Mgr. Lenka Skřápková SILIKÁTY III Fylosilikáty + Tektosilikáty Mineralogie I Úvod •Silikáty = největší a nejdůležitější skupina minerálů. •Strukturu silikátů tvoří tetraedry [SiO4]4- (příp. tetraedry [AlO4]5-) + kationty kovů (např. Ca, Fe, Mg, Al, Na), které jsou umístěny ve středu strukturních polyedrů. •Podle uspořádání SiO4 tetraedrů se dělí na: •Nesosilikáty – tetraedry izolované •Sorosilikáty – dva spojené tetraedry •Cyklosilikáty – tetraedry spojené do cyklů •Inosilikáty – tetraedry spojené do řetězců •Fylosilikáty – tetraedry spojené v ploše •Tektosilikáty – tetraedry tvořící prostorovou kostru • • Dark Gray Tetrahedron https://www.britannica.com/science/silicate-mineral Fylosilikáty - struktura •Struktura fylosilikátů se skládá z: • •tetraedrické vrstvy, kdy se periodicky opakuje motiv Si4O104-, příp. do tetraedrických pozic může vstupovat i Al ® (Si3Al)O103- •SiO4 tetraedry jsou propojeny třemi vrcholy do nekonečných rovinných sítí s hexagonální nebo pseudohexagonální symetrií (čtvrtý vrchol tetraedru směřuje kolmo nad rovinu sítě). • •oktaedrické vrstvy, ve které jsou jednotlivé oktaedry propojeny nejen vrcholy, ale i polovinou hran •jednotlivé oktaedry jsou uloženy plochami kolmo k [001] ® vznik horní a dolní vrstvy aniontů kyslíku (každá vrstva je složená ze 3 aniontů) a mezi nimi leží vrstva kationtů, nejčastěji Al, Fe a Mg • • Tetragonal Pyramid Red VE STŘEDU OKTAEDRU LEŽÍ KATIONT KYSLÍKY http://mineralogie.sci.muni.cz/kap_7_13_fylosil/obrazek713_1.htm PROPOJENÍ TETRAEDRŮ SIO4 Fylosilikáty – struktura » střídání vrstev •DVOJVRSTEVNÉ STRUKTURY (T-O) •tetraedrická a oktaedrická vrstva je spojená apikálními kyslíky •vzácnější, např. kaolinit a serpentin • • •TROJVRSTEVNÉ STRUKTURY (T-O-T) •oktaedrická vrstva je sevřená mezi dvěma tetraedrickými vrstvami ® tetraedrické vrstvy jsou připojeny k oktaedrické opět apikálními kyslíky •častější, např. slídy, chlority, smektity • • Fylosilikáty – struktura » oktaedrická vrstva •Na základě valence kationtů uvnitř oktaedrické vrstvy dělíme dvojvrstevné a trojvrstevné struktury dále na: • •TRIOKTAEDRICKÉ VRSTVY •vrstva je tvořená dvojmocnými kationty (Mg2+, Fe2+), které obsazují všechny oktaedrické pozice ® tzv. brucitová vrstva •např. biotit • •DIOKTAEDRICKÉ VRSTVY •vrstva je tvořená trojmocnými kationty (Al3+, Fe3+), které obsazují 2 ze 3 oktaedrických pozic (třetí je vakantní) ® tzv. gibbsitová vrstva •např. muskovit • • Tetragonal Pyramid Red KATIONT http://mineralogie.sci.muni.cz/kap_7_13_fylosil/obrazek713_11.htm http://mineralogie.sci.muni.cz/kap_7_13_fylosil/obrazek713_10.htm DVOJVRSTEVNÁ STRUKTURA T-O TROJVRSTEVNÁ STRUKTURA T-O-T Fylosilikáty - struktura Fylosilikáty – hlavní skupiny •Skupina slíd •Skupina kaolinitu a serpentinu •Skupina chloritů •Skupina smektitů •Skupina mastku a pyrofylitu • • Fylosilikáty – skupina slíd Obecný vzorec: I M3 T4 O10 (OH,F)2 I = K, Na, Ca M = Mg, Fe2+, Li, Al, Fe3+ Další prvky: Ba, B, Mn, Zn Minerály Muskovit KAl2(Si3Al)O10(OH)2 Illit K0.7Al2(Si3Al)O10(OH)2 Annit KFe3(Si3Al)O10(OH,F)2 Flogopit KMg3(Si3Al)O10(OH,F)2 Lepidolit K(Li,Al)3(Si3Al)O10(OH,F)2 Zinnwaldit K(Li,Al,Fe)3(Si3Al)O10(OH,F)2 Margarit CaAl2(Si2Al2)O10(OH)2 Glaukonit K(Fe,Al,Mg)2 (AlSi3O10) (OH)2 BIOTIT Lepidolit Zinnwaldit Trilithionit (Li+Al) Siderofylit (Fe+Al) + + Polylithionit (Li+Al) Polylithionit (Li+Al) Fylosilikáty – skupina slíd Vlastnosti Barva bezbarvá, nazelenalá, narůžovělá (muskovit, illit), hnědá (flogopit), černá (annit), fialová, růžová až nazelenalá (lepidolit), zelená-žlutozelená (glaukonit) Soustava monoklinická Lesk perleťový Tvrdost 2.5-4 Hustota 2.5-3.4 Substituce ideálně mísitelné Mn-Fe2+-Mg, Al-Fe3+, Si-Al, K-Na Slídy jsou výborně ŠTĚPNÉ podle 001. Krystaly jsou lupenité až tabulkovité. Lupínky jsou typicky pružné a elastické. Agregáty lupenité až jemně zrnité. Glaukonit tvoří kulatá-oválná zrna. Sericit – velmi jemnozrnná forma muskovitu vznikající typicky při hydrotermální alteraci či slabé metamorfóze ® SERICITIZACE. Fylosilikáty – skupina slíd Výskyty Velmi rozšířené horninotvorné minerály vyskytující se napříč celým spektrem různých typů hornin. Muskovit Kyselé magmatické a metamorfované horniny (granit, pegmatit, svory, fylity), částečně i v sedimentech. Illit Velmi častý v sedimentech, běžně se vyskytuje s kaolinitem. Biotit Magmatické a metamorfované horniny (granodiorit, diorit, syenit, pegmatit, svory, ruly). V sedimentech moc ne – biotit je poměrně nestabilní a rychle podléhá zvětrávání (přeměňuje se na chlority, vermikulit, atd.). Lepidolit Výhradně pegmatity bohaté Li (typová lokalita Rožná). Zinnwaldit Typicky greiseny, Sn-W zrudnění i pegmatity. Glaukonit Velmi typický pro klastické mořské (může mít i nemořský původ) sedimenty (pískovce) jako akcesorický minerál. Fylosilikáty – muskovit Lokalita: Dolní Bory, foto: Lukáš Křesina Lokalita: Pegmatit u Golčova Jeníkova, foto: Tomáš Kadlec Lokalita: Lhenice Fylosilikáty – biotit Lokalita: Dolní Třebonín, foto: Jakub Jirásek Lokalita: Heřmanov, foto: Jakub Jirásek Lepidolit. Lokalita: Dolní Bory, foto: Lukáš Křesina Lepidolit. Lokalita: Lhenice Zinnwaldit. Lokalita: Krupka, foto: Petr Fuchs Masivní lepidolit s mikroklinem. Lokalita: Skuleboda, foto: Ch. Ottesen Glaukonit. Lokalita: Goslar District, foto: D. Harries Glaukonit. Lokalita: Bovenste Bosch Quarry, foto: G. van der Veldt Fylosilikáty – skupina chloritů Obecný vzorec: A6-8Z4O10(OH,O)8 A = Mg, Fe2+, Fe3+, Al, Li Z = Si, Al, B Další prvky: Mn, Ni, Cr Minerály klinochlor (Mg5Al)(Si3Al)O10(OH)8 chamosit (Fe5Al)(Si3Al)O10(OH)8 Vlastnosti Barva různé odstíny zelené až černá Soustava monoklinická Lesk skelný/perleťový Tvrdost 2.5-3.5 Hustota 2.5-3.5 Chlority jsou výborně ŠTĚPNÉ podle 001. Krystaly tabulkovité. Nejčastěji se vyskytují v podobě jemně lupenitých agregátů. Lupínky jsou na rozdíl od slíd křehké. Výskyty Chlority jsou typické pro nízce metamorfované horniny (chloritické břidlice, serpetinit), vyskytují se i v sedimentárních horninách a hydrotermálních žilách (alpská parageneze). Chlority nejsou příliš odolné vůči zvětrávání a hydrotermálním alteracím, ale sami jsou velmi často produktem těchto alterací, např. chloritizace biotitu, amfibolu atd. IMG 1332 Epidot, prehnit, klinochlor – kamenolom Stříbrná Skalice. Sběr a foto T. Kadlec. Chlorit. Lokalita: Venezuela. Foto: Charlie Smith.. Fylosilikáty – skupina chloritů Fylosilikáty – skupina kaolinitu a serpentinu Obecný vzorec: M4-6Z4O10(OH)8 . nH2O M = Al, Fe2+, Fe3+, Mg, vakance Z = Si, Al, Fe3+ Minerály kaolinit Al4Si4O10(OH)8 serpentin Mg6Si4O10(OH)8 Vlastnosti Barva kaolinit: bílá, nažloutlá, hnědavá serpentin: různé odstíny zelené Soustava monoklinická: antigorit, chryzotil triklinická: kaolinit, lizardit Lesk mastný až skelný: antigorit hedvábný: chyzotil matný: kaolinit, lizardit Tvrdost 1.5-4 Hustota cca 2.5 Minerály této skupiny jsou výborně ŠTĚPNÉ podle 001. Kaolinit tvoří mikroskopicky destičkovité až šupinkaté krystaly, agregáty celistvé. Ve vlhku je plastický. Antigorit tvoří nejčastěji lupenité agregáty, chryzotil vláknité až tence jehlicovité agregáty. Serpentin je všeobecný název pro hořečnaté hydratované fylosilikáty, nejběžnější je antigorit, chryzotil, příp. lizardit. Fylosilikáty – skupina kaolinitu a serpentinu Výskyty Kaolinit Vznik zvětráváním živců nejčastěji v granitech nebo arkózách, běžný v sedimentech. Serpentin Vznik hydrotermální alterací olivínu nebo hořečnatých pyroxenů v ultrabazických horninách. Antigorit. Lokalita: Tinos. Foto: Christopher O´Neill. Chryzotil. Lokalita: Cassiar Mine. Foto: Jakub Jirásek. Kaolinit. Lokalita: Milos Island. Foto: Triantafillos Soldatos. Fylosilikáty – skupina kaolinitu a serpentinu Kaolinit. Lokalita: Walton baryte mine. Foto: R. Van Dommelen. Antigorit. Lokalita: Ropes Gold mine. Chryzotil. Lokalita: Tuva. Foto: B. Z. Kantor. Fylosilikáty – skupina smektitů Důležitá skupina minerálů, která tvoří podstatnou část tzv. jílových minerálů. Bentonit = jílovitá hornina s vysokým podílem smektitů. Minerály montmorillonit (Na,Ca)0.3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2 . nH2O nontronit Na0.3(Fe3+)2Si4O10(OH)2 . nH2O Vlastnosti Barva světlá s různými odstíny, zelenožlutá (nontronit) Soustava monoklinická Lesk matný, zemitý Tvrdost 1-2 Hustota 1.7-2.7 Minerály jsou výborně ŠTĚPNÉ podle 001. Tvoří jemně zrnité, celistvé, zemité agregáty. Výskyty Běžná součást jílových sedimentů. Vznik zvětráváním tufitických hornin a vulkanických skel, případně i serpentinitů. Typickým znakem je schopnost absorbovat do struktury různé látky. Lokalita: Bodai-Machi. Foto: Alfredo Petrov. Lokalita: Füledugo Quarry. Foto: Tamás Ungváry. Fylosilikáty – skupina smektitů Fylosilikáty – skupina mastku a pyrofylitu Minerály Mastek Mg3Si4O10(OH)2 Pyrofylit Al2Si4O10(OH)2 Vlastnosti Barva bílá, šedá, nažloutlá, nazelenalá Soustava mastek: monoklinická pyrofylit: triklinická Lesk mastek: mastný až perleťový pyrofylit: perleťový Tvrdost mastek: 1 pyrofylit: 1.5-2 Hustota 2.8 Oba minerály jsou výborně ŠTĚPNÉ podle 001. Krystaly mastku jsou tence tabulkovité, ale tvoří se vzácně. Většinou celistvé, šupinkaté nebo jemně zrnité agregáty. Pyrofylit tvoří tabulkovité krystaly a zrnité, lupenité příp. vláknité agregáty. Výskyt Vznik během nízkého stupně metamorfózy (mastková břidlice), hydrotermální alterace ultrabazik (serpentinitů) nebo při zvětrávání. Pyrofylit vzniká i jako produkt vysokoteplotní alterace živců. Mastek. Lokalita: Múranska dlhá lúka. Foto: Rob Lavinsky. Fylosilikáty – skupina mastku a pyrofylitu Mastek. Lokalita: Kohútik u Jelšavy. Foto: J. Jirásek. Mastek. Lokalita: Vernířovice Fylosilikáty – skupina mastku a pyrofylitu Pyrofylit. Lokalita: St. Niklaus. Foto: Ch. Creekmur. Pyrofylit. Lokalita: Graves Mountain. Foto: P. Cristofono. Tektosilikáty - struktura •SiO4 tetraedry vytváří prostorovou kostru – všechny jsou vzájemně propojeny apikálními kyslíky. • •U některých tektosilikátů dochází ke vzniku poměrně velkých dutin ve struktuře, které jsou obsazovány komplexy hydratovaných kationtů (např. zeolity). • •Skupina živců •Skupina foidů •Skupina zeolitů • • Tektosilikáty – živce Obecný vzorec: AT1(T2)3O8 A = Na, K, Ca T1 = Al T2 = Si, Al Další prvky: Ba, Rb, Cs, Sr, Pb, P Minerály – alkalické živce Sanidin (K,Na)AlSi3O8 Ortoklas KAlSi3O8 Mikroklin KAlSi3O8 Minerály – sodnovápenaté živce (plagioklasy) Albit NaAlSi3O8 Anortit CaAl2Si2O8 albit-oligoklas-andezin-labradorit-bytownit-anortit Minerály – barnaté živce Celsian BaAl2Si2O8 Hyalofan (K,Ba)AlSi3O8 Minerály – další živce Adulár alkalický živec vzniklý při hydrotermálních pochodech Amazonit zelený mikroklin Perthit prorůstání ortoklasu albitem Hyalofan. Lokalita: Zagradski Potok Mine. Foto: K. Nash Tektosilikáty – živce Vlastnosti Barva světlá-bílá s různými odstíny Lesk skelný Tvrdost 6-6.5 Hustota 2.6-2.8, barnaté živce ± 3 Substituce Na«Ca, K«Ba, NaSi«CaAl Živce jsou dokonale ŠTĚPNÉ podle 001 a dobře ŠTĚPNÉ podle 010. Krystaly jsou tabulkovité nebo sloupečkovité, často dvojčatí. Velmi časté jsou dokonale štěpné zrnité agregáty, např. cukrový albit. Často dochází ke vzájemnému zatlačování živců. Tektosilikáty – živce Vlastnosti - soustava Sanidin monoklinická (stabilní nad 1000 °C) Ortoklas monoklinická (teploty pod 800 °C) Mikroklin triklinická (teploty pod 600 °C) Albit triklinická (za vysokých teplot izomorfně mísitelný se sanidinem; při nízkých teplotách dochází k exsoluci a vzniku perthitů) Anortit triklinická (ideálně mísitelný pouze s albitem) Čím nižší teplota, tím více uspořádaná struktura v tetraedrech (kationty Al a Si) ® pokles symetrie na triklinickou. Živce nejsou příliš odolné vůči hydrotermálním alteracím a zvětrávání, dochází ke kaolinizaci a sericitizaci. Tektosilikáty – skupina živců Výskyty Živce jsou jedny z nejrozšířenějších horninotvorných minerálů, které se vyskytují ve všech typech hornin – magmatických, metamorfovaných i sedimentárních. Srostlice krystalů ortoklasu podle karlovarského zákona. Lokalita: Łomnica, Polsko. Sbírka L. Malysze Bílé krystaly mikroklinu v žulovém pegmatitu. Lokalita: Žulová. Foto J. Jirásek. Krystal zelené odrůdy mikroklinu (amazonitu). Lokalita: Konso, Etiopie. Foto R. Lavinsky. Tektosilikáty – živce Labradorit.Lokalita: Madagaskar. Foto M. C. Roarke Albit. Lokalita: Dolní Bory. Foto Lukáš Křesina. Albit. Lokalita: Horní Bory. Foto Robert Vaňo. foto minerálu Albit. Lokalita: Schmirn, Tyroly Anortit. Lokalita: Biachella Valley. Foto: E. Bonacica Pertit. Lokalita: Reynolds Mine. Foto: P. Cristofono Namodralý albit, narůžovělý ortoklas a křemen. Lokalita: San Piero in Campo. Foto: S. Sudcowsky Srůsty sanidinu podle karlovarského zákona. Lokalita: Evros, Řecko. Foto: T. Soldatos Albit, záhněda, muskovit. Lokalita: Rousměrov. Foto: R. Vaňo Tektosilikáty – skupina foidů „Zástupci živců“ – vázány na magmatické horniny s deficitem SiO2 ® většina foidů se vyskytuje v horninách, kde není přítomen křemen. Minerály Nefelín (Na,K)AlSiO4 Leucit KAlSi2O6 Sodalit Na8Al6Si6O24Cl2 Vlastnosti Barva nefelín: bílá, našedlá, bezbarvá, žlutavá, zelenavá leucit: bílá, našedlá sodalit: modrá, bezbarvá, žlutavá, zelenavá, bílá Soustava nefelín: hexagonální leucit: tetragonální, nad 605 °C kubická sodalit: kubická Lesk skelný Tvrdost 5.5-6 Hustota 2.3-2.7 Nefelín a sodalit jsou nedokonale ŠTĚPNÉ, leucitu štěpnost chybí. Nefelín tvoří hexagonální krátce sloupečkovité krystaly nebo nepravidelná zrna. Leucit tvoří dobře omezené kubické krystaly. Sodalit nejčastěji tvoří nepravidelná zarostlá zrna, méně krystaly ve tvaru rombického dodekaedru. Výskyty Typické minerály alkalických magmatických hornin, např. syenit, fonolit, leucitit, bazanit). Jsou málo odolné vůči hydrotermálním alteracím, např. leucit je nahrazen pseudoleucitem (směsí ortoklasu a nefelínu), ale můžou být sami produkty alterací (nefelinizace). Nefelín. Lokalita: Graulay. Foto: S. Wolfsried Tektosilikáty – skupina foidů Nefelín. Lokalita: Podhora. Leucit. Lokalita: Löhley. Foto: S. Wolfsried Tektosilikáty – skupina foidů Leucit. Lokalita: Roccamonfina. Foto: A. Borrelli. Sodalit - dodekaedr. Lokalita: Tre Croci. Foto: E. Bonacina. Tektosilikáty – skupina foidů Sodalit. Lokalita: Hiassu Farm. Foto: M. da Pedra. Sodalit. Lokalita: Hiassu Farm. Foto: M. da Pedra. Tektosilikáty – skupina zeolitů Schopnost výměny kationtů ve struktuře bez jejího porušení díky přítomnosti dutin nebo kanálů. Minerály Natrolit Na2Al2Si3O10 . 2H2O Stilbit NaCa4(Al8Si28O72) . 28-32H2O Vlastnosti Barva natrolit: bezbarvá, bílá, našedlá, narůžovělá, nažloutlá stilbit: bezbarvá, bílá, žlutá Soustava natrolit: rombická stilbit: monoklinická Lesk natrolit: skelný stilbit: skelný a na rovinách štěpnosti perleťový Tvrdost natrolit: 5.5-6 / stilbit 3.5-4 Hustota natrolit: 2.2-2.6 / stilbit: 2.09-2.20 Natrolit má dokonalou ŠTEPNOST podle 110 a dobrou podle 010. Stilbit je dokonale ŠTĚPNÝ podle 101. Výskyty Typické nízkoteplotní a nízkotlaké minerály, které vznikají zvětráváním silikátů při vysokém pH procesy diageneze, hydrotermální alterace a nízké regionální metamorfózy; např. alpská parageneze, dutiny vulkanitů. Natrolit tvoří dlouze sloupcovité až jehlicovité krystaly, agregáty snopkovité, vláknité až radiálně paprsčité. Může tvořit dvojčata. Stilbit tvoří sloupcovité až jehlicovité krystaly, můžou být vzájemně prorostlé do tvaru kříže. Agregáty paprsčité. Tektosilikáty – skupina zeolitů Natrolit. Lokalita: Těchlovice. Natrolit. Lokalita: Soutěsky. Natrolit. Lokalita: Dobrná. Foto: Jakub Jirásek. Tektosilikáty – skupina zeolitů Stilbit. Lokalita: Příbram. Foto: Gerald van der Veldt. Stilbit. Lokalita: Markovice. Foto: LukySKS Stilbit. Lokalita: Ostředek. Zdroje •https://www.mindat.org/ •http://www.webmineral.com/ •https://mineraly.sci.muni.cz/ •https://www.mineralogist.cz/ •https://www.minerals.net/ •http://mineralogie.sci.muni.cz/kap_7_13_fylosil/kap_7_13_fylosil.htm •http://mineralogie.sci.muni.cz/kap_7_14_tektosil/kap7_14_tektosil.htm •Přednášky prof. Nováka, Mineralogie II •http://geologie.vsb.cz/malis/ • •