Apatite a Olivine structure-type phosphates Apatit ØJeden z nejběžnějších akcesorických minerálů většiny typů magmatických i metamorfovaných hornin, běžný i v koncentrátech ATM z klastických sedimentů ØVedle živců je hlavním nositelem P v hornině Struktura přednášky Ø Apatit Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) – hexagonální až monoklinický Ø ØKrystalochemie apatitu ØAnalýza, přepočet apatitu a grafické znázornění ØApatit v magmatických horninách ØApatit v metamorfovaných horninách ØApatit v sedimentárním prostředí ØOstatní minerály ze skupiny apatitu Krystalová struktura apatitu ØApatit - hexagonálně dipyramidální ØCaI2CaII3(PO4)3(F,OH,Cl) ØZákladem struktury jsou tetraedry [PO4]3-, které obklopují iony Ca ve dvou různých strukturních pozicích Ca I a Ca II. ØIony Ca I jsou v 9-četné koordinaci - CaO9 ØIony Ca II jsou v koordinačních polyedrech vázány na 6 O + 1F,Cl,OH, jedná se tedy o polyedry CaO6(F,OH,Cl)1 - 7-četná koordinace ØPolyedry Ca II jsou uloženy v relativně širokých válcových dutinách, protažených ve směru [0001], které jsou tvořeny spojenými koordinačními polyedry Ca I a [PO4]. Ø Krystalová struktura apatitu Ø ApatiteStructure Krystalová struktura apatitu Ø ØPolyedry CaO6F Ø Ø Ø ØPolyedry CaO9 Ø Ø ØTetraedry PO4 apatite Minerály ze skupiny apatitu Ø ØFluorapatit Ca5(PO4)3F nejběžnější ØChlorapatit Ca5(PO4)3Cl ØHydroxylapatit Ca5(PO4)3(OH) ØKarbonáthydroxylapatit Ca5(PO4,CO3)3(OH) ØKarbonátfluorapatit Ca5(PO4,CO3)3F ØStronciumapatit (Sr,Ca)5(PO4)3(OH,F) Ø„Mn-chlorapatit“ Ca2Mn3(PO4)3Cl •nově nalezen, ale zatím neprošel schválením IMA ØBelovit (Ce)Sr3Na(Ce,La)(PO4)3(F,OH) ØBritholit-(Ce) (Ce,Ca)5(SiO4,PO4)3(OH,F) ØBritholit-(Y) (Y,Ca)5(SiO4,PO4)3(OH,F) ØChlorellestadit Ca5(SiO4,PO4,SO4)3(Cl,F) Ø Ø Minerals of the apatite supergroup Ø ØFluorapatite Ca5(PO4)3F P 63/m 6/m ØChlorapatite Ca5(PO4)3Cl P 63/m 6/m ØHydroxylapatite Ca5(PO4)3(OH) P 63/m 6/m ØCarbonate-hydroxylapatite Ca5(PO4,CO3)3(OH) P 63/m 6/m ØCarbonate-fluorapatite Ca5(PO4,CO3)3F P 63/m 6/m ØSvabite Ca5(AsO4)3F P 63/m 6/m ØTurneaureite Ca5[(As,P)O4]3Cl P 63/m 6/m ØJohnbaumite Ca5(AsO4)3(OH) P 63/m,P 63 ØFermorite (Ca,Sr)5(AsO4,PO4)3(OH) P 63/m 6/m ØFluorcaphite! (Ca,Sr,Ce,Na)5(PO4)3F P 63 6 ØStrontium-apatite (Sr,Ca)5(PO4)3(F,OH) P 63/m 6/m ØBelovite-(Ce) (Sr,Ce,Na,Ca)5(PO4)3(OH) P 3 3 trigonální ØBelovite-(La)! (Sr,La,Ce,Ca)5(PO4)3(F,OH) P 3 3 trigonální ØKuannersuite-(Ce)! Ba6Na2REE2(PO4)6FCl P 3 3 trigonální ØAlforsite Ba5(PO4)3Cl P 63/m 6/m ØMorelandite (Ba,Ca,Pb)5(AsO4,PO4)3Cl P 63/m,P 63 Hex ØHedyphane Ca2Pb3(AsO4)3Cl P 63/m 6/m ØPyromorphite Pb5(PO4)3Cl P 63/m 6/m ØMimetite Pb5(AsO4)3Cl P 63/m 6/m ØClinomimetite Pb5(AsO4)3Cl P 21/b 2/m ØVanadinite Pb5(VO4)3Cl P 63/m 6/m Ø Fyzikální vlastnosti apatitu Ø ØBarva: bílá, žlutá, zelená, červená, modrá, šedá, hnědá ØŠtěpnost: nevýrazná podle [0001] a [1010] ØHustota: 3,16-3,22 g/cm3, hexagonální až monoklinický Ømetamiktní je pouze ojediněle Ø 0480435001028075095 043638600999458184 0061477001041367691 Apatit Ø Vstup dalších prvků do struktury apatitu ØMimo Ca a P může do apatitu vstupovat prostřednictvím jednoduchých homovalentních i složitějších heterovalentních substitucí řada dalších ionů: •Za Ca vstupuje Fe, Mn, Mg, Na, REE+Y, Sr, U, Th, K, •Za P vstupuje Si, C, As, S, V Image Vstup prvků do struktury apatitu z různých typů hornin podle Belousova et al. (2002) Halogenidy a OH v apatitu ØV přírodě vstupuje do apatitu F, Cl, OH Øsynteticky byly připraveny i Br a I apatity ØEMPA apatitu – nestandardní chování F během analýzy v závislosti na orientaci krystalu §→nereálně vysoké obsahy F (až 9 hm.% F) Ø přepočet apatitu ØCa5(PO4)3(F,Cl,OH) §na 13 anionů, pokud neuvažujeme vstup O od „F“-pozice §na 3 P+Si – pozor na karbonátovou skupinu §nejjistější na 5 Ca+Mn+REE….. •dopočíst CO2 na základě deficitu v tetraedrické pozici •dopočíst OH na základě deficitu v „F,Cl,OH“ pozici Katodová luminiscence apatitu ØApatit obvykle vykazuje výraznou CL ØNení jednoduchý vztah mezi obsahem jednotlivých REE či Mn a barvou, intenzitou a „životností“ CL Ø Významné aktivátory: ØNd3+ (IR 870-900 nm) ØJasně žlutá [nejběžnější] - obvykle Mn2+ (576 nm) nebo Dy3+ (480 a 580 nm); Intenzita luminiscence způsobená Mn2+ obvykle klesá s dobou expozice ØČerveno-oranžová - Sm3+ (3 linie - 560, 600 a 645 nm) ØModrá Eu2+ (410-450 nm) ØFialová – patrně Ce3+ (365 nm) Ø CL82-38-CL2-small Katodová luminiscence apatitu Ø Další vlivy na CL apatitu Ø ØZhášecí účinek Fe2+ ØSamo-zhášení (krátce žijící luminiscence) Mn2+ Ønegativní vliv radioaktivního rozpadu U a Th ØKrystalografická orientace apatitu Ø Apatit v magmatických horninách ØBěžný akcesorický minerál celé škály magmatických hornin Økrystalizuje z taveniny jako jeden z prvních minerálů a/nebo jako pozdní minerál (ve fluidech bohatých horninách). Øčasto více generací apatitu Øvzniká i během postmagmatických reakcí z P-bohatých živců Ø Ø Ø Ø Ø ranný apatit – dlouze prizmatické až jehlicovité XX pozdně magmatický apatit – kratší prizma, často korodované postmagmatický apatit – krátce sloupcovitý, tabulkovitý, nepravidelný tvar hydrotermální apatit – tabulkovité XX krátké soudečky Apatit v magmatických horninách ØNejhojnější je v Ca-bohatých magmatitech –křemenných dioritech, granodioritech ØApatitem jsou nabohaceny greizenizované a dvojslídné granity ØVysoký obsah apatitu je charakteristický pro karbonatity ØApatit je ale běžný akcesorický minerál i v ultrabazických a bazických magmatitech ØTypický i pro granitické pegmatity a aplity ØVyskytuje se hojně také ve vulkanitech a lampofyrech Apatit v magmatických horninách Ø Mn v apatitu ØVstup Mn do struktury apatitu jednduchou homovalentní substitucí Ca2+Mn2+-1 ØObsah Mn značně kolísá a závisí především na: •stupni frakcionace – roste s rostoucí frakcionací •oxidačně-redukčních podmínkách – klesá s rostoucím poměrem Fe2O3/FeO v hornině (Mn3+, Mn4+ do struktury apatitu nevstupují) ØNejnižší obsah Mn v horninách plášťového původu (karbonatity) - obvykle 100-300 ppm ØNejvyšší obsah v granitických pegmatitech a vysoce frakcionovaných granitech – obvykle 0,1-X hm.% ØMn apatit - 31 hm.% MnO Szklary, Ø Polsko Ø Image Vztah mezi obsahem Mn v apatitu a obsahem Fe2O3 v hornině z různých typů granitoidních hornin (Belousova et al. 2002) Apatit v magmatických horninách ØFe v apatitu §Fe3+ Fe3+>Fe2+ Fe2+>Fe3+ Fe3+>Fe2+ Apatit v magmatických horninách Ø Diskriminační diagramy pro složení apatitu z různých typů hornin (Belousova et al. 2002) Image Apatit v metamorfovaných horninách ØBěžný v různých typech metamorfovaných hornin Ø ØTypický pro metapelity různých stupňů metorfózy, amfibolity i granulity ØV ortorulách jako velká zrna, ale i drobné četné uzavřeniny v živcích (uvolnění P při rekrystalizaci původních magmatických živců) §dobře patrné při CL ØBěžný v metamorfovaných vápencích i vápenatosilikátových horninách (skarnech) Ø Øpři rozpadu monazitu a xenotimu často vznikají apatitové lemy Figure 4 Apatit v metamorfovaných horninách ØObvykle < 0,1 apfu Fe, Mn, Mg, Y a LREE ØSložení je odrazem koexistujících minerálů a celohorninového chemismu ØObvykle nevýrazná zonálnost nebo bez zonálnosti ØJedná se obvykle o fluorapatity MetamorphicApatiteFOHCl Apatit v metamorfovaných horninách ØS rostoucí metamorfózou roste obsah F v apatitu a klesá obsah Cl a OH (Spear and Pyle, 2002) Ø MetamorphicApatiteFOHCl Apatit v metamorfovaných horninách ØS rostoucí metamorfózou metapelitů se mění tvar REE křivky apatitu - klesá obsah HREE a MREE (Bea a Montero, 1999) Ø 4 kbar/500°C 7 kbar/800°C Apatit v metamorfovaných horninách ØS rostoucí metamorfózou metapelitů se zmenšuje průměrná velikost zrna apatitu (Bea a Montero,1999) Ø Rostoucí metamorfóza Průměrná velikost apatitu (mm) Apatit v sedimentárních horninách ØRelativně stabilní v procesu transportu a zvětrávání během diageneze (s výjimkou prostředí s nízkým pH) hloubka vymizeni TM pri diagenezi tabulka stabilit grt v pudnim prostredi Stabilita apatitu v sedimentárním prostředí s neutrálním pH Stabilita apatitu v kyselém sedimentárním prostředí Apatit v sedimentárních horninách ØKlasifikační diagram pro apatit z různých zdrojových magmatických hornin Ø ØZaložen na obsahu stopových prvků v apatitu podle Belousova et al. (2002) Ø ØVyžaduje stanovení stopových prvků pomocí LA-ICP-MS Image Olivine structure-type phosphates Ø Ø ØM1M2M3(PO4)2 Ø Ø ØM1-8 to 6 (5) fold coordination polyhedra (Ca>Mn>Fe, vacancy) ØM2-5 fold coordination polyhedra (Fe, Li) ØM3-5 to 6 fold coordination polyhedra (Mn, Fe) Øgraftonite-beusite-faringtonite §(Fe, Mn, Ca)3(PO4)2- (Mn, Fe, Ca)3(PO4)2- (Mg, Fe, Ca)3(PO4)2 §monoclinic, 2/m §granitic pegmatites, meteorites §a = 8.87Å, b = 11.57Å, c = 6.17Å β = 99.2° § Øsarcopside-zavaliaite-chopinite §(Fe, Mn)3(PO4)2- (Mn, Fe)3(PO4)2- (Mg, Fe)3(PO4)2 §monoclinic, 2/m §a = 10.44Å, b = 4.78Å, c = 6.02Å β = 90.98° §exsolution lamellas in gragtonite-beusite or lithiophyllite Øtriphyllite-lithiophillite §LiFePO4-LiMnPO4 §orthorhombic §granitic pegmatites, fractionated granites §occurs solely or as intergrowths with graftonite and sarcopside § sarcopside lamellas in triphyllite, Přibyslavice graftonite-sarcopside-litiophyllite integrowths, Přibyslavice Ø Ø