Struktura přednášky
Ø Romboedrické oxidy
Ø
ØKrystalochemie romboedrických oxidů
ØMinerály skupiny ilmenitu - krystalochemie, fyzikální vlastnosti
ØVybrané minerály skupiny ilmenitu
•Ilmenit
•Geikielit
•Pyrofanit

Romboedrické oxidy
•Korund Al2O3
•Hematit Fe2O3
ØMinerály skupiny ilmenitu:
•Ilmenit FeTiO3
•Geikielit MgTiO3
•Pyrofanit MnTiO3
•Ecandrewsit (Zn,Fe,Mn)TiO3
•Melanostibit Mn(Sb,Fe)O3
Ø
Ø

Struktura romboedrických oxidů
Ø
Ø
Øtrigonální
ØStruktura romboedrických oxidů - hexagonální nejtěsnější uspořádání kyslíků
Øtřetina obsazených oktaedrických pozic
ØVstup těchto kationů do oktaedrické pozice:
Ø Fe3+, Al3+, Fe2+, Ti4+, Mn2+, Mg2+, Zn2+
Ø
Ø

Struktura minerálů ze skupiny ilmenitu
ØABO3
ØTrigonálně romboedrický
Ø
ØVrstvy oktaedrů jsou střídavě obsazené kationy jen pozice B
Ø nebo jen A
Ø
ØV důsledku toho je symetrie minerálů ze skupiny ilmenitu nižší (-3), než korundu či hematitu (-3
2/m)
Ø
ØVstup těchto kationů:
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
A: Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Ni2+
B: Ti4+, Fe3+, Cr3+, V5+, Nb5+, Ta5+, W5+, Al3+, Sb5+

Ø Minerály skupiny ilmenitu:
Ø
•Ilmenit FeTiO3
•Geikielit MgTiO3
•Pyrofanit MnTiO3
•Ecandrewsit (Zn,Fe,Mn)TiO3
•Melanostibit Mn(Sb,Fe)O3
Ø

Minerály skupiny ilmenitu
Ø Fyzikální vlastnosti
Ø
ØHustota 4.72 g/cm3
ØTvrdost 5-5,5
ØIlmenit - černý, neprůhledný, neštěpný, na lomu (lasturnatém až nerovném) polokovově až kovově
lesklý, slabě magnetický
ØGeikielit – červený až hnědý
Ø
ØTvoří zrnité a celistvé agregáty
Øtabulkovité krystaly
ilmenit_krystal

Minerály skupiny ilmenitu
Ø
Ilmenite 0653706001210940827
Geikielit, Monte-Somma, Vesuv, Itálie
Ilmenit,Mont St. Hilaire, Quebec, Kanada

Minerály skupiny ilmenitu
Ø Ilmenit FeTiO3
Ø
Ø
ØBěžný akcesorický minerál v magmatických (plutonických i vulkanických) horninách
ØTypický zejména pro bazické a intermediální magmatity, ale přítomný běžně i v kyselých horninách a
pegmatitech
ØV granitoidech I-typu je ilmenit spíše vzácný
ØZ A-typů je běžnější v alkalických pegmatitech než v alkalických žulách
ØBěžný akcesorický minerál i v různých typech metamorfovaných hornin, metapelitech, amfibolitech,
skarnech
Øilmenit z granitických hornin může obsahovat až několik hm.% Nb2O5 nebo odmíšeniny Nb-rutilu či
ferrocolumbitu.

odmíšeniny Nb-rutilu v ilmenitu
ilm_tnt_NbRt_boch upr


Minerály skupiny ilmenitu
Ø Ilmenit FeTiO3
ØTvoří pevný roztok s hematitem, úplná mísitelnost mezi těmito dvěma minerály je při teplotách nad
950°C, za nižších teplot dochází k jejich odmísení
ØTvoří pevný roztok s magnetitem. S poklesem teploty může docházet k odmísení ilmenitu a magnetitu
z Ti-magnetitu a tedy ke vzniku zrn tvořených střídajícími se lamelami magnetitu a ilmenitu (často
pozorované v magmatitech - gabrech, ale i v metamorfitech – amfibolitech, a ve vulkanitech-bazalty)
Ø
Ø
Gabra ranského masivu (Mrázová 2007)
v BSE obraze světlé fáze – odmísený ilmenit od magnetitu: světlejší partie – magnetit; tmavší
partie - ilmenit

Minerály skupiny ilmenitu
Ø Ilmenit FeTiO3
Ø
Øhlavní rudu titanu
ØTěžen je zejména z mořských černých plážových písků,
Øméně z vrstevnatých mafických až ultramafických intruzí
ØHlavními producenty jsou Austrálie, Jihoafrická republika a Kanada.
Ø
ØTitan se používá do slitin,
ØTiO2 - jako pigmenty (běloba), při výrobě plastů, papíru, gumy, kosmetiky atd.
Ø
ØVyužití průmyslové zejména k získávání titanové běloby TiO2 reakcí s kyselinou sírovou za vzniku
zelené skalice:
•FeTiO3 + H2SO4 → FeSO4 + TiO2 + H2O
•
•
•
•
Ø

Minerály skupiny ilmenitu
Ø Ilmenit FeTiO3
Ø
Ø Leukoxenizace ilmenitu – produkt tzv. leukoxen
ØRozpad ilmenitu na směs TiO2, pseudorutilu, titanitu
ØBěžný proces působením pozdějších hydrotermálních fluid i relativně nízkoteplotních v magmatických
i metamorfovaných horninách
ØVelice často pozorovatelná v ATM klastických sedimentárních hornin
Ø

Minerály skupiny ilmenitu
ØLeukoxenizace ilmenitu
4 leokox ilm 0853360001173509260
Leukoxenizovaný ilmenit
Boscadouen brook alluvials, Roudouallec, France
Leukoxenizovaný ilmenit
ATM kulmu Drahanské vrchoviny

alterace ilmenitu
Ø
ilm grafy

Minerály skupiny ilmenitu
Ø Geikielit MgTiO3
Ø
ØVelmi dobrá mísitelnost v řadě ilmenit-geikielit
ØVýskyty ilmenitu bohatého na geikielitovou MgTiO3 komponentou až geikielitu jsou omezeny na:
•dolomitické vápenato-silikátové horniny,
•hořečnaté skarny,
•kimberlity a peridotity
•Karbonatity
•
ØVýskyt Mg bohatého ilmenitu chemicky blízkého Mg-bohatému ilmenitu z karbonatitů je popsán i z
hornin Měsíce
Ø
ØObsahy MgO v ilmenitu v běžných magmatických horninách ukazují, že Mg je v nich méně, než by ho z
hlediska magmatické krystalizace mohlo být – při pomalém chladnutí zřejmě dochází k reekvilibraci
ilmenitu a výměně Mg s okolními silikáty.
Ø

Minerály skupiny ilmenitu
Ø Chemické složení ilmenitu-geikielitu z dolomitických mramorů pestré skupiny Moldanubika
(Čopjaková et al. 2008)
obr geil ilm

Minerály skupiny ilmenitu
Ø Pyrofanit MnTiO3
Ø
ØVelmi dobrá mísitelnost v řadě ilmenit-pyrofanit
ØManganem bohaté ilmenity až pyrofanity jsou typické pro:
•kyselé výlevné a hlubinné magmatity granitového složení, pegmatity a aplity,
•manganem bohaté metasedimenty,
•metamorfované karbonáty,
•metamorfovaná Mn-Fe ložiska
•karbonatity
•pegmatity alkalických syenitů
ØObohacení ilmenitu manganem v kyselých intruzivech jako jsou alkalické syenity, granity, pegmatity
a ryolity odráží frakcionaci Mn do ilmenitu během diferenciace v pozdních stádiích diferenciace
magmatu.
ØMn bohaté ilmenity až pyrofanity v granitech a pegmatitech mohou obsahovat zvýšený obsah Nb2O5 až
5 hm.%, Ta2O5
ØZvýšené obsahy Nb2O5 jsou popsané i z Mn bohatých ilmenitů z karbonatitů

Minerály skupiny ilmenitu
Ø Ecandrewsit ZnTiO3
Ø
ØPřechodné členy se zvýšeným obsahem ecandrewsitové komponenty se nacházejí především v prográdně
metamorfovaných Mn-Zn ložiscích.
ØZn-ilmenit popsán z kontaktně metamorfované zóny metapelitů, do nichž intrudoval mikrogranit
(Johan 2001). Zn-ilmenit je zde uchován v syntektonických andalusitových porfyroblastech. Růst
zinečnatého ilmenitu je svázán buď s rozkladem sfaleritu během prográdní metamorfózy, nebo
pronikáním chlórem bohatých fluid.
ØIlmenity bohaté ecandrewsitovou komponentou se někdy vyskytují i v A-typových granitech (Kuiqi,
Jižní Čína)

Minerály skupiny ilmenitu
ØMožnost využití chemismu ilmenitu při studiu provenience klastických sedimentů
ØPouze neleukoxenizované ilmenity
ØVyužití nejen hlavních kationů (Fe-Mn-Mg), ale i vedlejších – zejména Cr, V, Nb
Ilmenit, Sýrie. Vzorek č. 878
Ilmenit z koncentrátu těžkých minerálů, Sýrie (T. Sidorinová)

minerály skupiny titanitu
ØNesosilikáty
ØMonoklinický; 2/m
Ø
Øtitanit CaTiOSiO4
Ømalayait CaSnOSiO4
Øvanadomalayait CaVOSiO4
Ø
ØABOTO4
ØA – 7-četná koordinace - Ca, Na, REE, Y, U, Th, Sr, Ba
ØB – oktaedrická - Ti, Sn, V, Cr, Al, Fe3+, Fe2+,Ta, Nb, Zr
ØT – tetraedrická - Si, Al
ØO – O, OH, F
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø

Titanit
ØTvrdost (Mohs) 5 -5.5
ØHustota 3.3 -3.6 g.cm-3
ØŠtěpnost nevýrazná, ve dvou směrech
ØLom lasturnatý
Østopové obsahy U
Øa Th mohou způsobit
Ømetamiktizaci

Titanit
ØTitanit často tvoří prizmatické a tabulkovité (podle {221}) krystaly
ØDále se vyskytuje jako zrnité, masivní i radiální agregáty
ØČasté jsou jeho dvojčatné srůsty podle {100}, méně často podle {221}
Ø
Titanita2 0112198001145624275

Titanit
Dvojčatění titanitu
Badakhshan, Afghanistan
0658992001169282551 0989456001141231589
Dvojčatění titanitu
Felben Valley, Vysoké Taury, Rakousko

Titanit
Øve většině hornin jsou ale obsahy stopových prvků nízké
ØNejvyšší obsahy –
Øaž 14% Al2O3,
Øaž 3% Fe2O3,
Øaž 24% Ta2O5,
Øaž 17% Nb2O5;.
Ø
ØV titanitu z pegmatitů může obsah REE přesáhnout 4% hm.% REE2O3, většinou je však pod 0,02%.
Ø

titanit
Øsubstituce:
ØAl1(OH,F)1Ti-1O-1  uplatňuje se během HP metamorfózy
Ø(Al,Fe)1REE1Ti-1Ca-1
Ø(Ta,Nb)5+1 Al3+1Ti4+-2
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
titanit NbTaTi oxidy komplet
leukokratní subjednotce
hrubozrnné granitické jednotce
grafické/blokové jednotce
grafických srůstech grs+qtz
grafické/blokové jednotce
grossularu v křemenném jádře
primární titanit v:
mladý titanit v žilkách v:

Nb-Al bohatý titanit
Ø
leukokratní subjednotce
hrubozrnné granitické jednotce
grafické/blokové jednotce
grafických srůstech grs+qtz
grafické/blokové jednotce
grossularu v křemenném jádře
primární titanit v:
mladý titanit v žilkách v:

titanit
Ø
Øvstup Al
Ø
ØPřítomnost Al a F rozšiřuje stabilitu titanitu do vyšších teplot a tlaků (Smith1981)
ØVýznam Al pro stabilitu titanitu tak velký, že Frostetal. et al (2001) navrhli použít obsah Al
jako geobarometr
–Nelze použít v prostředí bohatém na Na, nebo v případě Na obsahujícího titanitu
Ø

titanit
Øvstup REE do titanitu.
ØStruktura titanitu upřednostňuje středně těžké REE, vzhledem k největší schodě jejich ion.
poloměrů s Ca v
Ø 7-četné koordinaci.

titanit
Ø
Øvýskyt v magmatitech
Ø
Øběžný v horninách bohatých na Ca. Důležitý je poměr Ca/Al. (Thieblemontetal., 1988; Force, 1991)
–Vysoká aktivita Ca vede ke stabilizaci titanitu místo křemene + ilmenitu nebo křemene + ilmenitu +
K-živce
–Vysoká aktivita Al v tavenině naopak vede k tvorbě anortitu+ ilmenitu místo titanitu
ØProto je titanit nejhojnější v metalumických granitoidech se středním obsahem SiO2 (diority,
granodiority)
ØVe frakcionovaných granitech titanit chybí (CaO klesá s rostoucím SiO2)
–titanit proto chybí v peralkalických a peraluminických granitech, protože mají nízký poměr Ca/Al.
Ø

titanit
Øvulkanity
ØVe většině vyvřelých hornin jsou stabilními Ti-fázemi titanomagnetit a ilmenit nežli titanit
–tyto horniny krystalizovaly při fugacitách příliš nízkých pro tvorbu titanitu
ØTitanit se nacházív relativně oxidovaných horninách; je mnohem častějšív horninách s amfiboly než
v horninách bezvodých.
ØTitanit se také mohl vytvořit oxidací během postmagmatické reekvilibrace za vyšší fO2
Ø
ØZ vulkanitů se titanit nejčastěji vyskytuje ve vápenato-alkalických horninách (dacity – ryolity).
Ø

titanit
Ømetamorfity
Ø
ØStejně jako v magmatitech, výskyt titanitu závisí na celkovém chemismu horniny. Tak např. titanit
přežívá v silně vápenatých horninách (nečistých mramorech) do vyšších teplot, než v metapelitech.
ØTitanit se vyskytuje v těchto metamorfitech:
–Vápenáto-silikátové horniny a mramory
•v mramorech až do eklogitovéfacie, kde může být stabilizován vysokým Al, F)
–ve slabě metamorfovaných mafických horninách
–ve vysokotlakých amfibolitech titanit mizí ve středu amfibolitovéfacie.
–Ve vysokotlakých (8kbar) granulitech (přežívá až do granulitovéfacie)
–nízce metamofrované metapelity (do vzniku Grt (konzumuje Ca)
–ortoruly
Ø

titanit
Øvzniká během leukoxenizace
Ø ilmenitu
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Øvznik během alterace biotitu
Øvznik na hydroternélních alpských žílách
vladislav ilmenit upr

malayait
ØCaSnOSiO4
Øtvrdost 3,5-4
Øhustota 4,55 g/cm3
Øsilná fluorescence v UV
Ø
Ø
Øv Sn bohatých skarnech a mramorech
Økompletní místitelnost s titanitem
0891208001143840990

TiO2
ØRutil – teragonální
ØAnatas – teragonální
ØBrookit – ortorhombický
rutile anatase brookite
rutil
anatas
brookit

TiO2
Ø


rutil
ØTiO2
Øvstup Nb, Ta, W, Fe2+>Mn2+, Fe3+, Al,
ØNb-rutil = ilmenorutil, Ta-rutil = strüverit, Fe-rutil – nigrit, vláknitý rutil = sagenit
Ø
0877794001098066831 0176290001144263797

rutil
Ørýhované, protažené xx, jehlicovité až vláknité
Øčasto dvojčatí dle 101 pod úhlem 65°35’.
Øčervený, červenohnědý, žlutý a černý.
Økovový až diamantový lest
Øštěpnost dobrá dle 110
Øtvrdost – 6-6,5
Øhustota – 4,23 g/cm3
Øsrůstá s hematitem
Ø
0880134001104959476

rutil
Øvýskyt
Øtypická akcesorie metamorfovaných hornin
–od facie zelených břidlic až po granulity-eklogity
–často vázán na sekreční křemeny
Øv metaaluminických a peraluminických granitech a pegmatitech (Ca chudých, vyšší fO2)
Øv gabrech, anortozitech
Øultrastabilní minerál – výskyt v ATM
Øna hydrotermálních žilách
Ø

rutil
Øvsup Nb, Ta a Fe – v granitických horninách
–plynulá mísitelnost mezi columbitem  nebo Fe3+NbO4
Ø
Ø(Nb,Ta)2Fe2+1Ti-3 columbitová substituce
Ø(Nb,Ta) Fe3+1Ti-2
Ø
Øvstup Al do 1,2 hm.% Al2O3
ØAl2ÿ1Ti-2O-1

anatas brookit
Øvýskyt na hydrotermálních žilách alpskáho typu,
Øvzniká alterací ilmenitu, pseudomorfuje titanit
Øv dutinách andezitů,
Øv pegmatitech
Ø
Ødiagenetický minerál sedimentů
Øv zelených břidlicích
Big Photo Big Photo