Krystaly v přírodě (vzhled reálných krystalů)

Transkript

1 Krystaly v přírodě (vzhled reálných krystalů) Doposud jsme se většinou zabývali dokonalými krystaly, to jest krystaly se zcela dokonalou strukturou i vnějším omezením. Reálné krystaly se od tohoto ideálu vždy více či méně odlišují jak po stránce strukturní, tak morfologické. Odchylky od dokonalému tvaru mohou být způsobeny defekty ve struktuře reálných krystalů (vznikají během růstu krystalu), nebo mohou vznikat druhotně (například rozpouštěním povrchu krystalu). Krystaly zarostlé a narostlé Drtivá většina krystalů se v přírodě vyskytuje jako krystaly zarostlé, tedy zcela obklopené pevnou hmotou (například v horninách). Jsou-li zarostlé krystaly omezeny pouze vlastními plochami, hovoříme o krystalech automorfních (idiomorfních); jsou-li krystaly omezené vlastními plochami částečně, mluvíme o krystalech hypautomorfních (hypidiomorfních). Pokud je zarostlý krystal omezen nepravidelně nebo plochami okolních krystalů, označujeme jej jako xenomorfní (allotriomorfní) obr Automorfní krystaly vznikají obvykle jako první (např. v taveninách, proto nejsou v růstu omezovány okolím), xenomorfní jako poslední (vyplňují dutiny mezi již vykrystalizovanými staršími minerály). Výjimkou jsou krystaly volné, rostoucí v plastickém, poddajném prostředí (například dokonale automorfně omezené krystaly sádrovce vznikají sběrnou krystalizací v jílových horninách, krystaly ledu sněhové vločky rostou v atmosféře). Krystaly alespoň částečně čnící do prostoru (dutiny, pukliny apod.) nazýváme krystaly narostlé. Skupiny narostlých krystalů označujeme jako drúzy. Čnějí-li narostlé krystaly do středu dutiny, hovoříme o geodách. Je-li dutina zcela zaplněna, mluvíme o peckách (obr. 2.43).

2 Shluky krystalů jednoho minerálu nazýváme krystalové agregáty. Habitus a typus (typ) krystalu Celkový geometrický dojem, kterým krystal působí, nazýváme habitus (vzhled) krystalu. Rozlišujeme habitus stejnoměrný (izometrický), jednorozměrný (sloupcovitý, jehličkovitý atd.) a dvojrozměrný (destičkovitý, tabulkovitý, lupenitý atd.). U běžnějších minerálů se často vžila speciální označení habitu krystalů, většinou založená na podobnosti krystalů s předměty. Tak hovoříme např. o soudečkovitých či vřetenovitých krystalech korundu, psaníčkovitých krystalech titanitu a podobně. Typus (typ) určuje převládající, nejdůležitější tvar na krystalu (obr. 2.44). Nerovnoměrný a kostrovitý vývin krystalů Většina krystalů minerálů je více či méně nerovnoměrně vyvinuta, resp. krystaly blížící se dokonalým se v přírodě prakticky nevyskytují. Silně různoměrně vyvinuté krystaly jsou také označovány jako deformity. Při nerovnoměrném růstu krystalů může dojít až k vymizení, zárůstu jedné nebo více ploch (obr. 2.45). Při překotném růstu krystalů nebo při nedostatku stavebního materiálu tvoří některé látky kostrovité krystaly (krystalové dendrity). Kostrovité krystaly rostou rychleji na hranách než na plochách, které se tím stávají stupňovitými. Příkladem kostrovitých krystalů jsou např. sněhové vločky či některé krystaly ryzích kovů (hlavně zlata, stříbra, mědi) obr Ke kostrovitému růstu dochází obvykle v důsledku nedostatku stavebních částic v krystalizačním prostředí či při překotném růstu krystalu.

3 Zákonité srůstání krystalů V přírodě se často, zvláště u některých minerálů, vyskytují zákonité srůsty krystalů, tedy srůsty, které lze (většinou) vyjádřit pomocí Millerových symbolů (na rozdíl od nepravidelných srůstů, jimiž vznikají krystalové agregáty). Zákonité srůsty lze klasifikovat takto: Zákonité srůsty - krystalů téhož minerálu - srůst paralelní (rovnoběžný) a pseudoparalelní - srůst dvojčatný - krystalů různých minerálů (epitaktické srůsty) Srůst rovnoběžný (paralelní) vzniká v případě, že srůstající jedinci jsou stejně orientováni (jejich osní kříže jsou v rovnoběžné poloze). Časté jsou např. rovnoběžné srůsty krystalů křemene, barytu, epidotu, kalcitu, a jiných minerálů (obr. 2.47). Pokud krystaly srůstají přibližně rovnoběžně (s odchylkou do několika stupňů), mluvíme o pseudoparalelním srůstu (obr. 2.48).

4 Srůst dvojčatný je zákonitý srůst krystalů v poloze jiné než rovnoběžné vznikají dvojčata. Vnitřní stavby dvojčete aragonitu v oblasti styku krystalových jedinců je znázorněna na obr

5 V morfologii krystalů se dvojčatění často projevuje vznikem dutých (zapuklých) úhlů (větších než 180 ), které ovšem nemusí být vždy vyvinuty. Dalším morfologickým znakem dvojčat může být zpeřené rýhování ploch. Pokud se dva srůstající krystaly vzájemně dotýkají, mluvíme o dvojčatech dotykových (kontaktních). Když se dvojčatící jedinci vzájemně prorůstají, hovoříme o penetračních dvojčatech (obr. 2.51). Zákonité srůsty více než dvou krystalových jedinců se označují jako trojčata, čtyřčata atd. (obr. 2.52). Zákonitým srůstáním velkého počtu jedinců vznikají srůsty polysyntetické (mnohočetné)(obr. 2.53).

6 Dvojčatící krystalová individua jsou souměrně sdružena podle dvojčatných prvků: buď podle dvojčatné roviny, která je rovinou symetrie dvojčete, nebo otočením kolem dvojčatné osy, která je současně dvojčetnou osou symetrie celého dvojčete. Dvojčata proto vždy nabývají vyšší symetrie, než má krystalový jedinec. Dvojčatný srůst můžeme ve většině případů definovat dvojčatným zákonem, tedy Millerovým symbolem dvojčatné roviny či dvojčatné osy. Pro běžně se vyskytující dvojčatné zákony některých minerálů se vžila speciální pojmenování (např. ortoklas dvojčatí mj. podle zákona karlovarského, manebašského či bavenského). Uplatňuje-li se při dvojčatění jen jeden dvojčatný zákon, hovoříme o jednoduché srostlici. Pokud srůstají tři nebo více krystalů podle alespoň dvou zákonů, mluvíme o složené srostlici (komplexu) (obr. 2.54).

7 Zákonité srůsty krystalů různých minerálů (epitaxe) Poměrně vzácně se v přírodě vyskytují epitaktické srůsty, zákonité srůsty krystalů různých minerálů. Podmínkou epitaxe je stejná nebo alespoň podobná struktura srůstajících krystalů v ploše srůstu. Příkladem může být rovnoběžné srůstání kyanitu a staurolitu, albitu a ortoklasu (obr. 2.60), rutilu a hematitu či pyritu a markazitu. Nejčastějším případem epitaxe je tzv. písmenková žula, která se hojně vyskytuje v některých pegmatitech. Jde o paralelní srůst krystalů křemene, často kostrovitě vyvinutých, epitakticky zarostlých do krystalu draselného živce (obr. 2.61). Uzavřeniny v krystalech Krystaly v přírodě velmi často obsahují cizí tělesa, které nazýváme uzavřeniny. Jsou obvykle mikroskopických rozměrů, někdy jsou však patrné již lupou nebo i pouhým okem. Mohou být pevného, kapalného i plynného skupenství, případně mohou obsahovat více složek různého skupenství. Pevné uzavřeniny vznikají běžně během růstu krystalů zachycením starších drobnějších krystalků. Například uvnitř krystalů křišťálu mohou být uzavřeny jehlicovité krystaly rutilu nebo tabulkovité krystalky muskovitu či hematitu (aventurín); krystaly biotitu v granitických horninách uzavírají téměř vždy drobné krystalky zirkonu. Podobných příkladů by bylo možno uvést velmi mnoho. Atraktivně vyhlížející materiály tohoto typu bývají využívány jako šperkové kameny (aventurín, sagenit apod.).

8 Plynokapalné uzavřeniny (fluidní inkluze) obsahují obvykle směs kapalin (např. H2O, CO2), plynů (např. CO2, CH4, H2S) a rozpuštěných látek nebo jejich krystalků (NaCl, KCl, CaCl2, FeCl2 atd.). Zcela běžné jsou fluidní inkluze v křemeni, karbonátech, fluoritu, topazu i v jiných minerálech. Jsou to vlastně dutinky v krystalech, v nichž jsou uzavřeny roztoky, ze kterých krystal vznikal a které byly při růstu krystalu zachyceny. Ze studia plynokapalných uzavřenin lze proto za použití speciálních metod získat důležité informace o prostředí, v němž probíhala krystalizace (například chemické složení roztoků, teplotní a tlakové podmínky krystalizace, případné mísení různých typů roztoků, jejich var atd.). Vlastní metody studia plynokapalných uzavřenin jsou nad rámec učiva v 1. ročníku. Krystalové agregáty Velmi často se v přírodě vyskytují shluky krystalů jednoho minerálu, které nazýváme krystalové agregáty. Podmínkou ke vzniku agregátu je současný vznik většího počtu krystalizačních zárodků, obvykle při rychlé krystalizaci. O agregátech hovoříme jen tehdy, když krystaly srůstají nahodile, ne zákonitě. Jednotlivé krystaly tvořící agregáty mohou mít různý habitus a mohou být různě uspořádány. Podle toho rozlišujeme různé typy agregátů: Zrnité agregáty jsou tvořeny izometrickými nebo přibližně izometrickými krystaly. Podle velikosti zrna hovoříme o jemnozrnných, střednězrnných, hrubozrnných či kusových agregátech. Agregáty natolik jemnozrnné, že jednotlivé krystaly nerozeznáme pouhým okem, označujeme jako celistvé. Málo soudržné jemnozrnné agregáty nazýváme zemité. Krystaly protažené podle jednoho směru tvoří agregáty hrubě sloupcovité, sloupcovité, stébelnaté, jehlicovité, vláknité či jemně vláknité. Podle uspořádání krystalů rozlišujeme agregáty nepravidelně stébelnaté, rovnoběžně stébelnaté a paprsčité. Jemně vláknité nepravidelné agregáty označujeme jako plstnaté (např. azbesty). Krystaly protažené podle dvou směrů skládají agregáty deskovité, lupenité, šupinaté, lamelární či miskovité. Pro některé rozšířené typy agregátů se vžily speciální názvy, například : Ledvinité agregáty jsou vláknité radiálně paprsčité agregáty s miskovitou odlučností. Mají-li hladký lesklý povrch, označují se jako lebníky (hl. u hematitu či limonitu). Ooidy a pizoidy jsou kulovité agregáty s vrstevnatou strukturou (např. hematit, chamosit, bauxit, aragonit atd.). Rozdíl je pouze ve velikosti (ooidy do 2 mm, pizoidy nad 2 mm). Sféroidy jsou kulovité agregáty s radiálně paprsčitou stavbou. Horniny složené z ooidů (pizoidů, sféroidů) se nazývají oolity (pizolity, sférolity). Hroznovité a krápníkovité agregáty obvykle vykazují kombinaci vrstevnaté a paprsčité stavby. Krápníky rostoucí shora dolů jsou stalaktity, zdola nahoru stalagmity, jejich spojením vznikají stalagnáty. Agregáty dendritické či dendrity jsou rozvětvené, stromečkovité nebo mechovité agregáty, které vznikají jako výsledek kostrovitého růstu (potom jednotlivé větvičky svírají určitý stabilní úhel, např.

9 u mědi nebo zlata) nebo jsou výsledkem kapilárního prosakování mineralizovaných roztoků na puklinách hornin (v tom případě bývají nepravidelné, např. u limonitu nebo wadu). Některé minerály se vyskytují v agregátech drátkovitých (zvláště stříbro) či plíškovitých (zlato, stříbro, měd). Jsou-li v agregátu dutinky, rozlišujeme podle jejich velikosti agregáty pórovité, pěnovité či houbovité. Pseudomorfózy V přírodě se poměrně často vyskytují pseudomorfózy útvary, jejichž vnější krystalový tvar neodpovídá složení a struktuře (např. tvar patří krystalu kalcitu, ale hmotu tvoří křemen). Krystalový tvar je v takových případech vždy starší, hmota krystalu je ale nahrazena jiným, mladším minerálem. Pseudomorfózy jsou obvykle krystalové agregáty mladšího minerálu. Podle způsobu vzniku rozlišujeme následující typy pseudomorfóz (obr. 2.74): Pseudomorfózy v užším slova smyslu vznikají změnou chemického složení původního minerálu. Například: oxidací pyritu vznikne limonit, krystalový tvar pyritu zůstane ale zachován. Odlitkové pseudomorfózy vznikají tak, že krystaly původního minerálů jsou uzavřeny do pevného okolí a následně vylouženy (rozpuštěny). Vzniklé dutiny jsou potom vyplněny agregátem jiného minerálu. Např. pseudomorfózy křemene po kalcitu, pseudomorfózy mědi po aragonitu. Perimorfózy (obalové pseudomorfózy) vznikají tak, že mladší minerál pokryje souvisle krystal staršího minerálu. Dojde-li k vyloužení staršího minerálu, vznikají duté perimorfózy.

10 Paramorfózy vznikají změnou strukturní modifikace látky. Jedna chemická sloučenina se může v přírodě vyskytovat ve více strukturních modifikacích v závislosti na teplotně - tlakových podmínkách. Představme si, že minerál vznikne za určitých p-t podmínek v odpovídající modifikaci (např. krychlový sulfid stříbrný Ag2S argentit). Při poklesu teploty pod 179 C (za atmosférického tlaku) se krychlová struktura argentitu změní na monoklinickou, chemické složení ovšem zůstane zachováno vznikne minerál akantit. Chemické složení i krystalový tvar se tedy nemění, ale změní se struktura krystalu. Hovoříme o paramorfóze akantitu po argentitu. Podobně nižší křemen mívá často v horninách tvar vyššího křemene (teplota přeměny 573 C), známé jsou paramorfózy kalcitu po aragonitu (asi 400 C), tetragonálního leucitu po kubickém leucitu (605 C) atd.