramor) Použití: některé odrůdy (chryzolit) mají využití ve šperkařství

156 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Granát A 2+ 3 B 3+ 2 [SiO 4 ] 3 Pyralspity - B = Al Pyrop: Mg 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Almandin: Fe 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Spessartin: Mn 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Ugrandity - A = Ca Uvarovit: Ca 3 Cr 2 [SiO 4 ] 3 Grossular: Ca 3 Al 2 [SiO 4 ] 3 Andradit: Ca 3 Fe 2 [SiO 4 ] 3

157 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Granáty - skupina je tvořena řadou koncových členů, mezi kterými je úplná nebo omezená izomorfní mísitelnost. Běžné přírodní granáty jsou zpravidla směsí dvou a více koncových členů. Symetrie: kubická, oddělení hexaoktaedrické Forma výskytu: Krystaly nejčastěji ve formě dvanáctistěnu nebo čtyřiadvacetistěnu, resp. jejich spojek. Často tvoří jen izometrická zrna nebo jemně až hrubě zrnité agregáty. Almandin krystal 2 cm, Itálie (zdroj Ďuďa, 1990) Nejběžnější krystaly granátu; d (110), n (211), s (321) (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

158 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Fyzikální vlastnosti: Barva a další fyzikální vlastnosti granátů závisí na jejich chemickém složení. Barva: pyropu - temně rudá, almandinu - červená nebo červenohnědá, spessartinu - hnědočervená, grossulár - zelený nebo žlutavý, andradit - zelenavý nebo hnědavý a uvarovit - smaragdově zelený. Neomezaná mísitelnost je v rámci skupiny "pyralspitové" (pyrop - almandin - spessartin) a pak mezi grosulárem a andraditem.

159 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Vznik a výskyt: pyropy - v ultrabazických horninách (peridotity, serpentinity, kimberlity), almandiny - typické pro metamorfované horniny (svory, ruly, amfibolity), spessartin - ve skarnech, Mn ložiscích a pegmatitech, grosulár nebo andradit - typické pro kontaktní metamorfózu uvarovit - bývá v Cr bohatých hadcích. Naleziště: Měrunice, Třebenice (pyrop v peridotitech českého středohoří), Přibyslavice u Čáslavi (almandin v pegmatitu), Zlatý Chlum u Jeseníku (almandin ve svoru), Budislav, Maršíkov (spessartin v pegmatitech), Švagrov (spessartin v Fe páskovaných rudách), Chvaletice (spassartin v Mn, Fe sedimentárních rudách), Obří důl v Krkonoších (grosulár ve skarnu), Žulová, Vápenná (grosulár v kontaktních skarnech), Mariánská hora v Ústí n. Lab. (andradit ve fonolitu). Použití: jako brusivo nebo šperky Diagnostické znaky: tvrdost, krystalový tvar

160 Sorosilikáty: dvojice tetraedrů [Si 2 O 7 ] 6- silikáty se samostatnými skupinami tetraedrů, diortosilikáty; sóros ř. skupina Ve strukturách sorosilikátů jsou samostaté (vzájemně nazávislé) skupiny křemíkkyslíkových tetraedrů. Nejčastěji jde o dvojice tetraedrů spojené prostřednictvím jednoho společného atom u kyslíku, takže společně tvoří skupinu [Si 2 O 7 ] 6-. K sorosilikátům řadíme i minerály se smíšenou strukturou, které mají ve strukturách současně izolované tetraedry [SiO 4 ] 4 i dvojice tetraedrů [Si 2 O 7 ] 6- (řada epidotu, vesuvian). Horninotvorný význam mají zejména sorosilikáty řady epidotu.

161 Epidot Sorosilikáty: dvojice tetraedrů [Si 2 O 7 ] 6- Chemický vzorec: Ca 2 (Fe +3, Al) Al 2 (SiO 4 ) (Si 2 O 7 ) O (OH) Forma výskytu: Krátce i dlouze sloupcovité často hojnoploché krystaly protažené podle osy b (známo kolem 200 tvarů), některé plochy bývají výrazně rýhované. Častý je srůst podle (100). Agregáty zrnité nebo celistvé. Fyzikální vlastnosti: T = 6,5; H = 3,3-3,5; barva v různých odstínech zelené až zelenočerné, lesk skelný, štěpnost dokonalá podle (100). Složení a struktura: Poměry Al : Fe jsou proměnlivé, může mít izomorfní příměsi Mn nebo Cr. Vznik a výskyt: Vzniká při alteraci vyvřelých hornin. Nejkrásnější krystaly pocházejí z alpských žil, objevuje se i v kontaktně metamorfovaných skarnech. Naleziště: Sobotín, Markovice, Krásné u Šumperka (alpská parageneze), na puklinách granitoidů brněnského masívu (Dolní Kounice), Žulová, Vápenná (kontaktní skarny). Použití: výjimečně jako šperk Diagnostické znaky: barva a tvary krystalů

162 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 silikáty s kruhovou vazbou tetraedrů, kruhové silikáty Tetraedry [SiO4]4 jsou spojeny do samostatně uložených prstenců, nejčastěji šestičlánkových, takže vzniká skupina [Si6O18]12 (beryl, cordierit, turmalíny atd.). Méně časté jsou cyklosilikáty s trojčlánkovými (benitoid) či čtyřčlánkovými (axinit, neptunit) prstenci. Tvar prstenců výrazně ovlivňuje symetrii cyklosilikátů nejčastěji jsou trigonální či hexagonální.

163 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Beryl Chemický vzorec: Be 3 Al 2 (Si 6 O 18 ) Symetrie: hexagonální, oddělení dihexagonálně dipyramidální Forma výskytu: Krystaly mají tvar dlouhých hexagonálních sloupců. Méně časté jsou tlustě tabulkovité krystaly podle (0001). Beryl, Brazílie (zdroj, Bernard, 1992) Fyzikální vlastnosti: T = 7,5-8; H = 2,65-2,8; barva obecného berylu je žlutozelená, lesk skelný. Drahokamové odrůdy jsou průhledné s barvou zelenou (smaragd), světle modrou (akvamarín), růžovou (morganit), žlutou (heliodor) nebo purpurově červenou (bixbit). Štěpnost nedokonalá podle (0001).

164 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Složení a struktura: Ve struktuře jsou šestičetné prstence Si tetraedrů uloženy rovnoběžně s bází. Be v 4-četné a Al v 6-četné koordinaci propojují tyto aniontové skupiny ve vertikálním i horizontálním směru. Kruhy SiO 4 tetraedrů jsou v jednotlivých vrstvách uloženy nad sebou, takže ve struktuře vznikají poměrně široké "kanály" ve směru osy c. V těchto kanálech mohou být uloženy ionty (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, OH, F) nebo neutrální skupiny (H 2 O, He). Vznik a výskyt: Beryl se vyskytuje převážně ve spojitosti s kyselým granitickým magmatem - v pegmatitech, albititech a greisenech. Méně častý je na alpských žilách a ve svorech v kontaktu s granity (smaragdy). Přechází i do rozsypů. Naleziště: Maršíkov, Lázně Kynžvart, Sobotín, Jeclov, Puklice (pegmatity), Horní Slavkov, Čistá (greiseny), Habachtal (smaragdy ve svoru, Rakousko). Použití: šperkařství, Be ve slitinách zvyšuje tvrdost Diagnostické znaky: barva, tvar krystalů

165 Inosilikáty silikáty s řetězovou vazbou tetraedrů, řetězové silikáty; inós ř. vlákno Tetraedry [SiO4]4 jsou uspořádány do nekonečných řetězců, nejčastěji jednoduchých nebo dvojitých. Řetězce jsou ve struktuře uloženy navzájem rovnoběžně. Tetraedry jsou kolem osy řetězce různě natočeny, takže ve směru řetězců se opakují různě dlouhé skupiny tetraedrů. Nejčastějšími kationty jsou Fe2+, Mg2+, Mn2+, Al3+, Ca2+ a Na1+. Některé inosilikáty obsahují i cizí anionty jako (OH) a F. Inosilikáty často vytvářejí sloupcovité, stébelnaté až vláknité krystaly protažené ve směru řetězců, které obvykle tvoří nepravidelně, rovnoběžně nebo paprsčitě uspořádané agregáty. Rovnoběžně s řetězci probíhají velmi často plochy štěpnosti.

166 Inosilikáty Mezi inosilikáty patří především: a) pyroxeny Inosilikáty s jednoduchými dvojčlánkovými řetězci (ve směru řetězců se periodicky opakuje skupina dvou tetraedrů [Si2O6]4 ). Jsou monoklinické (2/m) a rombické (2/m2/m2/m). b) amfiboly Inosilikáty s dvojitými dvojčlánkovými řetězci (skupina [Si4O11]6 ). Jsou monoklnické (2/m) a rombické (2/m2/m2/m). Velmi složitá skupina sestávající z několika izomorfních řad s velkým počtem krajních členů.

167 Inosilikáty Pyroxeny a amfiboly patrí k významným horninotvorným minerálům magmatických a silněji metamorfovaných hornin. V důsledku podobné struktury jsou často vzájemně makroskopicky natolik podobné, že jejich rozlisení může činit obtíže. Hlavní rozpoznávací znaky pyroxenů a amfibolů jsou: habitus krystalů příčný průřez krystalů štěpnost pyroxeny většinou krátce sloupcovité většinou osmiúhelníkový nebo čtvercový podle {110} dobrá, štěpné plochy svírají úhel cca 90, bývají stupňovité. amfiboly většinou dlouze sloupcovité, stébelnaté, jehličkovité většinou šestiúhelníkovitý nebo kosočtverečný podle {110} dokonalá, štěpné plochy svírají úhel cca 120. Často skelný lesk na štěpných plochách. v mikroskopu většinou bezbarvé nebo nahnědlé, bez pleochroizmu nebo jen slabý pleochroizmus, úhel zhášení často výrazně zbarvené, hlavně zeleně, výrazný pleochroizmus, úhel zhášení 0 24.

168 Inosilikáty s jednoduchými řetězci tetraedrů [SiO 3 ] 2- - pyroxeny Minerály této skupiny mohou být izomorfní směsi asi dvaceti koncových členů, které jsou definovány v klasifikaci Morimota (1989). Obecný vzorec pyroxenů lze psát ve tvaru: XYZ 2 O 6 X atomy Na +, Li +, Ca +2, Mg +2, Fe +2 nebo Mn +2 a odpovídá strukturní pozici M2. Y atomy Mn +2, Fe +2, Mg +2, Fe +3, Al +3, Cr +3, Ti +3 a odpovídá strukturní pozici M1. Z je tetraedrická pozice v silkátovém řetězci a je obsazována atomy Si +4 a Al +3. Kationty v pozici X (M2) mají zpravidla větší iontový poloměr než kationty v pozici Y. Podle uvedené klasifikace se pyroxeny člení do několika skupin na základě svého chemického složení. Pro potřeby základního přehledu můžeme vyčlenit řadu rombických pyroxenů (enstatit - ferrosilit), řadu monoklinických pyroxenů diopsid - hedenbergit a řadu monoklinických alkalických pyroxenů (aegirín, jadeit).

169 Inosilikáty s jednoduchými řetězci tetraedrů [SiO 3 ] 2- - pyroxeny

170 Inosilikáty s jednoduchými řetězci tetraedrů [SiO 3 ] 2- - pyroxeny Přehled pyroxenů: řada Mg 2 Si 2 O 6 (enstatit) - Fe 2 Si 2 O 6 (ferrosilit) Pyroxen s převahou enstatitové složky se vyskytuje v bazických a ultrabazických horninách (gabra, nority, pyroxenit) a ve vysoce metamorfovaných horninách (granulity). Ferrosilit je vzácný. řada CaMgSi 2 O 6 (diopsid) - CaFeSi 2 O 6 (hedenbergit) Diopsidické pyroxeny jsou typické pro kontaktně metamorfované karbonátové horniny a pro metamorfované horninyfacie granátických amfibolitů bohatši na Mg. Pyroxeny s převahou hedenbergitové složky se uplatňují hlavně v kontaktně a regionálně metamorfovaných horninách bohatých Fe (erlány, skarny), méně často gabrech, syenitech a pegmatitech. (Ca, Na) (Mg, Fe, Al, Ti) (Si,Al) 2 O 6 (augit) Augity mívají zpravidla velmi komplikované složení a tvoří nejrůznější přechody mezi koncovými členy (např. eagirinaugit, Ti - augit). Je to minerál bazických a ultrabazických intruzív (gabra) a efuzív (bazalty, pyroklastické horniny), běžný je v alkalických horninách. Při metamorfóze se mění (uralitizace) na amfiboly.

171 Ideální pyroxenové řetězce s pravidelným opakováním dvojic tetraedrů po 5.2 A jsou deformovány pokud pozice M1 okupují jiné kationty Pyroxenoidy 17.4 A 5.2 A 7.1 A 12.5 A Pyroxen Wollastonit (Ca M1) Rhodonit MnSiO 3 Pyroxmangit (Mn, Fe)SiO 3

172 Inosilikáty s dvojiými řetězci tetraedrů [Si 4 O 11 ] 4- - amfiboly

173 Inosilikáty s dvojiými řetězci tetraedrů [Si 4 O 11 ] 4- - amfiboly Jedná se o rozsáhlou skupinu horninotvorných minerálů, jejichž složení je zpravidla poměrně komplikované a vyjadřuje se pomocí velkého množství koncových členů. Platná klasifikace amfibolů je v práci Leake et al. (1998). Obecný vzorec amfibolů je A 0-1 B 2 C VI 5 TIV 8 O 22 (OH,F,Cl) 2, kde pozici T můžou obsazovat atomy Si, Fe, Al, Cr, pozici C atomy Al, Cr, Ti, Fe +3, Mg, Fe +2 a Mn, pozici B pak Fe +2, Mg, Mn, Ca a Na a pozici A atomy Na, K a Li. Na základě chemického složení lze amfiboly rozdělit do 4 skupin: Fe-Mg-Mn-Li amfiboly mají Ca+Na v pozici B zastoupeny méně než 1,34 apfu (atom per formula unit - atomů na vzorcovou jednotku); (Ca+Na) B < 1,34 Ca amfiboly (vápenaté) mají (Ca+Na) B > 1,34 a Na B < 0,67 apfu Na-Ca amfiboly (sodno-vápenaté) mají (Ca+Na) B > 1,34 apfu a 0,67 < Na B <1,34 apfu alkalické amfiboly mají Na B > 1,34 apfu Kromě toho je v terminologii vypracován systém různých předpon a přípon ke jménům jednotlivých amfibolů, které vyjadřují zvýšenou přítomnost nebo naopak absenci některých prvků.

174 Inosilikáty s dvojiými řetězci tetraedrů [Si 4 O 11 ] 4- - amfiboly Přehled amfibolů: antofylit (Mg,Fe) 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Vyskytuje se jako sekundární minerál - produkt přeměny minerálů ultrabazických hornin a jako rekční lem na kontaktu s intruzívy. Je také minerálem Mg bohatých hornin facie granátických amfibolitů. tremolit Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Je produktem regionální metamorfózy, kdy vzniká z olivínu a pyroxenů. Častý je také v desilikovaných pegmatitech a na žilách alpské parageneze. Zcela běžný je v metamorfovaných mramorech a dolomitech. obecný amfibol složení je zpravidla kombinací pargasitu, tschermakitu, hastingsitu a dalších koncových členů Pojem obecný amfibol se požívá pro běžné horninotvorné amfiboly. Zpravidla se jedná o kombinaci několika krajních členů Ca nebo Na-Ca amfibolů. Variety vulkanických hornin zpravidla podstatněji obsahují Fe +3. Jedná se o běžné horninotvorné amfiboly přítomné ve vyvřelých (syenity, diority, gabra, hornblendity) a metamorfovaných horninách(amfibolity, ruly).

175 Inosilikáty s jednoduchými řetězci tetraedrů [SiO 3 ] 2- - wollastonit Chemický vzorec: CaSiO 3 Forma výskytu: Jehlicovité nebo vláknité, často radiálně paprsčité agregáty, někdy též zrnitý nebo celistvý. Fyzikální vlastnosti: T = 5-5,5; H = 2,8-2,9; barva bílá, šedá nebo bezbarvý, lesk skelný, perleťový nebo hedvábný, štěpnost dokonalá podle (100) a (001), dobrá podle (-101) a (-201). Při 1120 C přechází na pseudowollastonit. Složení : Zpravidla bývá velmi čistý, může mít malý podíl Fe nebo Mn. Vznik a výskyt: Typický kontaktní minerál erlánů, skarnů nebo mramorů, často tvoří až monominerální horninu. Vzniká reakcí kalcitu a křemene za současného uvolnění CO 2. Naleziště: Žulová, Vápenná, Bludov, Nedvědice (kontaktní horniny) Použití: ve stavebnictví Diagnostické znaky: agregace, štěpnost

176 Inosilikáty s jednoduchými řetězci tetraedrů [SiO 3 ] 2- - wollastonit