Systematická mineralogie Silikáty - základní klasifikace na základě struktur. Systematický přehled nejdůležitějších minerálů ze skupiny silikátů. Přehled technického použití vybraných minerálů a jejich výskyt.
Seznam nejdůležitějších silikátů olivín, granáty, andalusit, sillimanit, staurolit, epidot, vesuvián, beryl, cordierit, turmalín, pyroxeny, amfiboly, wollastonit, jílové minerály, slídy, křemen, živce, zeolity
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.
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
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 ]
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
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
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
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.
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO 4 ] 4- b c projekce Olivín (100) modře = M1 žlutě = M2
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)
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
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 Granát (001) modrá = Si fialová = A tyrkysová = B
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)
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.
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
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)
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
Sorosilikáty: dvojice tetraedrů [Si 2 O 7 ] 6- Epidot 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
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)
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Poměr Si : O = 1:3. Poměrně vzácné jsou troj- a čtyřčetné kruhy, běžné jsou kruhy z šesti křemíkových tetraedrů (Si 6 O 18 ) -12. 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).
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
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.
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)
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[sio 3 ] 2- n = 3, 4, 6 Složení a struktura: V celé skupině dochází k rozsáhlým substitucím. Ve struktuře tvoří základ polární 6-četné cykly tetraedrů SiO 4. Na cykly je navázána skupina BO 3 a oktaedry (Li,Mg,Al)O 4 (OH) 2 je prostorově spojují. Vznik a výskyt: Skoryl je typický minerál kyselých granitů a metamorfitů (žuly, ortoruly nebo svory). Někdy tvoří i samostatné horniny (turmalinovec), běžný je v aplitech a pegmatitech, častý je i na Sn-W mineralizacích. Méně častý je na alpských žilách a přechází i do náplavů. Elbait se vyskytuje téměř výhradně v dutinách některých žul a na Li-pegmatitech. 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. Použití: šperky Diagnostické znaky: rýhování krystalů, barva
Inosilikáty Základem struktury jsou tetraedry SiO 4 spojené přes vrcholové kyslíky do řetězců. Tyto řetězce mohou být jednoduché nebo dvojité a dále jedno-, dvoj- a vícečlánkové (v závislosti na délce základního motivu). Mezi nejběžnější inosilikáty patří pyroxeny (jednoduchý dvojčlánkový řetězec) a amfiboly (dvojitý dvojčlánkový řetězec).
Inosilikáty s jednoduchými řetězci tetraedrů [SiO 3 ] 2- - pyroxeny Perspektivní pohled Diopsid (001) modrá = Si fialová = M1 (Mg) žlutá = M2 (Ca)
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).
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.
Inosilikáty s jednoduchými řetězci tetraedrů [SiO 3 ] 2- - pyroxeny Přehled pyroxenů: NaAlSi 2 O 6 (jadeit) Mísitelnost s aegirinem omezená. Patří do skupiny alkalických pyroxenů. Typický minerál vysokotlakých hornin (vzniká reakcí nefelín + albit = 2 jadeit) např. glaukofanity. Použití pro umělecké předměty. NaFe +3 Si 2 O 6 (aegirin) Typický nerost alkalických hornin jako jsou nefelinické syenity a jejich efuzíva, častý je i ve fonolitech, pikritech a těšínitech.
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
Inosilikáty s dvojiými řetězci tetraedrů [Si 4 O 11 ] 4- - amfiboly b Tremolit: Ca 2 Mg 5 [Si 8 O 22 ] (OH) 2 a sin Tremolit (001) modrá = Si fialová = M1 růžová = M2 světle modrá = M3 ( Mg) žlutá = M4 (Ca)
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.
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).
Inosilikáty s jednoduchými řetězci tetraedrů [SiO 3 ] 2- - wollastonit Chemický vzorec: CaSiO 3 Forma výskytu: Jehlicovité nebo vláknité, často radiálně paprsčité agragáty, 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
Fylosilikáty: tetraedry [SiO 4 ] 4- vázány do dvojrozměrných sítí Většina fylosilikátů má destičkovitý nebo lístkovitý habitus s dokonalou štěpností, což je dáno přítomností nekonečných sítí ve struktuře, jejichž součástí jsou i Si tetraedry. Jednotlivé sítě jsou pak mezi sebou vázány do vrstev poměrně slabými silami. Ve fylosilikátech se mohou vrstvy kombinovat různým způsobem. Klad jednotlivých vrstev může být různý, takže vzniká prostor pro vznik různých polytypů. Vazba mezi vrstevnými komplexy sítí může být různá - jedná se buď o slabé elektrostatické síly spojené přítomností (OH) skupin, nebo může být mezi komplexy sítí umístěn tzv. mezivrstevní kation (zpravidla Na, K, Ca). Tím počet možných kombinací uspořádání struktur opět narůstá. Identifikace fylosilikátů na základě běžných fyzikálních vlastností nebo i chemismu je zpravidla velmi obtížná a je proto třeba využít RTG difrakčních technik. Pomocí nich je možno snadno zjistit mezivrstevní vzdálenost - tedy velikost základního motivu ve směru osy c. Tato vzdálenost (bazálních strukturních rovin) se u běžných fylosilikátů pohybuje od 7 do 21. 10-10 m.
Skupina serpentinu Do této skupiny patří několik minerálů, z nichž nejběžnější jsou chrysotil a antigorit. Mezivrstevní vzdálenost bývá 7-7,4. 10-10 m. Chemický vzorec: Mg 6 Si 4 O 10 (OH) 8 Forma výskytu: Antigorit tvoří destičkovité krystaly a šupinkovité agregáty, chrysotil tvoří celistvé nebo vláknité agregáty, často je ve formě azbestu. Fyzikální vlastnosti: T kolem 4, H = 2,5-2,6; barva obou žlutavá, zelenavá, hnědozelená, lesk skelný nebo perleťový, antigorit je dokonale štěpný podle báze. Složení a struktura: Antigorit - vrstvy ve tvaru vlnitého plechu. Chrysotil - vrstvy stočené do válců nebo trubiček (makroskopicky pak vlákna). Vznik a výskyt: Oba minerály jsou produktem přeměny olivínu a tvoří z více jak 90% serpentinity (metamorfovaná ultrabazika). Naleziště: Borek u Golčova Jeníkova, Hrubšice, Věžná (hadce) Použití: chrysotil se využívá jako azbest Diagnostické znaky: lístkovité nebo vláknité agregáty, barva
Jílové minerály Obecné označení minerálů, které tvoří podstatnou část jílů (významě jsou zastoupeny i v půdách) a jsou i zodpovědné za jejich typické vlastnosti - plasticitu, bobtnavost a sorpční schopnosti. Existuje jich celá řada s různými typy struktur a jednotlivé strukturní typy se navzájem kombinují za vzniku tzv. smíšených struktur. KAOLINIT Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 Forma výskytu: Tvoří tenké pseudohexagonální destičky a šupinky, agregáty jsou zpravidla celistvé nebo zemité. Fyzikální vlastnosti: T = 1-2; H = 2,6; barva bílá, žlutá, hnědavá, ve vlhku je plastický. Složení a struktura: Bývá zpravidla poměrně čistý, mívá hlavně mechanické nečistoty. Vznik a výskyt: Vzniká zvětráváním živců v kyselém prostředí. Je běžný na pegmatitech, v kyselých granitoidech a při intenzivním zvětrávání tvoří rozsáhlá ložiska. Naleziště: Horní Bříza, Lažánky u Veverské Bytíšky, Karlovarsko Použití: surovina keramického průmyslu!!! Diagnostické znaky: plasticita
MASTEK Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 Forma výskytu: Tabulkovité, jemně zrnité až celistvé agregáty. Fyzikální vlastnosti: T = 1; H = 2,7-2,8; barva bílá, světle zelená, lesk mastný nebo perleťový. Dokonalá štěpnost podle (001). Složení a struktura: Může obsahovat malé množství Al, Ti a Fe. Vznik a výskyt: Produkt hydrotermální alterace ultrabazik a serpentinitů, kdy vzniká z olivínu a pyroxenu. Objevuje se v pegmatitech a na některých hydrotermálních žilách. Je podstatnou složkou mastkových břidlic. Naleziště: Smrčina a Zadní Hutisko u Sobotína (krupníky), Drahonín (pegmatit) Použití: Používá se jako přísada např. do papíru nebo keramiky Diagnostické znaky: tvrdost
Skupina slíd Slídy jsou fylosilikáty 2:1 s mezivrstevním kationtem, krystalizující v monoklinické symetrii. Mezi jednotlivými koncovými členy je možná omezená iontová substituce. MUSKOVIT KAl 2 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 Forma výskytu: Krystaly jsou tabulkovité nebo šupinkovité, dvojčata podle (001). Fyzikální vlastnosti: T = 2-2,5; H = 2,76-2,88; bývá bezbarvý, světle šedý nebo nazelenalý, perleťový lesk. Šupinky jsou pružné, štěpnost dokonalá podle báze. Složení a struktura: Zpravidla zastupuje vždy malé množství Fe, Mg a Ti, v pozici mezivrstevního kationtu může částečně zastupovat Na, Li nebo Ca. Mezivrstevní vzdálenost bývá kolem 10.10-10 m. Vznik a výskyt: Je důležitým horninotvorným minerálem v kyselých granitoidech (žula, pegmatit), metamorfitech (fylit, svor) i sedimentech (slepence). Naleziště: Otov, Bory, Maršíkov (pegmatity), Přibyslavice u Čáslavi (žuly), svory v Jeseníkách Použití: v elektrotechnice Diagnostické znaky: barva, štěpnost
BIOTIT K(Mg,Fe) 3 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 Forma výskytu: Tabulkovité krystaly s pseudohexagonálním průřezem, dvojčatné srůsty podle (001). Agregáty lupenité nebo masívní. Fyzikální vlastnosti: T = 2,5-3; H = 2,8-3,2; barva tmavě hnědá až černá, lesk perleťový, dokonalá bazální štěpnost. Vznik a výskyt: Běžný minerál vyvřelých hornin (granodiorit, diorit, syenit, pegmatity) a běžný i v metamorfovaných horninách (svor, rula). Zvětráváním se mění na chlority nebo smektity (jílové minerály). Naleziště: Bory, Věžná (pegmatity), Blansko (granodiority), Diagnostické znaky: barva, štěpnost
LEPIDOLIT K(Li,Al) 3 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 Forma výskytu: Zpravidla šupinkaté až jemnozrnné agregáty. Fyzikální vlastnosti: T = 2,5-4; H = 2,8-2,9, barva bílá, červená, zelená nebo fialová, lesk perleťový, dokonalá bazální štěpnost. Složení: Komplikované, do struktury vstupují prvky jako Na, Rb, Cs, F, Cl. Vznik a výskyt: Výhradně vázán na speciální typy Li pegmatitů. Naleziště: Rožná (typová lokalita), Dobrá Voda, Nová Ves (pegmatity) Použití: surovina Li Diagnostické znaky: barva, parageneze
Skupina chloritů Chemický vzorec: (Mg,Fe) 3 (Si,Al) 4 O 10 (OH) 2. (Mg,Fe) 3 (OH) 6 Forma výskytu: Tabulkovité krystaly nebo masivní, lupenité příp. zemité agregáty. Fyzikální vlastnosti: T = 2-2,5; H = 2,6-3,3, barva zpravidla v odstínech zelené, hnědé až černé, lesk matný, štěpnost podle báze dokonalá. Složení: Složení jednotlivých krajních členů je velmi rozmanité, obecně převažují chlority s Mg, Fe a Al, vzácnější jsou chlority s prvky jako Mn, Cr, Ni. Vznik a výskyt: Chlorit je běžný minerál zelených břidlic, běžný v magmatických horninách, kde vzniká přeměnou biotitu, pyroxenů a amfibolů. Je běžný na alpských žilách. Naleziště: Mirošov, Markovice (alpská paragenze), ložiska ve šternbersko - hornobenešovském pruhu Použití: minoritní ruda Fe Diagnostické znaky: barva, agregace
Tektosilikáty - prostorově propojené tetraedry SiO 4 Více než polovina minerálů tvořících zemskou kůru. Ve struktuře každý kyslík propojuje dva tetraedry a poměr Si:O = 1:2. Struktura je pevná a stabilní. Pokud jsou ve struktuře pouze tetraedry SiO 4 je elektricky neutrální a jedná se o minerál ze skupiny SiO 2. Ostatní tektosilikáty mají ve struktuře i jiné ionty, nejčastěji Na, Ca, Mg nebo Fe. Část Si +4 iontů musí být nahrazena jiným iontem, zpravidla Al +3. Vznikne nedostatek kladného náboje, který je vyrovnán vstupem výše uvedených kationtů do struktury.
Skupina živců Složení minerálů této skupiny lze vyjádřit pomocí trojúhelníkového diagramu ortoklas (KAlSi 3 O 8 ) - albit (NaAlSi 3 O 8 ) - anortit (CaAl 2 Si 2 O 8 ) Členy v řadě albit - ortoklas se označují jako alkalické živce, členy řady albit - anortit jako plagioklasy. Mimo tyto řady existuje ještě barnatý živec celsian (BaAl 2 Si 2 O 8 ). Živce jsou charakterizovány svým složením (podíl koncových členů Or, Ab a An), i svým strukturním stavem. Distribuce atomů Al v tetraedrických pozicích je totiž silně závislá na teplotě krystalizace a teplotní historii každého živce. Živce utuhlé velmi rychle mají vysoký stupeň neuspořádanosti Al - Si (označují se jako vysoké - high), živce krystalizující zvolna se vyznačují vysokým stupněm uspořádání (označení nízké - low).
Nomenklatura plagioklasů a vysokoteplotních alkalických živců (podle Dear, 1963)
Skupina živců Struktura živců je založena na prostorové síti SiO 4 tetraedrů, která jsou v některých pozicích nahrazovány tetraedry AlO 4 Tím je umožněn vstup dalších prvků do struktury (Na, K, Ca, Ba). Neomezenou izomorfní mísitelnost najdeme pouze v řadě plagioklasové, řada albit - ortoklas je neomezeně mísitelná pouze za vyšších teplot. Při postupném vzniku živců z taveniny dochází k tzv. exsoluci (odmíšení) a vzniku pertitů (resp. antipertitů). Mísitelnost mezi ortoklasem a anortitem je velmi omezená. Naopak izomorfie v plagioklasové řadě je dokonalá a je podle složení vyčleněna řada odrůd. Obecný vzorec plagioklasů je pak uváděn jako: Na 1-x Ca x (Si 3-x Al 1+x O 8 ).
MIKROKLIN KAlSi 3 O 8 Forma výskytu: Běžně dvojčatí podle albitového (dvojčatná rovina (010)) a periklinového (dvojčatná osa [010]) zákona a vytváří se tak mikroklinové mřížkování. Zpravidla tvoří štěpné masy a nepravidelná zrna. Fyzikální vlastnosti: T = 6; H = 2,54-2,57; barva bílá nebo světlé odstíny žluté a zelené, také bezbarvý, lesk skelný. Štěpnost dokonalá podle (001) a dobrá (010), svírají úhel téměř 90. Složení a struktura: Běžná je nepatrná přítomnost Na. Se zvyšující se teplotou (high - vysoký mikroklin) vzrůstá neuspořádanost Al - Si a struktura se může transformovat až na sanidin. Vznik a výskyt: Běžný horninotvorný minerál žul, rul, zelených břidlic a pegmatitů. Naleziště: Vernéřov, Otov, Meclov (pegmatity), Měděnec (ortoruly) Použití: keramický průmysl Diagnostické znaky: mikroklinové mřížkování, štěpnost
ORTOKLAS KAlSi 3 O 8 Forma výskytu: Krystaly mají krátce sloupcovitý nebo tabulkovitý habitus, velmi často bývá zdvojčatělý. Podle karlovarského zákona jsou to penetrační prorostlice podle osy c, u bavenského zákona podle plochy (021) nebo podle manebašského zákona podle roviny (001). Zpravidla tvoří štěpné agregáty a zrna v horninách. Fyzikální vlastnosti: T = 6; H = 2,57; je bezbarvý nebo světle béžový, šedý, načervenalý, lesk skelný, štěpnost podle (001) a (010) dokonalá. Složení a struktura: Běžná je přítomnost Na. Je středněteplotním živcem s částečným uspořádáním Al - Si. Vznik a výskyt: Jeden z nejdůležitějších horninotvorných minerálů magmatických hornin (žuly, syenity, aplity, pegmatity) a metamorfitů (ruly). Méně častý je na hydrotermálních a alpských žilách.
ORTOKLAS KAlSi 3 O 8 Krystaly ortoklasu (zdroj Ježek, 1932) Naleziště: Dolní Bory, Meclov, Otov (pegmatity), třebíčský masív (syenity), Karlovy Vary, Loket (dvojčata v žulách) Použití: keramický průmysl Diagnostické znaky: barva, štěpnost Karlovarské dvojče ortoklasu levé a pravé (zdroj Ježek, 1932)
SANIDIN KAlSi 3 O 8 Forma výskytu: Krystaly mají tabulkovitý habitus s převládajícími plochami (010). Časté jsou srůsty podle karlovarského, manebašského a bavenského zákona. Fyzikální vlastnosti: T = 6; H = 2,56-2,62; bezbarvý, šedý, lesk skelný. Štěpnost podle (010) a (001) dokonalá. Složení a struktura: Vysokoteplotní živec, který je za teplot vzniku mísitelný s vysokým albitem. Vyznačuje se vysokým stupněm neuspořádanosti Al - Si. Vznik a výskyt: Typický minerál výlevných hornin (trachity, ryolity) a kontaktně metamorfovaných hornin. Naleziště: Heřmanov u Teplé (trachyt), Vyhně u Banské Štiavnice (ryolit) Diagnostické znaky: vyrostlice v efuzívech
Plagioklasová řada albit (NaAlSi 3 O 8 ) - anortit (CaAl 2 Si 2 O 8 ) složení jednotlivých členů podle přítomnost anortitové složky: albit - An 0-10, oligoklas - An 10-30, andezín - An 30-50, labradorit - An 50-70, bytownit - An 70-90 a anortit - An 90-100. Forma výskytu: Krystaly zdvojčatělé podle karlovarského, manebašského, bavenského, periklinového nebo albitového zákona, agregáty štěpné masy nebo zrna. Fyzikální vlastnosti: T = 6; H = 2,62-2,76; barva světle šedá, světle okrová nebo bývají bezbarvé, štěpnost podle (001) a (010) dokonalá. Většina fyzikálních vlastností souvisí s chemickým složením. Složení a struktura: V rámci izomorfní řady různé poměry Na:Ca, běžně bývá nepatrně K. Stupeň uspořádání Al : Si je vysoký. Vznik a výskyt: Běžné horninotvorné minerály vyvřelých (gabro, bazalt, diorit) a metamorfovaných (amfibolit, rula) hornin. Naleziště: téměř všude Použití: keramický průmysl Diagnostické znaky: štěpnost, zdvojčatění (jen mikroskopicky)
NEFELÍN (Na,K)AlSiO 4 Symetrie: hexagonální Forma výskytu: Krystaly prizmatické, častěji masívní a zrnité agregáty. Fyzikální vlastnosti: T = 5,5-6; H = 2,6-2,65; barva bílá, žlutá, šedá, zelenavá nebo bezbarvý, lesk skelný až mastný, štěpnost podle báze a prizmatu nedokonalá. Složení : Poměr K : Na je různý, neomezená mísitelnost existuje až nad teplotou 1000 C. Vznik a výskyt: Typický minerál alkalických hornin (nefelinity, syenity), může vznikat i metasomatickými pochody. Naleziště: Vinařická hora u Kladna, Podhorní vrch u Mariánských lázní Použití: keramický průmysl Diagnostické znaky: tvar krystalů, asociace minerálů
ANALCIM NaAlSi 2 O 6. H 2 O Forma výskytu: Krystaly kubické nebo zrnité agregáty. Fyzikální vlastnosti: T = 5-5,5; H = 2,27; bývá bezbarvý, bílý, narůžovělý, lesk skelný, neštěpný. Složení a struktura: Za Na může zastupovat malé množství K nebo Ca, část Si může být ještě nahrazena Al. Ve směru trojčetných os jsou velké dutiny obsazené molekulami vody. Analcim je někdy řazen k zeolitům, ale jeho chemismus a struktura odpovídají spíše skupině zástupců živců (leucit, nefelin). Vznik a výskyt: Je pozdním nerostem alkalických plutonitů (syenity, těšínity) a vulkanitů (fonolity, trachyty). Jako sekundární výplň trhlin a dutin se uplatňuje v řadě výlevných hornin. Vzácně vzniká v sedimentech, pěkné krystaly bývají na alpských žilách. Naleziště: Košťál u Třebenic, Hončova Hůrka u Příbora (primární výskyt v magmatitech), Kozákov, Morcinov u Lomnice nad Popelkou (dutiny v bazaltech), Markovice (alpská parageneze). Diagnostické znaky: tvar krystalů, parageneze minerálů
Skupina zeolitů Rozsáhlá skupina vodnatých silikátů s podobným složením a stejným typem geneze. V prostorové základní strukturní kostře jsou uloženy vedle atomů K, Na, Ca i molekuly vody. Kromě toho struktura obsahuje velké dutiny nebo kanály, ze kterých po zahřátí uniká vázaná voda a po ochlazení se může opět vrátit do svých původních pozic. Kromě vody je tento typ struktury schopen absorbovat i další ionty různých velikostí. Této důležité vlastnosti zeolitových struktur se hojně využívá v průmyslu, kde se zeolity používají jako iontoměniče. Zeolity jsou zpravidla dobře krystalované minerály běžné v dutinách a na puklinách bazických vyvřelých hornin nebo v nízce metamorfovaných horninách. K nejběžnějším zeolitům se řadí natrolit, chabazit a heulandit.
NATROLIT Na 2 Al 2 Si 3 O 10. 2H 2 O Forma výskytu: Dlouze sloupcovité nebo jehličkovité krystaly, agregáty celistvé, snopkovité, radiálně paprsčité. Fyzikální vlastnosti: T = 5-5,5; H = 2,25; barva bílá, šedá, načervenalá nebo je bezbarvý, lesk skelný, dokonale štěpný podle (110). Složení a struktura: Nepatrné příměsi K nebo Ca. Patří do skupiny vláknitých zeolitů. Vznik a výskyt: Převážně se vyskytuje v dutinách bazických i alkalických efuzivních hornin, ale je znám i z některých pegmatitů, alpské parageneze nebo hadců. Naleziště: Mariánská hora v Ústí nad Labem, Zálezly, Soutěsky u Děčína (bazická efuzíva), Markovice (alpská parageneze), Věžná (desilikovaný pegmatit) Diagnostické znaky: vláknité krystaly