Přednáška č. 8. Systematická mineralogie. Princip klasifikace silikátů na základě jejich struktur.

Transkript

1 Přednáška č. 8 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 Silikáty (křemičitany) 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. Uvážíme-li, že silikátové složení má i zemský plášť a podle některých názorů i jádro naší planety, můžeme Zemi směle označit za silikátovou planetu, stejně jako ostatní planety terestrického typu. 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.

3 Struktury a klasifikace silikátů Základní stavební jednotkou struktury silikátů je křemík-kyslíkový tetraedr [SiO 4 ] 4. Je tvořen iontem Si 4+, který je pravidelně obklopen čtyřmi kyslíkovými anionty O 2. model kuličkový se znázorněním vazeb

4 Struktury a klasifikace silikátů Základní stavební jednotkou struktury silikátů je křemík-kyslíkový tetraedr [SiO 4 ] 4. Je tvořen iontem Si 4+, který je pravidelně obklopen čtyřmi kyslíkovými anionty O 2. model polyedrický

5 Struktury a klasifikace silikátů Vedle křemík-kyslíkových tetraedrů mohou být ve strukturách silikátů přítomny i hliník-kyslíkové tetraedry [AlO 4 ] 5 potom hovoříme o alumosilikátech (hlinitokřemičitanech). Tetraedry jsou ve struktuře silikátů přítomny buď jako samostatné stavební částice, nebo se spojují (polymerují) do větších celků různého typu. Vazba dvou sousedních tetraedrů se děje prostřednictvím jednoho společného kyslíkového atomu (vrcholu tetraedru), nikdy ne prostřednictvím hran nebo dokonce ploch tetraedrů. Jako kationty nejčastěji vystupují Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, méně často i Li, B, Be, Mn, Ti, Zr, prvky vzácných zemin, Cs, Sr, Y, Zn, Cu atd. Způsob spojování tetraedrů ve strukturách silikátů se ukázal být nejvhodnějším kritériem pro jejich klasifikaci.

6 Struktury a klasifikace silikátů Podle tohoto hlediska třídu silikátů dělíme na následující oddělení: nesosilikáty (silikáty s izolovanými tetraedry) sorosilikáty (silikáty se samostatnými skupinami tetraedrů) cyklosilikáty (silikáty s kruhovou vazbou tetraedrů) inosilikáty (silikáty s řetězovou vazbou tetraedrů) fylosilikáty (silikáty s plošnou vazbou tetraedrů) tektosilikáty (silikáty s prostorovou vazbou tetraedrů)

7 Struktury a klasifikace 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 ]

8 Struktury a klasifikace 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

9 Struktury a klasifikace 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

10 Struktury a klasifikace 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

11 Struktury silikátů Silikáty - převažující minerály v horninách zemské kůry a svrchního pláště. Převážná část hlavních horninotvorných minerálů (křemen, živce, amfiboly, pyroxeny, slídy a další). Základem struktury je tetraedrická skupina SiO 4-4, která má schopnost polymerizace, tzn. může vytvářet skupiny, řetězce, sítě nebo celé prostorové mřížky. Iontu 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 běžné prvky - Ca, Mg, Fe, Na, Mn, K, Ti a některé další.

12 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 poměrně 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 poměrně zanedbatelná. Řada nesosilikátů patří k významným horninotvorným minerálům (olivín, granáty, zirkon, polymorfní modifikace Al 2 SiO 5 atd.).

13 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- b c projekce Olivín (100) modře = M1 žlutě = M2

14 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)

15 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: Široké zejména vzhledem k žáruvzdornosti (teplota tavení forsteritu je 1890 C). Používá se ve slévárenství (cihly, vyzdívky pecí, formy pro odlévání), při výrobě bloků pro uchování tepla ve sklářských pecích, dále v chemickém průmyslu, při výrobě hnojiv, jako brusivo. Výjimečně jako ruda Mg. Drahokamové odrůdy se využívají jako šperkový kámen (tzv. chryzolit).

16 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Olivín

17 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Olivín

18 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Řada granátů Řada kubických izostrukturních nesosilikátů s obecným vzorcem A 3 2+ B 2 3+ (SiO 4 ) 3, kde A 2+ = Ca 2+, Mg 2+, Fe 2+, Mn 2+, B 3+ = Al 3+, Fe 3+, Cr Je popsáno cca 15 krajních členů řady, z nichž 6 se uplatňuje častěji: A 2+ B 3+ název krajního členu vzorec Mg Al pyrop Mg 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Fe Al almandin Fe 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Mn Al spessartin Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Ca Al grosulár Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 Ca Fe andradit Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3 Ca Cr uvarovit Ca 3 Cr 2 (SiO 4 ) 3

19 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Krajní členy se ovšem v přírodě nikdy nevyskytují samostatně, přírodní granáty jsou vždy izomorfní směsi krajních členů. Podle převažující komponenty se granáty pojmenovávají (např. jako almandiny se označují granáty s převažujícím almandinovou komponentou). Častá je zonálnost krystalů. Izomorfní mísivost v řadě granátů: Granát A 2+ 3 B 3+ 2 [SiO 4 ] 3 tzv. 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 tzv. 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

20 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)

21 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. Složení a struktura: Obecný vzorec je A 3 B 2 (SiO 4 ) 3, kde pozici A obsazují dvojmocné prvky (Ca, Mg, Fe, Mn) pozici B trojmocné prvky (Al, Fe, Cr). Neomezaná mísitelnost je v rámci skupiny "pyralspitové" (pyrop - almandin - spessartin) a pak mezi grosulárem a andraditem.

22 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).

23 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Použití: Významné horninotvorné minerály, časté zejména v metamorfovaných horninách. Vyskytují se i v magmatitech, díky vysoké chemické a mechanické stabilitě se hromadí v sedimentech. Pěkně zbarvené a průhledné granáty se používají jako drahé kameny. Kvůli poměrně vysoké tvrdosti a mechanické odolnosti se granáty využívají na výrobu brusných prášků, past, papírů a pláten. Diagnostické znaky: Vytvářejí i zaoblená zrna, běžné jsou zrnité a celistvé agregáty. Barva nejčastěji červená, fialová, hnědá až černá, méně často zelená a žlutá. Granáty jsou průsvitné až průhledné, zcela bez štěpnosti, mají nerovný lom, jsou skelně lesklé na lomných i krystalových plochách, mají bílý vryp. Tvrdost 6,5 7,5, hustota 3,4 4,6 g.cm 3 (podle složení).

24 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Granáty

25 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Granáty

26 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Granáty

27 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Staurolit Chemický vzorec: Fe +2 2 Al 9 O 6 (SiO 4 ) 4 (O, OH) 2 Symetrie: monoklinická, oddělení monoklinicky prizmatické Forma výskytu: Krátce sloupcovité krystaly s nerovnými plochami, velmi často tvoří křížová dvojčata podle (032) nebo (232). Agregáty zrnité. Dvojče staurolitu podle (232) ze svoru u Petrova (zdroj Ďuďa, 1990)

28 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Fyzikální vlastnosti: T = 7-7,5; H = 3,65-3,75; barva červenohnědá, hnědá, černohnědá, lesk skelný za čerstva, štěpnost (010) nevýrazná. Složení a struktura: Dvojmocné Fe je běžně nahrazováno Fe +3, Mg, Mn, Co nebo Zn. Struktura mírně připomíná kyanit - jsou zde "vrstvy" 4Al 2 SiO 5 s oktaedry hliníku v řetězcích ve směru osy c, které se střídají s "vrstvami" Fe 2 AlO 3 (OH) 2 ve směru [010]. Vznik a výskyt: Typický minerál svorů vzniklých metamorfózou jílovitých sedimentů s vyššími obsahy Fe. Díky své odolnosti se hromadí v aluviích. Naleziště: Kouty nad Desnou, Keprník, Vozka, Červenohorské sedlo (svory) Diagnostické znaky: typická dvojčata

29 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Staurolit

30 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Staurolit

31 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Skupina Al 2 SiO 5 Patří sem tři polymorfní modifikace Al 2 SiO 5 : Andalusit Sillimanit Kyanit Výskyt: Významné horninotvorné minerály. Vyskytují se zejména v metamorfovaných horninách, kde indikují teplotně-tlakové podmínky metamorfózy. Andalusit je typický pro nízkotlaké metamorfity (zejména kontaktní dvory granitoidů). Sillimanit a kyanit vznikají za vyšších pt podmínek (hl. svory, ruly, granulity), přičemž kyanit je typický pro výšetlaké horniny (ruly, granulity, eklogity). Méně často se fáze Al 2 SiO 5 vyskytují v pegmatitech.

32 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Skupina Al 2 SiO 5 Patří sem tři polymorfní modifikace Al 2 SiO 5 : Andalusit Sillimanit Kyanit Použití: Při vypálení na vysokou teplotu ( C) přecházejí všechny tři modifikace Al 2 SiO 5 na směs mullitu, křemenného skla a cristobalitu. Mullitová keramika je vzhledově podobná porcelánu a vyznačuje se vysokou žárovzdorností, chemickou i tepelnou stálostí, pevností i za vysokých teplot. Odolává náhlým teplotním změnám a prudkým nárazům elektrického proudu, proto se používá např. na výrobu zapalovacích svíček a speciálních nástrojů.

33 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Skupina Al 2 SiO 5 Patří sem tři polymorfní modifikace Al 2 SiO 5 : Andalusit Je růžový, červený, červenohnědý, fialový, skelně lesklý, neprůhledný nebo průsvitný, štěpný podle {110}. Odrůda chiastolit obsahuje uhlíkový pigment rozmístěný v krystalu do tvaru kříže (název podle podoby s řeckým písmenem chí). Tvrdost 6,5 7,5, hustota 3,16 3,20 g.cm 3. Vyskytuje se v podobě stébelnatých agregátů nebo sloupcovitých xx čtvercového průřezu. Výskyt: V kyselých granitoidech a pegmatitech bohatých Al. Častý je v rohovcích, které vznikly kontaktní metamorfózou jílových sedimentů (tzv. plodové břidlice). Vyskytuje se i v regionálně metamorfovaných horninách, hl. svorech a rulách. Čisté drahokamové odrůdy se získávají z rozsypů. Poznávací znaky: Většinou růžová barva; tvoří hranolovité krystaly zarostlé v hornině. Často je obklopen muskovitem, který vzniká přeměnou andalusitu.

34 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Skupina Al 2 SiO 5 Patří sem tři polymorfní modifikace Al 2 SiO 5 : Andalusit

35 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Skupina Al 2 SiO 5 Patří sem tři polymorfní modifikace Al 2 SiO 5 : Sillimanit Obvykle je bílý nebo světle zbarvený (šedý, namodralý, nažloutlý), průsvitný až neprůhledný, skelně až hedvábně lesklý. Má dokonalou štěpnost podle {010}, bílý vryp. Tvrdost 6 7, hustota 3,26 g.cm 3. Vyskytuje se v podobě vláknitých až plstnatých agregátů, často prorostlých křemenem, slídami či cordieritem. Výskyt: Je typickým vysokometamorfním minerálem hornin bohatých Al (facie amfibolitová a granulitová, hl. ruly a svory). Běžný v kontaktně metamorfovaných rohovcích; častý je v pegmatitech pronikajících do Al-bohatých hornin. Zvětráváním hornin se dostává do rozsypů. Poznávací znaky: Bílá či šedá barva, soudržné vláknité agregáty s hedvábným leskem, poměrně tvrdé, v rule, svoru či pegmatitu.

36 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Skupina Al 2 SiO 5 Patří sem tři polymorfní modifikace Al 2 SiO 5 : Kyanit Synonymum disten. Nejčastěji je modrý, šedý či bělošedý, barva se často mění v rámci jediného krystalu. Je dokonale štěpný podle {100}, na štěpných plochách je skelně až perleťově lesklý. Má bílý vryp. Tvrdost ve směru protažení krystalů 5, v kolmém směru 7 (vysoká anizotropie tvrdosti). Hustota 3,55 3,66 g.cm 3. Vyskytuje se hlavně v podobě lištovitých agregátů nebo tvoří zarostlé dlouze sloupcovité xx. Výskyt: Vzniká při regionální metamorfóze hornin bohatých Al (svory, ruly, granulity, eklogity) a asimilací Al-bohatých hornin při vzniku pegmatitů. Hromadí se v rozsypech. Poznávací znaky: Lištovité dokonale štěpné xx a agregáty modré nebo šedé barvy zarostlé v metamorfované hornině nebo v pegmatitu.

37 Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- Skupina Al 2 SiO 5 Patří sem tři polymorfní modifikace Al 2 SiO 5 : Kyanit

38 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.

39 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) Symetrie: monoklinická, oddělení monoklinicky prizmatické 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

40 Epidot Sorosilikáty: dvojice tetraedrů [Si 2 O 7 ] 6-

41 Sorosilikáty: dvojice tetraedrů [Si 2 O 7 ] 6- Vesuvian Chemický vzorec: Ca 10 (Mg, Fe) 2 Al 4 (SiO 4 ) 5 (Si 2 O 7 ) 2 (OH) 4 Symetrie: tetragonální, oddělení ditetragonálně dipyramidální Forma výskytu: Krystaly jsou zpravidla spojky prizmat, pyramid a pinakoidu, běžné jsou celistvé nebo zrnité agregáty. Fyzikální vlastnosti: T = 6,5-7; H = 3,33-3,45; barva zpravidla žlutohnědá, hnědá nebo zelená, lesk skelný. Složení a struktura: Běžná je substituce Na za Ca, Mn za Mg a Fe nebo Ti za Al a F za OH. Struktura vesuviánu je velmi blízká grosuláru. Vznik a výskyt: Je typickým minerálem kontaktní metamorfózy Ca bohatých hornin (skarny, erlány). Diagnostické znaky: tetragonální sloupcovité krystaly Vesuvián (1,5 cm), Rusko (zdroj Ďuďa, 1990)

42 Sorosilikáty: dvojice tetraedrů [Si 2 O 7 ] 6- Vesuvian

43 Sorosilikáty: dvojice tetraedrů [Si 2 O 7 ] 6- Vesuvian

44 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 silikáty s kruhovou vazbou tetraedrů, kruhové silikáty Poměr Si : O = 1:3. Poměrně vzácné jsou troj- a čtyřčetné kruhy, běžné jsou kruhy z šesti křemíkových tetraedrů (Si 6 O 18 ) -12. Tetraedry [SiO 4 ] 4 jsou spojeny do samostatně uložených prstenců, nejčastěji šestičlánkových, takže vzniká skupina [Si 6 O 18 ] 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.

45 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).

46 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Beryl 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).

47 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

48 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Beryl

49 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Beryl

50 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Skupina turmalínu Složitá řada izostrukturních trigonálních borosilikátů s obecným vzorcem (zjednodušeně): XY 3 Z 6 (BO 3 ) 3 Si 6 O 12 (OH,F) 4 kde: X = Na, Ca, K, Mg, vakance... Y = Mg, Fe 2+, Li, Al, Fe Z = Al, Fe 3+, Mg, Cr 3+, V Vedle uvedených prvků mohou být pozice X, Y a Z obsazeny i dalšími prvky, přičemž substituce jsou často velmi komplikované. Složení turmalínů je dále komplikováno někdy až neomezeným mísením krajních členů řady, takže krystalochemie turmalínů je mimořádně složitá. Velmi rozšířená je zonalita krystalů.

51 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Skupina turmalínu Z většího počtu známých koncových členů řady (k r jich bylo známo 15) se tři uplatňují nejčastěji: X Y Z vzorec skoryl Na Mg Al NaMg 3 Al 6 (BO 3 ) 3 Si 6 O 18 (OH,F) 4 dravit Na Fe 2+ Al NaFe 3 Al 6 (BO 3 ) 3 Si 6 O 18 (OH,F) 4 elbait Na Li,Al Al Na(Li,Al) 3 Al 6 (BO 3 ) 3 Si 6 O 18 (OH,F) 4

52 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Skupina turmalínu V této skupině minerálů je vyčleněna řada koncových členů. Běžné turmalíny jsou pak jejich poměrně komplikované kombinace. Běžný akcesorický turmalín s převahou Fe +2 a Al se označuje jako skoryl, vzácnější turmalín s obsahem Li a Al se označuje jako elbait. Chemický vzorec: (Na,Ca)(Li, Mg,Al) 3 (Al,Fe,Mn) 6 (BO 3 ) 3 (OH) 4 (Si 6 O 18 ) Symetrie: hexagonální, oddělení ditrigonálně pyramidální Forma výskytu: Skoryl tvoří krátce nebo dlouze sloupcovité, vertikálně rýhované krystaly, omezené trigonálním a hexagonálním prizmatem a zakončené polárně trigonálními pyramidami. Časté jsou i čočkovité krystaly. Agregáty skorylu jsou stébelnaté, radiálně paprsčité, jehlicovité i zrnité. Elbaity jsou zpravidla dlouze sloupcovité až jehlicovité, také s podélným rýhováním. Agregáty zrnité. Fyzikální vlastnosti: T = 7-7,5; H = 3-3,25; barva skorylu je černá, u elbaitu se podle barvy vyčleňují různé variety: zelený verdelit, červený rubelit, modrý indigolit a bezbarvý achroit. Často se na jednom krystalu vyskytuje několik variet. Lesk skelný až matný. Turmalín má piezoelektrické vlastnosti.

53 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Skupina turmalínu Skoryl Je černý, méně často hnědočerný, modročerný až modrý, průsvitný až neprůhledný, skelně lesklý na krystalových plochách, na lomných plochách často mastně lesklý. Je zcela bez štěpnosti, často odlučný podle báze. Má nerovný lom, bílý vryp. Tvrdost 7, hustota 3,10 3,25 g.cm 3. Vytváří nejčastěji dlouze až krátce sloupcovité xx se zřetelně různě vyvinutými póly (hemimorfie) a ditrigonálním, hexagonálním nebo trigonálním průřezem, často vertikálně rýhované. Běžné jsou jehličkovité a stébelnaté agregáty, často paprsčitě uspořádané. Méně hojně vytváří čočkovitě vyvinuté xx. Výskyt: Nejrozšířenější minerál B v zemské kůře. Běžná akcesorie kyselých žul, žulových pegmatitů a aplitů. Méně častý je na Sn W ložiskách, na žilách alpské parageneze a na hydrotermálních žilách. Jako akcesorie je přítomen v některých rulách a svorech. Při zvětrávání hornin se dostává jako součást těžké frakce do rozsypů. Použití: Jako rudu B jej prozatím nejde použít, protože jeho rozklad je energeticky náročný a tedy drahý. Piezoelektrických vlastností se výjimečně využívá v elektrotechnice (oscilátory); polodrahokam. Poznávací znaky: Černá nebo hnědočerná barva, zcela bez štěpnosti, tvoří skelně lesklé sloupcovité podélně rýhované xx s hexagonálním nebo ditrigonálním průřezem, často odlučné podle báze.

54 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Skupina turmalínu Skoryl

55 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Skupina turmalínu Elbait Vytváří řadu barevných odrůd: růžový rubelit, zelený verdelit, modrý indigolit, bezbarvý achroit atd. Barva se často výrazně mění v rámci jediného krystalu (zonalita), a to jak ve vertikálním směru, tak od středu k povrchu krystalu. Je skelně lesklý, bez štěpnosti, průhledný až neprůhledný. Má lasturnatý až nerovný lom, bílý vryp. Vytváří dlouze až krátce sloupcovité zřetelně hemimorfní xx s ditrigonálním nebo trigonálním průřezem, podélně rýhované, běžné jsou i stébelnaté až jehlicovité agregáty, často paprsčitě uspořádané. Výskyt: Je zcela charakteristický pro Li-bohaté pegmatity. Ojediněle se hromadí v rozsypech. Použití: Jako drahý kámen, módní jsou brusy s postupným přechodem barev. Poznávací znaky: Dobře omezené sloupcovité podélně rýhované xx s ditrigonálním nebo hexagonálním průřezem, zarostlé v pegmatitu. Barva může být různá, často se mění na jediném krystalu.

56 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Skupina turmalínu Elbait

57 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Skupina turmalínu Elbait

58 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Elbait sloupec 6 cm, Brazílie (zdroj Lapis) Řez elbaitem kolmo k ose c, Madagaskar (zdroj Lapis) Skoryl (3 cm), Dolní Bory (zdroj Bernard, 1981)

59 Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Výskyt Nejrozšířenější minerály bóru v zemské kůře. Časté akcesorické minerály kyselých magmatických hornin a s nimi spjatých pegmatitů (zde i velké xx) a hydrotermálních žil. Díky vysoké mechanické a chemické odolnosti se hromadí v sedimentech (písky, pískovce). Při metamorfóze dochází k rekrystalizaci detritických turmalínů, takže se vyskytují i v některých metamorfitech (některé ortoruly, svory). Význam Minerály řady turmalínů jsou v poslední době intenzivně studovány, protože představují vhodný nástroj k určení provenience klastických hornin a metamorfitů až do středního stupně metamorfózy. Důvodem je vysoká mechanická i chemická odolnost turmalínů, jejich kolísavé složení a přítomnost v horninách s velmi rozdílným složením a s velmi různým způsobem vzniku. Praktický význam v technickém smyslu turmalíny nemají. Pěkně zbarvené průhledné turmalíny se brousí jako drahé kameny, módní jsou zvláště kameny s výraznou barevnou zonalitou. Naleziště: skoryl Bory, Cyrilov, Přibyslavice, Bobrová (pegmatity), Blaník (ortorula); elbaity jsou známy z pegmatitů Rožná, Dobrá Voda, Řečice, Laštovičky a z dutin žul na ostrově Elba. Diagnostické znaky: rýhování krystalů, barva

60 Děkuji za pozornost.