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.
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.
Struktury a klasifikace silikátů
Základní stavební jednotkou struktury silikátů je křemík-kyslíkový tetraedr [SiO4]4–. Je
tvořen iontem Si4+, který je pravidelně obklopen čtyřmi kyslíkovými anionty O2–.
model kuličkový se znázorněním vazeb
Struktury a klasifikace silikátů
Základní stavební jednotkou struktury silikátů je křemík-kyslíkový tetraedr [SiO4]4–. Je
tvořen iontem Si4+, který je pravidelně obklopen čtyřmi kyslíkovými anionty O2–.
model polyedrický
Struktury a klasifikace silikátů
• Vedle křemík-kyslíkových tetraedrů mohou být ve strukturách silikátů přítomny i
hliník-kyslíkové tetraedry [AlO4]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.
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)
Struktury a klasifikace silikátů
• Základní strukturní jednotkou silikátů je koordinační tetraedr [SiO4]4• Tetraedr se polymerizuje do skupin, řetězů, vrstev nebo prostorově.
•[SiO4]4-
Nezávislé tetraedry
Nesosilikáty
•Příklady: olivín granáty
•[Si2O7]6-
Dvojice tetraedrů
Sorosilikáty
•Příklad: lawsonit
•n[SiO3]2- n = 3, 4, 6
Cyklosilikáty
•Příklady: benitoit BaTi[Si3O9]
•
axinit Ca3Al2BO3[Si4O12]OH
•
beryl Be3Al2[Si6O18]
Struktury a klasifikace silikátů
• Základní strukturní jednotkou silikátů je koordinační tetraedr [SiO4]4• Tetraedr se polymerizuje do skupin, řetězů, vrstev nebo prostorově.
•[SiO3]2- jednoduché řetězce
tetraedrů
•pyroxeny
Inosilikáty
[Si4O11]4dvojité
řetězce tetraedrů
amfiboly
Struktury a klasifikace silikátů
• Základní strukturní jednotkou silikátů je koordinační tetraedr [SiO4]4• Tetraedr se polymerizuje do skupin, řetězů, vrstev nebo prostorově.
•[Si2O5]2Vrstvy tetraedrů
•slídy mastek jílové minerály serpentin
Fylosilikáty
Struktury a klasifikace silikátů
• Základní strukturní jednotkou silikátů je koordinační tetraedr [SiO4]4• Tetraedr se polymerizuje do skupin, řetězů, vrstev nebo prostorově.
•[SiO2] 3-D kostra tetraedrů: plně polymerizovaná
•křemen živce
zeolity
Tektosilikáty
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 SiO4-4, 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.
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]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 Al2SiO5 atd.).
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4b
c
projekce
Olivín (100) modře = M1 žlutě = M2
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Olivín - obecné označení minerálů, které jsou svým složením mezi dvěma krajními
členy neomezeně mísitelné olivínové řady - forsteritem (Mg2SiO4) a fayalitem
(Fe2SiO4).
V přírodě mají běžné olivíny podíl kolem 20% fayalitové komponenty.
Chemický vzorec: forsterit - Mg2SiO4 a fayalit - Fe2SiO4
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 [SiO4]4Složení 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
SiO2 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).
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Olivín
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Olivín
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Řada granátů
Řada kubických izostrukturních nesosilikátů s obecným vzorcem A32+B23+(SiO4)3,
kde A2+ = Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+…, B3+ = Al3+, Fe3+, Cr3+ ....
Je popsáno cca 15 krajních členů řady, z nichž 6 se uplatňuje častěji:
A2+
B3+
název krajního členu
vzorec
Mg
Al
pyrop
Mg3Al2(SiO4)3
Fe
Al
almandin
Fe3Al2(SiO4)3
Mn
Al
spessartin
Mn3Al2(SiO4)3
Ca
Al
grosulár
Ca3Al2(SiO4)3
Ca
Fe
andradit
Ca3Fe2(SiO4)3
Ca
Cr
uvarovit
Ca3Cr2(SiO4)3
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Krajní 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 A2+3 B3+2 [SiO4]3
tzv. “Pyralspity” - B = Al
Pyrop: Mg3 Al2 [SiO4]3
Almandin: Fe3 Al2 [SiO4]3
Spessartin: Mn3 Al2 [SiO4]3
tzv. “Ugrandity” - A = Ca
Uvarovit: Ca3 Cr2 [SiO4]3
Grossular: Ca3 Al2[SiO4]3
Andradit: Ca3 Fe2 [SiO4]3
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Granáty - 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 [SiO4]4Fyzikální 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 A3B2 (SiO4)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 [SiO4]4Vznik 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).
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Použití: 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).
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Granáty
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Granáty
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Granáty
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Staurolit
Chemický vzorec: Fe+22 Al9 O6 (SiO4)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 [SiO4]4Fyzikální 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" 4Al2SiO5 s oktaedry hliníku v
řetězcích ve směru osy c, které se střídají s "vrstvami" Fe2AlO3(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
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Staurolit
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Staurolit
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Skupina Al2SiO5
Patří sem tři polymorfní modifikace Al2SiO5:
•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 Al2SiO5 vyskytují v pegmatitech.
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Skupina Al2SiO5
Patří sem tři polymorfní modifikace Al2SiO5:
•Andalusit
•Sillimanit
•Kyanit
Použití:
Při vypálení na vysokou teplotu (1300 – 1550 °C) přecházejí všechny tři
modifikace Al2SiO5 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.
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Skupina Al2SiO5
Patří sem tři polymorfní modifikace Al2SiO5:
•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.
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Skupina Al2SiO5
Patří sem tři polymorfní modifikace Al2SiO5:
•Andalusit
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Skupina Al2SiO5
Patří sem tři polymorfní modifikace Al2SiO5:
•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.
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Skupina Al2SiO5
Patří sem tři polymorfní modifikace Al2SiO5:
•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.
Nesosilikáty: nezávislé (izolované) tetraedry [SiO4]4Skupina Al2SiO5
Patří sem tři polymorfní modifikace Al2SiO5:
•Kyanit
Sorosilikáty: dvojice tetraedrů
[Si2O7]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 [Si2O7]6–.
• K sorosilikátům řadíme i minerály se smíšenou strukturou, které mají ve strukturách
současně izolované tetraedry [SiO4]4– i dvojice tetraedrů [Si2O7]6– (řada epidotu,
vesuvian).
• Horninotvorný význam mají zejména sorosilikáty řady epidotu.
Sorosilikáty: dvojice tetraedrů
Epidot
[Si2O7]6-
Chemický vzorec: Ca2 (Fe+3, Al) Al2 (SiO4) (Si2O7) 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
Epidot
[Si2O7]6-
Sorosilikáty: dvojice tetraedrů
[Si2O7]6-
Vesuvian
Chemický vzorec: Ca10 (Mg, Fe)2 Al4 (SiO4)5 (Si2O7)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)
Sorosilikáty: dvojice tetraedrů
Vesuvian
[Si2O7]6-
Sorosilikáty: dvojice tetraedrů
Vesuvian
[Si2O7]6-
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]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 (Si6O18)-12.
• 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.
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]2- n = 3, 4, 6
Beryl
Chemický vzorec: Be3Al2 (Si6O18)
Symetrie: hexagonální, oddělení dihexagonálně dipyramidální
Forma výskytu: Krystaly mají tvar dlouhých hexagonálních sloupců. Méně časté jsou
tlustě tabulkovité krystaly podle (0001).
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]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).
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]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 SiO4 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 (H2O, 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[SiO3]2- n = 3, 4, 6
Beryl
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]2- n = 3, 4, 6
Beryl
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]2- n = 3, 4, 6
Skupina turmalínu
Složitá řada izostrukturních trigonálních borosilikátů s obecným vzorcem
(zjednodušeně):
XY3Z6(BO3)3Si6O12(OH,F)4
kde:
X = Na, Ca, K, Mg, vakance ...
Y = Mg, Fe2+, Li, Al, Fe3+ ...
Z = Al, Fe3+, Mg, Cr3+, V3+ ...
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.
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]2- n = 3, 4, 6
Skupina turmalínu
Z většího počtu známých koncových členů řady (k r. 2002 jich bylo známo 15) se tři
uplatňují nejčastěji:
X
Y
Z
vzorec
skoryl
Na
Mg
Al
NaMg3Al6(BO3)3Si6O18(OH,F)4
dravit
Na
Fe2+
Al
NaFe3Al6(BO3)3Si6O18(OH,F)4
elbait
Na
Li,Al
Al
Na(Li,Al)3Al6(BO3)3Si6O18(OH,F)4
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]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(BO3)3 (OH)4 (Si6O18)
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[SiO3]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.
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]2- n = 3, 4, 6
Skupina turmalínu
Skoryl
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]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.
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]2- n = 3, 4, 6
Skupina turmalínu
Elbait
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]2- n = 3, 4, 6
Skupina turmalínu
Elbait
Cyklosilikáty: uzavřené kruhy tetraedrů n[SiO3]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[SiO3]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
Děkuji za pozornost.
Download

08 Mineralogie – systematický přehled minerálů – silikáty I