minerály, drahé kameny, databáze minerálů, učebnice, gem

Učebnice: Mineralogie

6

1. Fyzikální vlastnosti minerálů

Fyzikální vlastnosti minerálů jsou přímým důsledkem jejich chemismu a krystalové struktury. Značnou část fyzikálních vlastností můžeme určit pouhým okem nebo velmi jednoduchými metodami a zkouškami, proto jsou tyto vlastnosti velmi důležité při předběžném určování minerálů.

1.1. Krystalový habitus a typus, agregace minerálů

Krystalový habitus (vzhled) je dán převládajícím rozměrem a tvarem krystalu (např. habitus jehlicovitý, sloupcovitý). Typus krystalu se někdy uvádí jako charakteristika převládajícího krystalového tvaru (např. typus prizmatický, dipyramidální). Zpravidla se používá pro charakterizaci celkového vzhledu minerálu označení jeho krystalového habitu:

  • habitus izometrický (stejnorozměrný)
  • habitus s převládajícím jedním rozměrem: tlustě či krátce sloupcovitý, sloupcovitý, tence sloupcovitý, stébelnatý, jehlicovitý, vláknitý nebo vláskovitý
  • habitus s převládajícími dvěma směry: tlustě či tence tabulkovitý, deskovitý, lupenitý nebo lístkovitý

Obrázek 1. Morfologické tvary krystalů: a) izometrický, b) sloupečkovitý, c) jehlicovitý, d) vláknitý, e) tabulkovitý, f) soudečkovitý

Na základě dokonalosti omezení krystalových tvarů minerálu rozlišujeme krystaly:

  • automorfní (idiomorfní) s dokonale vyvinutými plochami
  • hypautomorfní (hypidiomorfní) s částečně vyvinutými krystalovými plochami
  • xenomorfní (allotriomorfní) bez vyvinutých krystalových ploch

Běžně se však minerály nevyskytují v krystalech, ale ve formě krystalických agregátů, tj. zcela nahodilých srůstů velkého množství zpravidla xenomorfně omezených krystalů, které beze zbytku vyplňují prostor. Označování a popis agregátů není zcela jednoznačný, používají se nejrůznější názvy; z nejběžnějších uveďme tyto:

  • agregáty hrubě až jemně zrnité - označení závisí na velikosti jednotlivých krystalových zrn v agregátu
  • agregáty celistvé - jednotlivá zrna (krystalky) nejsou viditelná pouhým okem
  • agregáty stébelnaté - zpravidla soubor sloupcovitých jedinců
  • agregáty vláknité - jsou tvořena vlákny minerálu, např. azbesty
  • agregáty radiálně paprsčité - vlákna mají koncentrickou stavbu
  • agregáty ledvinité
  • agregáty sferolitické
  • agregáty lupenité - typické především pro slídové minerály
  • agregáty snopkovité

Obrázek 2. Krystalické agregáty minerálů: a) zrnitý, b) stébelnatý, c) lupenitý, d) oolitický, e) konkrece, f) kostrovitý g) dendritický(keříčkovitý), h) pórovitý, i) krápníkovitý


1.2. Soudržnost minerálů - štěpnost, dělitelnost a lom

Vlastnosti jako je štěpnost, dělitelnost a lom jsou odezvou krystalických minerálů na působení vnějších sil. Pokud na krystalickou látku působí vnější síly a změní-li se její struktura říkáme, že je tlakově deformovaná. Pevnost krystalického materiálu přímo závisí na vazebných mechanismech a přítomnosti (resp. nepřítomnosti) defektů ve struktuře. Typ vazeb je rozhodující pro výslednou reakci krystalické látky na působení vnějších sil. Pokud minerál obsahuje strukturní defekty podél určité roviny nebo v určitém směru, bude mít tendenci se v těchto směrech snáze deformovat. Příkladem mohou být vrstevnaté minerály, ve kterých jsou vrstvy mezi sebou vázány mnohem slaběji a je tím jasně dán směr snadné deformace.

1.2.1. Štěpnost

Je to tendence minerálu lámat se paralelně s určitou rovinou atomů, kterou lze charakterizovat Millerovými indexy (podobně jako krystalovou plochu). Štěpnost může být vyvinuta s různou dokonalostí (obr. 3). Na jedné straně může být zcela dokonalá (např. bazální štěpnost slíd) nebo může zcela chybět (křemen).

Pokud chceme štěpnost určitým způsobem definovat, musíme udat její kvalitu a krystalografický směr. Směr udáváme buď Millerovým indexem nebo opisem jako např. kubická (100), oktaedrická (111), prizmatická (110) nebo pinakoidální (001) štěpnost (obr. 2). Kvalita štěpnosti se vyjadřuje nejčastěji v této škále:

  • velmi dokonalá
  • dokonalá
  • dobrá
  • nedokonalá
  • velmi nedokonalá (chybějící)

Štěpnost je vždy ve shodě se symetrií (obr. 3).

Obrázek 3. Různá kvalita štěpnosti a) velmi dokonalá, b) dokonalá, c) dobrá, d) nedokonalá, e)špatná, f) chybějící (zdroj Hejtman a Konta, 1959)

Obrázek 4. Označení směru štěpnosti a) kubická, b) oktaedrická, c) dodekaedrická, d) klencová, e) prizmatická, f) pinakoidální (bazální) (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

1.2.2. Dělitelnost

Pokud se minerál láme podél strukturních oslabení, jedná se o dělitelnost. Tato oslabení mohou vznikat v důsledku tlaku, dvojčatění nebo procesů exsoluce. Jelikož jsou tyto směry paralelní s krystalografickými rovinami, podobají se velmi štěpnosti.

Obrázek 5. Charakteristické dvojčatné srůsty: a) sádrovec, b) fluorit, c) rutil, d) ortoklas, e) kasiterit, f) staurolit

1.2.3. Lom

V některých krystalech je pevnost vazeb ve všech směrech přibližně stejná - neexistuje zde oslabený směr. Rozštěpení takových minerálů nesleduje žádný krystalografický směr.

Podle vzhledu rozlišujeme různé typy lomu:

  • lasturnatý - hladký, zahnutý lom ve tvaru lastury
  • vláknitý nebo třískovitý
  • hákovitý - rozeklaný lom s ostrými hranami
  • nerovný nebo nepravidelný - tvořen je drsnými a nepravidelnými plochami

1.3. Tvrdost

Tvrdost vyjadřuje míru odolnosti povrchu minerálu vůči pronikání cizího předmětu (značí se H). Relativní stupeň tvrdosti je určován srovnáváním, kdy sledujeme zda jeden minerál rýpe do druhého, nebo zda odolává rýpaní např. nožem nebo drátem.

Při vyhodnocování tvrdosti sledujeme vlastně reakci krystalové struktury na tlak bez vzniku poruch. V kovových krystalech je výsledkem (vzhledem k jejich plasticitě) rýha. Křehké materiály s kovalentní a iontovou vazbou budou na test tvrdosti reagovat vznikem mikroporuch.

Je třeba dobře rozlišovat mezi pevností struktury a tvrdostí minerálu. Příkladem mohou být silikáty, jejichž společnou základní stavební jednotkou jsou tetraedry SiO4-4 a vyskytují se mezi nimi minerály s tvrdostí 1 (mastek) až 8 (topaz). Z toho je vidět, že tvrdost nezávisí na vazbě Si-O, ale na nejslabší vazbě ve struktuře.

Rakouský mineralog F.Mohs v roce 1824 sestavil relativní stupnici tvrdosti a jako etalonů použil některé minerály. Minerály jsou seřazeny se stoupající tvrdostí:

Obrázek 6. Absolutní a relativní tvrdost minerálů a jejich kvantitativní zastoupení

Tvrdost minerálů lze však měřit i kvantitativními technikami, takže lze sestavit i absolutní škálu tvrdosti.

Při určování relativní tvrdosti kdy zkoušíme rýpat do minerálu musíme být velmi obezřetní, abychom k této zkoušce použili čerstvý lom. Někdy se může stát, že starší plocha je již částečně postižena přeměnami a tyto produkty přeměn mají zpravidla menší tvrdost, takže nakonec dostaneme zkreslené představy o relativní hodnotě.

Při každé zkoušce rýpání minerálem A do minerálu B zkusíme tento postup obrátit. Ostré hrany minerálu jsou zpravidla o málo tvrdší než jeho plochy, takže tentýž minerál zpravidla rýpe svojí hranou do své plochy.

 

Při určování relativní tvrdosti můžeme použít některé pomůcky:

  • rýpeme-li do minerálu nehtem má tvrdost nižší než 2
  • měděná mince rýpe do minerálů o tvrdosti max. 3
  • nožem lze rýpat do minerálů s tvrdostí max. 5
  • tvrdost okenního skla je asi 5,5
  • ocelovým drátem rýpneme do minerálu s max. tvrdostí 6,5

Tvrdost je veličina s vektorovými vlastnostmi. Některé krystaly proto vykazují tvrdost, která závisí na směru zkoušky. Klasickým příkladem je kyanit, který má podél krystalu tvrdost H = 5 a napříč krystalem H = 7.


1.4. Soudržnost

Je to odolnost minerálu vůči lámání, trhání, ohýbání a drcení. Pro vyjádření používáme následující termíny:

  1. Křehký - minerál se velmi snadno poruší a rozpráškuje. Je to charakteristické pro krystaly s převážně iontovou vazbou.
  2. Kujný - minerál lze kovat do tenkých lístečků
  3. Řezatelný - minerál lze krájet nožem
  4. Tažný - minerál lze vytahnout do formy drátu. Vlastnosti v bodech 2 - 4 jsou typické pro materiály s kovovou vazbou.
  5. Ohebný - pokud minerál ohýbáme nevrátí se do původního stavu ani po odeznění působících sil. Např. vrstvy chloritu a mastku mají tuto vlastnost a ta je výsledkem skluzu ve strukturních vrstvách hydroxylů.
  6. Pružný - minerál se po deformaci opět vrátí do své původní pozice. Příkladem mohou být slídy, kde je pružnost (elasticita) způsobena iontovými vazbami mezi K+ iontem a Si-Al tetraedrickými vrstvami.

1.5. Hustota

Hustota (zpravidla značená v mineralogii jako G) udává, kolikrát je určitý objem minerálu těžší, než stejný objem čisté vody při 4°C. Tato veličina je v některých případech velmi důležitým identifikačním znakem.

Hustota krystalické látky závisí na dvou důležitých faktorech:

  • na typu atomů, které se uplatňují ve struktuře
  • na typu uspořádání těchto atomů

Máme-li izostrukturní látky, ve kterých je uspořádání částic totožné, má látka obsahující atomy s vyšším atomovým číslem zpravidla vyšší hustotu. Při plynulé změně chemického složení v rámci izomorfní řady dochází i k plynulé změně hustoty.

Při určování hustoty někdy vystačíme pouze s relativním srovnáním. Máme-li např. křemen (s hustotou 2,65 g/cm3) a baryt (4,5 g/cm3) je jejich vzájemné rozlišení snadné, aniž bychom přibližně stejně objemné vzorky museli vidět. Průměrná hustota nejběžnějších minerálů se pohybuje mezi 2,6 - 2,8 g/cm3.

Často je třeba zcela přesné stanovení hustoty daného minerálu. K tomu se používá řada metod, z nichž dvě nejběžnější jsou uvedeny.

1.5.1. Pyknometrická metoda

U této metody se používá hrubého prášku nebo drobných zrnek zkoumaného minerálu. Další nutnou pomůckou je piknometr, což je vlastně speciálně upravená skleněná baňka s uzávěrem. Celý postup měření je následující:

  1. zvážíme prázdný a dobře vysušený piknometr (hmotnost označíme P)
  2. fragmenty minerálu vložíme do piknometru a zvážíme dohromady (hmotnost označíme jako M); hmotnost fragmentů je M - P
  3. piknometr se vzorkem naplníme destilovanou vodou a povaříme, abychom se zbavili vzduchových bublin a po ochlazení zvážíme (hmotnost označíme S)
  4. poslední vážení provedeme pouze s piknometrm naplněným vodou bez vzorku (hmotnost označíme W)
  5. výslednou hustotu spočteme jako G = (M - P) / W + (M - P) - S

1.5.2. Výpočet hustoty

Výpočet hustoty můžeme provést na základě známé struktury zkoumaného vzorku. Potřebujeme znát obsazení atomů v základní buňce, objem základní buňky (V), počet vzorcových jednotek na základní buňku (Z) a chemické složení pro stanovení molekulové hmotnosti (M). U objemu základní buňky musíme provést konverzi z A3 na cm3 a to vynásobením hodnotou 10-24. Konečný výpočet se pak provede podle schématu:
G = Z x M / N x V, kde N je Avogadrova konstanta (6,023 . 1023).

V případě minerálů, kde neznáme číslo Z, lze použít metodu pokus - omyl, protože číslo Z je zpravidla malé celé číslo.

1.6. Barva

Barva minerálu je jedním z prvních určovacích znaků, které vidíme. Barva jako taková je výsledek skládání elektromagnetického vlnění v oblasti mezi 350 a 750 nm. Při kontaktu bílého světla (viditelná oblast) s povrchem minerálu může docházet k jeho odrazu, rozptylu, lomu nebo absorpci. Pokud povrch minerálu neabsorbuje dopadající světlo, je minerál označován jako bezbarvý. Minerál, který absorbuje některé vlnové délky ve viditelné oblasti je v konečném důsledku barevný - výsledná barvy je složena z neabsorbovaných vlnových délek.

Kvantitativní měření absorbovaných vlnových délek lze provádět pomocí spektrometru. Získané absorpční spektrum je složeno z maxim, které odpovídají určitým vlnovým délkám světla. Vznik těchto maxim vyplývá z interakce světla dané vlnové délky s atomy a molekulami ve struktuře minerálu. Z fyzikálního hlediska jsou za barvu minerálů zodpovědné tři jevy: přechody v krystalovém poli, přechody v molekulových orbitalech a barevná centra.

1.6.1. Přechody krystalového pole (Crystal Field Transitions)

Tento jev je založen na přechodu elektronů v částečně zaplněných 3d orbitalech přechodných prvků. Týká se to tedy minerálů, které obsahují Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni a Cu. Elektronová konfigurace těchto prvků je 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10-n 4s1-2, mají tedy jen částečně zaplněný 3d orbital. Elektrony v takto zaplněných orbitalech mohou být excitovány kvantem z oblasti viditelného světla a jejich přechodem v rámci energetických d hladin vzniká barevný efekt, který vnímáme jako barvu minerálu. Velký vliv na výslednou barvu má i oxidační stupeň daného prvku (určuje počet valenčních elektronů v 3d orbitalu) a také jeho pozice ve struktuře (typ koordinace).

1.6.2. Přechody v molekulových orbitalech

Tento jev se vyskytuje u minerálů, kde se valence elektronů mění tam a zpět mezi sousedními ionty. Elektrony jsou delokalizované a podílejí se na sdílených molekulových orbitalech. Nejběžnějším příkladem je přechod mezi Fe+2 a Fe+3. Energetická změna tohoto procesu odpovídá energiím kvanta ve viditelné oblasti a je vnímána jako barevný odstín.

1.6.3. Barevná centra

Zbarvení minerálů může být způsobeno i defekty ve struktuře, jako např. přebytek elektronů, které se dostávají do meziatomových poloh (intersticiální "nečistoty"), kde mohou vytvářet tzv. barevná centra. Stejný efekt může vyvolat i jev opačný, tedy nedostatek elektronů. Příkladem barevného minerálu, kde lze jeho barvu vysvětlit tímto principem, je fluorit. V jeho struktuře chybí aniont fluoru ve své pozici a je nahrazen intersticiálním elektronem, který zde funguje jako barevné centrum. Vazba tohoto elektronu však není na atomové jádro, ale je zde vázán elektrickým polem okolních iontů. Pohyb elektronů po takových pozicích způsobuje barevnost a optickou fluorescenci.

Podobně kouřová barva křemene je způsobena vakantními barevnými centry. Dojde-li k částečné substituci Al+3 za Si+4 musí být tento proces kompenzován vstupem Na+ nebo H+ iontů. Při ozáření gama spektrem (stačí malé množství během miliónů let) je vypuzen jeden elektron z elektronového páru mezi kyslíkem a hliníkem a v orbitalu zbude nepárový elektron, který tvoří barevné centrum.

Kromě výše uvedených principů je zbarvení minerálu často způsobeno přítomností nejrůznějších nečistot, např. jemně rozptýlený chlorit nebo hematit.

1.6.4. Barva vrypu

Je barva jemného prášku minerálu a často bývá důležitým diagnostickým znakem. Zkouší se otěrem o neglazurovanou porcelánovou destičku.

1.7. Lesk

Lesk označuje schopnost povrchu minerálu odrážet světlo. U minerálů se rozlišují dvě základní kvality lesku: kovový a nekovový. Mezi nimi však není ostrá hranice a proto se často setkáváme např. s pojmem polokovový lesk.

Kovový lesk mají většinou minerály zcela opakní a obsahující kovovou vazbu. Podstata této vazby způsobuje pohlcení procházejícího světla, kdy část pohlceného kvanta je reemitována.

Nekovový lesk je běžný u minerálů s kovalentními a iontovými vazbami. Rozlišují se tyto typy nekovového lesku:

  • diamantový - velmi silný lesk průsvitných minerálů zpravidla s indexem lomu větším než 1,9
  • skelný - odpovídá lesku skla, je typický pro většinu minerálů
  • mastný - připomíná lesk mastného papíru
  • perleťový - zpravidla se objevuje na plochách dokonalé štěpnosti
  • hedvábný - je typický pro vláknité agregáty

1.8. Luminiscence

Luminiscence je schopnost minerálu emitovat světlo po předchozím obdržení určitého kvanta energie. Tento jev je spojen s obsahem cizích iontů ve struktuře, které působí jako tzv. aktivátory.

1.8.1. Fluorescence a fosforescence

Minerály, které vykazují luminiscenci během ozařování UV, RTG nebo katodovým zářením, se označují jako fluorescentní. Pokud luminiscenční jevy pokračují i po ukončení ozařování, označujeme jev jako fosforescenci. Mezi oběma jevy však neexistuje ostrá hranice.

Principy těchto jevů je založen na podobném principu jaký je u barvy minerálů. Roli aktivátorů zde hrají prvky přechodné, jejichž elektrony se excitací dostávají do vyšších energetických hladin a při návratu do normálního stavu emitují záření ve viditelné oblasti. V případě fosforescence je mezi excitací a zpětným návratem elektronů časová prodleva. Barva emitované fluorescence (popřípadě její viditelnost) je závislá na energii (vlnové délce) budícího záření.

Fluorescence může být důležitým diagnostickým znakem nejen pro určování minerálů, ale i pro indikaci chemického složení. Např. modrá fluorescence fluoritu indikuje přítomnost organických substancí nebo vzácných zemin, jasně modrá fluorescence scheelitu je přičítána substituci Mo za W.

1.8.2. Termoluminiscence

Jde o analogický jev předchozímu, ale k aktivaci dochází ohříváním minerálu.

1.9. Elektrické vlastnosti minerálů

Elektrické vlastnosti minerálů jsou v přímé závislosti na typu vazeb ve struktuře. Minerály s převahou kovové vazby jsou dobrými vodiči, minerály s převahou iontových nebo kovalentních vazeb jsou nevodiče.Kromě kubických minerálů je elektrická vodivost vektorovou veličinou a závisí na krystalografickém směru.

Kromě vodivosti se u krystalových oddělení s polární osou setkáváme s piezoelektrickými vlastnostmi. Je to jev, kdy se elektrony hromadí na jednom konci polární osy, takže na opačných koncích vzniká negativní a pozitivní náboj. Příkladem takových minerálů může být křemen nebo turmalín.

1.10. Magnetické vlastnosti minerálů

Magnetické vlastnosti opět souvisí s uspořádáním atomů ve struktuře a to především se čtvrtým kvantovým číslem, které se označuje jako spinové a označuje směr spinu (+1/2 nebo -1/2). V jednom orbitalu se nemohou vyskytovat elektrony se stejným spinem. Elektronový spin se může ve speciálních případech chovat jako malý magnet.

Pokud jsou v orbitalu elektrony s opačným spinem, nevzniká žádný magnetický moment a materiál označujeme jako diamagnetický. Pokud minerál obsahuje přechodné prvky se zaplněným 3d orbitalem, může v důsledku přítomnosti nepárových elektronů vzniknout magnetický moment. Pokud při vstupu těchto prvků do struktur minerálů dojde k náhodnému uspořádání magnetických dipólů, vznikne látka paramagnetická. Tato látka se při vložení do magnetického pole má tendenci uspořádat a vzniká dipól. Látky ferromagnetické mají stejnou vlastnost, ale po odstranění magnetického pole si svoje uspořádání zachovávají a chovají se jako permanentní magnet. U ferrimagnetických látek jsou momenty iontových spinů antiparalelní, ale jejich velikost je různá, takže některé části (domény) fungují jako permanentní magnet.

1.11. Radioaktivita

Jádra některých prvků jsou nestabilní a mají tendenci se rozpadat. Rychlost tohoto procesu je charakterizována poločasem rozpadu, který je různý pro jednotlivé izotopy prvků. V závislosti na typu rozpadu se uvolňuje alfa, beta, nebo gama záření. Pokud jsou takové prvky přítomny ve struktuře minerálu, vede to zpravidla k postupné destrukci jeho struktury, viz metamiktní minerály.


2. Systematická mineralogie

2.1. Prvky

2.1.1. SÍRA

Chemický vzorec: S

Symetrie: rombická, oddělení rombicky dipyramidální (platí pro polymorf alfa)

Forma výskytu: Krystaly bývají dipyramidální méně tabulkovité nebo disfenoidické. Agregáty jsou celistvé, krápníkovité, práškovité nebo ledvinité.

Fyzikální vlastnosti: H = 2,05; T = 1,5 - 2,5; barva nejčastěji žlutá, může být i zelená nebo červená. Štěpnost nedokonalá, lesk diamantový, vryp bílý, je křehká. Síra je špatným vodičem tepla a rozpadá se po zahřátí v dlani.

Složení a struktura: Někdy bývá izomorfně přítomen Se a Te. Ve struktuře se objevují kovalentně vázané motivy S8, které mají tvar prstenců. Tyto prstence jsou navzájem propojeny slabými van der Waalsovými silami. Teplota tání je také 119°C, ale uvedené prstence jsou stabilní do 160°C. Základní buňka síry obsahuje 128 atomů (16 x S8). Monoklinické polymorfy beta a gama jsou poměrně vzácné.

Vznik a výskyt: Je to nerost spojený s vulkanickou činností - sráží se z par solfatar a fumarol. V sedimentech může vznikat síra redukcí sulfátů za přispění baktérií. V neposlední řadě vzniká síra spalováním pyritem bohatého uhlí (požáry slojí, hořící haldy).

Naleziště: Radvanice u Trutnova, Oslavany, Kladno (hořící haldy), Tarnobrzeg - Polsko (sedimentární ložisko), Sicílie (sopečný původ).

Použití: Používá se pro výrobu insekticidů a při vulkanizaci gumy.

2.1.2. UHLÍK

Chemický vzorec: C

Uhlík se vyskytuje ve dvou polymorfních modifikacích - grafit a diamant.

Symetrie: diamant je kubický, oddělení hexaoktaedrické; grafit je hexagonální, oddělení dihexagonálně dipyramidální

Forma výskytu: Diamant krystaluje převážně v oktaedrických krystalech (vzácně dodekaedr nebo krychle), časté jsou zaoblené plochy a hrany. Dvojčata bývají podle plochy oktaedru [111] (spinelový zákon). U grafitu jsou krystaly vzácné, zpravidla se vyskytuje v jemně až hrubě lupenitých agregátech nebo celistvých či zemitých masách.

 

 

Fyzikální vlastnosti:

Diamant. H = 3,5; T = 10; dokonalá štěpnost podle (111), diamantový až mastný lesk (závisí na kvalitě ploch), vysoký index lomu se silnou disperzí světla (tzv. “oheň”). Barva je zpravidla šedá, světle žlutavá nebo je bezbarvý.

Grafit. H = 2,1 - 2,3; T = 1; dokonalá štěpnost podle (001), lesk zemitý až polokovový. Barva je černá, snadno se otírá. Dobře vodí teplo a elektrický proud.

Složení a struktura:

Diamant. Ve struktuře diamantu je každý uhlíkový atom obklopen dalšími čtyřmi v tetraedrické koordinaci. Délka kovalentní vazby mezi atomy je 1,54 . 10-10m, hrana základní plošně centrované buňky je 3,56 . 10-10m (prostorová grupa Fd3m). Struktura diamantu může být znázorněna pomocí kubického nejtěsnějšího uspořádání atomů uhlíku.

Grafit. Jeho struktura je složena z kovalentně vázaných atomů uhlíku, které tvoří vrstvy hexagonální symetrie rovnoběžné s (001). Tyto vrstvy jsou navzájem vázány slabými van der Waalsovými silami (obr. 10).

Obrázek 7. Vrstevná struktura grafitu s vrstvami kolmo k ose c (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Obě polymorfní modifikace mohou existovat za běžných pokojových podmínek. Důvodem je, že rekonstruktivní polymorfní přeměna mezi oběma probíhá velmi pomalu. Diamant vzniká za vysokých tlaků, grafit vzniká zpravidla z organických látek postupným zvyšováním teploty.

Vznik a výskyt: Primárním zdrojem diamantů jsou kimberlitové trubky (peridotity ze spodní části kontinentální kůry). Díky značné odolnosti přecházejí i do náplavů. Výskyty grafitu jsou spjaty převážně s metamorfovanými horninami.

Naleziště: Nejznámější naleziště diamantů jsou v JAR, Indii nebo v jakutské oblasti v Rusku. Grafit se u nás vyskytuje v rulách u Velkého Vrbna a v okolí Českého Krumlova.

Použití: Zlomek diamantů lze využít na šperkařské účely, ostatní těžba je využita k výrobě brusných materiálů nebo řezání skla. Z velké části se ale používají synteticky vyrobené diamanty. Grafit se využívá ve slevárenství jako tavné kelímky, přidává se do olejů a samomazných ložisek, používá se i v elektrotechnice.

Diagnostické znaky: Diamant má vysokou tvrdost, grafit je měkký a snadno otiratelný.

 

2.2. Sulfidy

Tato třída zahrnuje převážně rudní minerály, které jsou charakteristické svými fyzikálními vlastnostmi (vysokým leskem a opakností). Obecný vzorec pro tuto třídu minerálů je Xm Zn, kde X představuje kovový prvek a Z nekovový prvek. Poměr X : Z se používá i při rozdělení do jednotlivých oddělení. Mezi sulfidy existuje řada strukturních typů, kdy síra je zpravidla v tetraedrické nebo oktaedrické koordinaci.

2.2.1. GALENIT

Chemický vzorec: PbS

Symetrie: kubická, oddělení hexaoktaedrické

Forma výskytu: Krystaly kubického méně kubooktaedrického typu, může dvojčatět podle (111) nebo (114). Běžné jsou zrnité nebo celistvé agregáty.

Obrázek 8. Spojky galenitu, zleva {110} a {111}, {100} a {110}, {100} a {110} (zdroj Slavík, 1974)

Fyzikální vlastnosti: H = 7,5; T = 2,5; barva olověně šedá se silným kovovým leskem. Štěpnost dokonalá podle krychle (100), kruchý.

Složení a struktura: Tvoří izomorfní řadu se selenidem olova clausthalitem, přítomno je často velké množství jiných prvků jako Ag, Bi, Cd, Te, As a další. Galenit zpravidla obsahuje velké množství inkluzí, takže některé stopové prvky prokázané analýzou nemusí nutně vstupovat do struktury galenitu. Struktura galenitu je typu NaCl. Každý atom Pb je obklopen šesti atomy síry. Lze si to představit jako tělesově centrované kubické buňky atomů S a Pb, posunuté navzájem o 1/4 tělesové úhlopříčky. Prostorová grupa Fm-3m.

Vznik a výskyt: Galenit (často doprovázený sfaleritem) se vyskytuje na hydrotermálních žilách Pb-Zn, na žilách a metasomatických ložiscích mladých pásemných pohoří, je častým sulfidem fluorit - barytových žil, spornou genezi mají teletermální stratiformní ložiska Pb-Zn v karbonátových horninách a v neposlední řadě se vyskytuje na ložiscích Pb-Zn vulkanosedimentárního typu.

Naleziště: Příbram, Vrančice, Stříbro (hydrotermální žilná ložiska), Harrachov (fluorit - barytové žíly), Mežica (Slovinsko), Tri State - Oklahoma (obě v karbonátových horninách).

Použití: Důležitá ruda olova a stříbra, přičemž olovo se používá např. pro výrobu baterií, ve zbrojařském průmyslu, nebo se využívá při ochraně před RTG ionizujícím zářením.

Diagnostické znaky: kovový lesk, dokonalá štěpnost

2.2.2. SFALERIT

Chemický vzorec: ZnS

Symetrie: kubická, oddělení hexatetraedrické

Forma výskytu: Krystaly zpravidla tetraedrického nebo dodekaedrického habitu nebo zdvojčatělá podle (111) nebo (112). Kontaktní a penetrační srůsty způsobují rýhování štěpných ploch. Agregáty kusové, jemně až hrubě zrnité.

Obrázek 9. Krystal sfaleritu a dvojčata podle (111); o (111), h (100), d (110), zdroj Ježek, 1932.

Fyzikální vlastnosti: H = 4,0; T = 3,5 - 4; barva je závislá na chemickém složení (obsah Fe) od téměř čirých sfaleritů přes žluté, červené, hnědé až k černým. Dokonalá štěpnost podle (110), lesk na krystalech až diamantový. V UV záření jeví různé luminiscenční barvy - modrou, žlutou nebo oranžovou.

Složení a struktura: Sfalerit nikdy nebývá čistý, obsahuje poměrně značné množství izomorfních příměsí: Fe, Cd, Mn, Hg, Cu, In, As, Ag a další. Struktura sfaleritu je příbuzná se strukturou diamantu. Atomy Zn jsou obklopeny čtyřmi atomy síry v tetraedrické koordinaci, přičemž Zn atomy tvoří plošně centrovanou kubickou mřížku. Jinými slovy jde o tutéž strukturu jako u diamantu, ale uhlíkové atomy jsou střídavě nahrazeny ionty Zn (Fe, Cd atd.) a S.

Vznik a výskyt: Sfalerit často doprovází galenit a i jejich podmínky vzniku jsou podobné, takže se vyskytuje na stejných typech ložisek.

Naleziště: Kutná Hora, Příbram, Nová Ves u Rýmařova, Zlaté Hory, Horní Benešov

Použití: důležitá ruda zinku, kadmia a india, kdy zinek se využívá při galvanizaci Fe, na výrobu slitin, v elektrických bateriích nebo k výrobě barev

Diagnostické znaky: tvar krystalů, dokonalá štěpnost

2.2.3. CHALKOPYRIT

Chemický vzorec: CuFeS2

Symetrie: tetragonální, oddělení tetragonálně disfenoidické

Forma výskytu: Krystaly mívají sfenoidický nebo pseudotetraedrický habitus, často deformovaný tvar s rýhovanými plochami. Dvojčata podle (112) nebo (102). Agregáty jsou jemnozrnné nebo celistvé, často zarostlé.

Obrázek 10. Nejběžnější krystaly chalkopyritu (zdroj Bernard, 1992)

Fyzikální vlastnosti: T = 3,5 - 4; H = 4,1 - 4,3; barva velmi sytě žlutá, která může nabíhat až do modrofialova. Lesk je kovový, lom nerovný, štěpnost nezřetelná.

Složení a struktura: Vytváří pevné roztoky s pyrhotinem v různých poměrech a se sfaleritem je neomezeně mísitelný nad teplotu450°C. Jeho strukturu lze odvodit od sfaleritu, kdy atomy Zn jsou střídavě nahrazeny atomy Fe a Cu, což vede ke zdvojení mřížkového parametru c .

Vznik a výskyt: Je to jeden z nejběžnějších rudních minerálů. Při vzniku za vysokých teplot (magmatity, pegmatity) obsahuje odmíšeniny cubanitu a sfaleritu. Ložiska může tvořit odmíšením v bazických intruzívních horninách, zrudňuje kontaktní skarny, je hlavním minerálem ložisek porfyrových rud spjatých s intruzívním vulkanismem, běžný je na polymetalických ložiscích, baryt - sideritových žilách, stratiformních ložiscích a uplatňuje se i v sedimentárních ložiscích.

Naleziště: Staré Ransko, Sudbury - Kanada (v bazických magmatitech), Kutná Hora, Příbram, Borovec, Banská Štiavnica (polymetalická ložiska),

Použití: důležitá měděná ruda

Diagnostické znaky: typická barva, nízká tvrdost

2.2.4. PYRHOTIN

Chemický vzorec: Fe1-x S, kde x = 0,05 - 0,17

Symetrie: hexagonální, oddělení dihexagonálně dipyramidální při teplotách nad 254°C, pro teploty nižší monoklinický, oddělení prizmatické

Forma výskytu: Prizmatické hexagonální krystaly jsou vzácné, zpravidla tvoří zrnité nebo celistvé agregáty, často bývá vtroušený.

Fyzikální vlastnosti: T = 4; H = 4,6 (závisí na složení); barva je světle až tmavě bronzově hnědá s kovovým leskem. Zvláště monoklinické polymorfy jsou silně magnetické.

Složení a struktura: Rovný poměr síry a železa mají pyrhotiny pouze za vysokých teplot ( 400°-1190°C). Složení běžného monoklinického pyrhotinu se pohybuje kolem stechiometrie Fe7S8 (obr. 20). Časté jsou příměsi niklu. Strukturně je izotypní s nikelínem NiAs. Atomy síry jsou v nejtěsnějším hexagonálním uspořádání, pozice železa jsou často vakantní. Hexagonální modifikace má řadu polymorfních modifikací.

Vznik a výskyt: Pyrhotin vzniká zpravidla za vysokých teplot, proto je charakteristický pro bazické vyvřelé horniny (gabra, diority), dále vzniká na kyzových polymetalických asociacích, objevuje se na siderit - sulfidických žilách, méně častý je ve skarnech a pegmatitech, vzácný je v sedimentech.

Naleziště: Staré Ransko, Norilsk - Rusko, Sudbury - Kanada (vše bazické vyvřeliny), Kutná Hora (polymetalická asociace), Měděnec (skarn)

Použití: je ruda Fe, těží se zpravidla spolu s minerály Ni, Cu a Pt

Diagnostické znaky: významný magnetismus, bronzová barva

2.2.5. PYRIT

Chemický vzorec: FeS2

Symetrie: kubická, oddělení didokaedrické

Forma výskytu: Krystaly pyritu se vyskytují až v 60 různých krystalových tvarech, z nichž nejběžnější je krychle a pentagon dodekaedr. S typickým rýhováním krystalových ploch se setkáváme hlavně u krychle. Typická jsou i dvojčata podle (110) - tzv. železný kříž. Běžně se vyskytuje v kusových, zrnitých nebo vtroušených agregátech, vzácněji může mít formu ledvinitých, hlízovitých nebo framboidálních agregátů. Je častým fosilizačním materiálem.

Obrázek 11. Krystaly paritu (a) rýhovaná krychle, (b) pentagon dodekaedr, (c) spojka krychle a pentagon dodekaedru, (d)(e) spojky oktaedru a pentagon dodekaedru (f) penetrační dvojče (110) - železný kříž (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Fyzikální vlastnosti: T = 6 - 6,5; H = 4,9 - 5,2; barva je mosazně žlutá, ale může pestře nabíhat, vryp je hnědočerný. Lesk je kovový, lom lasturnatý, štěpnost nezřetelná.

Složení a struktura: Izomorfními přiměsemi bývají běžně Co, Ni, As, další prvky jsou zpravidla součástí mikroskopických inkluzí jiných minerálů - Ag, Au, Tl, nebo Zn. Struktura se podobá typu NaCl, kdy Fe je v pozici Na a atomy síry tvoří činkovité útvary S2 s těžištěm v pozicích Cl. Druhým, méně stabilním polymorfem, je markazit.

Obrázek 12. Sulfidy v systému Cu - Fe - S, kdy mezi některými existuje alespoň částečná izomorfní mísitelnost (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Vznik a výskyt: Pyrit je jeden z nejběžnějších sulfidických minerálů, který vzniká za nejrůznějších podmínek od magmatického procesu, přes pegmatitovou fázi, hydrotermální vznik, vzniká v sedimentech i v metamorfním procesu. Běžný je i ve skarnech, alpských žilách a mořských sedimentech.

Naleziště: Kutná Hora (hydrotermální vznik), Dolní Bory (pegmatit), Horní Benešov, Zlaté Hory (metamorfogenní ložiska) a řada dalších.

Použití: Používá se pro výrobu kyseliny sírové, často se těží pro obsahy zlata.

Diagnostické znaky: vysoká tvrdost, snadno se mění na limonit

2.2.6. MARKAZIT

Chemický vzorec: FeS2

Symetrie: rombická, oddělení rombicky dipyramidální

Forma výskytu: Krystaly mohou být tabulkovité podle (001), pyramidální nebo sloupcovité podle a, typická jsou kopinatá dvojčata podle (110) příp. jejich polysyntetické opakování či hřebenovité prorůstání. Tvoří velké bohatství agregátových forem - ledvinité, krápníkovité, kulovité a další.

Obrázek 13. Krystal markazitu, cyklická a kopinatá srostlice; c (001), m (110), l (011), r (014), zdroj Slavík, 1974

Fyzikální vlastnosti: T = 6 - 6,5; H = 4,85 - 4,9; barva zpravidla mosazně žlutá s výraznými náběhovými barvami. Štěpnost dokonalá podle (110), lesk kovový.

Složení a struktura: Nad 450°C se monotropně mění na pyrit. Základem struktury jsou nejtěsněji uspořádané atomy síry s Fe v šestičetné koordinaci. Vztahy markazit - pyrit nejsou v některých ohledech dostatečně známé.

Vznik a výskyt: Je nízkoteplotním minerálem, vznikajícím i za povrchových podmínek, a při stoupající teplotě se mění na pyrit. Může vznikat jako pozdní minerál v pegmatitech a na hydrotermálních žilách. Významné jsou i akumulace v sedimentech - uhlí nebo jílech.

Naleziště: Příbram, Stříbro, Chvaletice, sokolovská pánev

Použití: podobné jako u pyritu, ale v menším měřítku

Diagnostické znaky: krystalové tvary, přeměna na limonit nebo melanterit

2.3. Halovce

V této třídě minerálů je dominantní přítomnost silně elektronegativního prvku ze 7.sloupce periodické tabulky (Cl-, F-, I- a Br-). Tyto poměrně velké anionty lehce vytvářejí sloučeniny s poměrně velkými jednomocnými kationty a výsledkem je zpravidla strukturní uspořádání s vysokou symetrií. Vazby v těchto sloučeninách jsou převážně iontové, sloučeniny jsou zpravidla měkké, nevodivé, se středním nebo vyšším bodem tání. Některé jsou velmi dobře rozpustné ve vodě.

2.3.1. HALIT (sůl kamenná)

Chemický vzorec: NaCl

Symetrie: kubická, oddělení hexaoktaedrické

Forma výskytu: Krystaly jsou převážně kubické, v laboratorních podmínkách lze přidáním močoviny dosáhnout krystalizace v oktaedrech. Agregáty jsou celistvé, drobně zrnité, stébelnaté, může tvořit kůry a povlaky.

Fyzikální vlastnosti: T = 2; H = 2,16; barva bílá, hnědá, červená nebo modrá (je to vše výsledkem přítomnosti nečistot), čistá přírodní sůl je bezbarvá. Štěpnost dokonalá podle krychle, lesk skelný, slabě hygroskopický, ve vodě dobře rozpustný. Nasycený roztok NaCl obsahuje při 12°C 36% NaCl, průměrný podíl v mořské vodě je 3,5%.

Složení a struktura: Izomorfně může vstupovat draslík (za vyšších teplot), často obsahuje heterogenní nečistoty jílových minerálů nebo hematitu, které jsou zodpovědné za zbarvení halitu. Struktura halitu je základním typem struktury, se kterým je izostrukturní řada dalších minerálů. Atomy Cl zaujímají plošně centrovanou kubickou buňku a atomy Na leží na středech hran této buňky. Můžeme si ji také představit jako dvě plošně centrované kubické mřížky, kdy jednu tvoří ionty Na a druhou ionty Cl, které jsou do sebe zasunuty o 1/2 tělesové úhlopříčky.

Vznik a výskyt: Obrovská ložiska halitu vznikají evaporizací (odpařováním) mořské vody, kdy jsou těžena hlavně fosilní ložiska tohoto typu často spolu se sádrovcem a anhydritem. Halit může vznikat i na sopečných fumarolách, nebo tvoří výkvěty na půdách v aridních oblastech.

Naleziště: Ostrava (v dolech krápníky vznikající ze solného obsahu nadloží), Prešov; Hallstadt, Bad Ischel (Rakousko - trias), Wieliczca (Polsko), záliv Karabogaz (Kaspické moře), oblast Hannoveru (Dolní Sasko)

Použití: halit je důležitá biogenní sloučenina, používá se v potravinářství a chemickém průmyslu

Diagnostické znaky: tvrdost, barva, forma výskytu

2.3.2. FLUORIT

Chemický vzorec: CaF2

Symetrie: kubická, oddělení hexaoktaedrické

Forma výskytu: Krystaly jsou zpravidla kubické nebo oktaedrické, resp. jejich spojky, plochy krychle mohou být parketované. Dvojčatné penetrační srůsty podle (111), agregáty převážně celistvé.

Fyzikální vlastnosti: T = 4, H = 3,18; barva je v důsledku přítomnosti barevných center (obsah vzácných zemin, defekty ve struktuře) různá - modrá, zelená , žlutá, bílá, fialová, černá. V UV záření jeví fluorescenci, zpravidla v zelených odstínech. Lesk skelný, štěpnost podle (111) dokonalá.

Složení a struktura: Vápník mohou zastupovat některé vzácné zeminy. Struktura fluoritu je velmi důležitým strukturním typem. Vápník tvoří plošně centrovanou kubickou mřížku, ve které je každý atom obklopen 8 atomy F (kubická koordinace) a každý atom fluoru je obklopen 4 atomy Ca (tetraedrická koordinace).

Vznik a výskyt: Výskyt fluoritu je poměrně široký - vzniká v magmatickém procesu (granity, pegmatity), na greisenových ložiscích Sn - W, ve skarnech, převážně však tvoří hlušinu na hydrotermálních žilách různého typu, kdy je dokonce vyčleňována fluorit - barytový typ. Dále bývá přítomen na alpských žilách, v kontaktních vápencích nebo i na recentních termálních pramenech.

Naleziště: Harrachov, Moldava, Kožlí u Ledče (fluorit - barytová mineralizace), Horní Slavkov (greisen), Litice n. Orlicí (pukliny granitoidů), Jílové u Děčína (ložisková žíla fluoritu)

Použití: hutnictví, výroba skla, chemický průmysl, speciální přístroje (monochromátory) atd.

Diagnostické znaky: tvar krystalů, barva, štěpnost

2.4. Oxidy

Oxidy tvoří skupinu minerálů s relativně vysokou tvrdostí a hustotou a vyskytují se zpravidla jako akcesorické minerály s vysokou odolností a schopností přecházet do klastických sedimentů.

Principielně jsou oxidy sloučeniny kyslíku s kovem a dělí se podle složitosti na oxidy jednoduché a komplexní. Jednoduché oxidy jsou sloučeninou kyslíku a jednoho kovu v různých poměrech (např. CaO, Cu2O), zatímco komplexní oxidy obsahují alespoň dva nestejné kovy v různých strukturních pozicích. Další dělení se provádí na základě přítomnosti vody ve struktuře.

Vazby jsou v oxidech převážně iontové. Mezi oxidy je řada minerálů, které mají obrovský ekonomický význam pro získávání Fe, Cr, U, Sn, Ti a dalších prvků.

2.4.1. HEMATIT

Chemický vzorec: Fe2O3

Symetrie: hexagonální, oddělení hexagonálně skalenoedrické

Forma výskytu: Krystaly hematitu se formálně rozdělují do tří typů:

  1. typ elbský - převládá druhořadá dipyramida {22-43} v kombinaci se základním romboedrem. Tyto krystaly jsou často hojnoploché, čočkovitého habitu.
  2. typ alpský (gotthardský) - převládají bazální plochy ve spojce s klencem a dipyramidou; tento tabulkovitý typ krystalů je typický pro vznik při nižších teplotách
  3. typ altenberský - převládá kombinace pozitivního a negativního klence ve tvaru deformované krychle.

Známy jsou srůsty krystalů podle báze a pozitivního klence. Agregáty jsou celistvé, zrnité nebo zemité, metamorfovaný šupinkatý hematit s křemenem se označuje jako itabirit, ledvinité agregáty s radiálně paprsčitou stavbou se nazývají lebníky, častá je forma oolitického hematitu, lístkovité agregáty se označují jako železná slída (spekularit) a v neposlední řadě jsou to nejrůznější zemité agregáty většinou ve směsi s dalšími oxidy a hydroxidy.

 

Obrázek 14. Krystaly hematitu r (10-11), n (22-43), u (10-14), e (01-12), c (12-32) (zdroj Ježek, 1932)

Fyzikální vlastnosti: T = 6 - 6,5 (u krystalů, agregáty až kolem 1); H = 5,26 (krystaly); barva červená, červenohnědá až černá, vryp světle až tmavě červený, lesk krystalů kovový a u některých agragátů pouze matný. Dobrá dělitelnost podle báze a klence.

Složení a struktura: Zpravidla mívá příměsi Ti, Mn a inkluze SiO2. Nad 950°C je zcela mísitelný s ilmenitem. Je izostrukturní s korundem.

Vznik a výskyt: Vzniká při různých teplotách a je obecně rozšířeným červeným pigmentem minerálů a hornin. Poměrně malý význam mají výskyty v magmatitech, pegmatitech, na rudních žilách, ve skarnech, alpských žilách a siderit - sulfidických žilách. Ekonomický význam mají ložiska páskovaných hematitů v jaspilitech (prekambrická ložiska) a metamorfovaná forma těchto ložisek (itabirity). Menší ložiskový význam mají oolitická a detritická sedimentární ložiska hematitu a reziduální ložiska Fe a Al rud v tropických oblastech.

Naleziště: Lahn - Dill v Porýní, Krivoj Rog na Ukrajině (hemtit v jaspilitech), Itabira v Brazílii, okolí Železného Brodu (itabirity), Mníšek u Prahy (oolitický hematit), Rudňany, Slovinky (Slovensko, siderit - sulfidické žíly se spekularitem), Horní Blatná, Horní Halže (lebníky na mladých rudních žilách), Příbram (na rudních žilách), Elba (světoznámé krystaly).

Použití: ruda Fe

Diagnostické znaky: barva vrypu

2.4.2. MAGNETIT

Chemický vzorec: Fe+3 (Fe+2 Fe+3) O4

Symetrie: kubická, oddělení hexaoktaedrické

Forma výskytu: Běžně tvoří oktaedrické krystaly, které mohou být zdvojčatělé podle (111), agregáty hrubě zrnité, oolitické nebo sferolitické.

Fyzikální vlastnosti: T = 6, H = 5,18; barva černá, lesk kovový, vryp černý, lom lasturnatý. Je magnetický.

Složení a struktura: Běžné jsou příměsy prvků dalších členů spinelové skupiny - Cr, Mg, Al nebo V, za vyšších teplot Ti. Struktura je inverzní spinelová.

Vznik a výskyt: Převážně vysokoteplotní minerál, vzniká ale i za pokojových teplot. V magmatických horninách (hlavně bazických a ultrabazických) tvoří akumulace, hojný je ve skarnech. Na hydrotermálních žilách spíše vzácný, na alpských žilách běžný. Pěkné krystaly bývají v chloritických a mastkových břidlicích, vzniká i v sedimentech za nízkých teplot.

Naleziště: Obří důl - Krkonoše, Vlastějovice, Měděnec, Nedvědice (skarny), Bushveldský komplex - JAR (magmatity), Sobotín (v mastkových břidlicích),

Použití: ruda Fe

Diagnostické znaky: magnetismus, vryp

2.4.3. KŘEMEN

Chemický vzorec: SiO2

Symetrie: hexagonální, nízký křemen oddělení trigonálně trapezoedrické a vyšší křemen oddělení hexagonálně trapezoedrické

Forma výskytu: Nejčastějšími plochami na krystalech křemene je základní hranol {10-10} a základní klence {10-11} a {01-11}. Plochy základního hranolu bývají často horizontálně rýhované. Plochy kladného klence bývají lesklejší u záporného klence matnější. Krystalových tvarů byla popsána celá řada, málokdy jsou krystaly hojnoploché, přítomnost báze svědčí o nízkých teplotách vzniku. Dvojčatné srůsty se řídí podle tří zákonů:

  1. dauphinéský zákon (též alpský) je srůstání pravého křemene s pravým nebo levého s levým podle dvojčatné osy c. To se projeví švem v prizmatické ploše a zdvojením ploch trigonálního trapezoedru střídavě v protilehlých rozích hranolu.
  2. brazilský zákon je srůstání levého a pravého křemene podle roviny (11-20). Dojde k zdvojnásobení ploch trigonálního trapezoedru vždy v podélné souměrnosti určité prizmatické plochy.
  3. japonský zákon je srůst podle roviny (11-22). Osy c srůstajících jedinců svírají úhel 84°33´.

Agrgáty bývají kusové, zrnité, vláknité nebo stébelnaté s radiálně paprsčitou stavbou.


Obrázek 15. Levý a pravý křemen; r (10-11), z (01-11), s (11-21) trigonální dipyramida, x (51-61) trigonální trapezoedr (zdroj Ježek, 1932)

Fyzikální vlastnosti: T = 7, H = 2,65; barva křemene bývá různá a vyčleňují se tyto barevné variety:

  • ametyst - fialový křemen
  • citrín - žlutý křemen
  • záhněda - hnědý nebo kouřový křemen
  • morion - černý křemen
  • mléčný křemen - bílý křemen zakalený vzduchovými bublinkami
  • křišťál - čirý křemen
  • růženín - růžový křemen
  • železitý křemen - červený křemen zabarvený šupinkami hematitu

Lesk je zpravidla skelný, lom lasturnatý. Vzhledem k polaritě osy c jeví piezolelektrické vlastnosti.

Křemen existuje také v mikrokristalických varietách, z nichž nejznámější jsou chalcedon, achát a jaspis.

Složení a struktura: Chemicky bývá zpravidla čistý. Ve struktuře křemene jsou tetraedry SiO4 spojeny svými vrcholy do systému šroubovic se stejným smyslem otáčení (prostorová grupa P3121 pravotočivá nebo P3221 levotočivá). Osy těchto šroubovic odpovídají šroubovým osám trojčetným (nižší křemen) nebo šestičetným (vyšší křemen), které jsou paralelní s c. Při teplotě 573°C přechází a křemen (nižší) na b křemen (vyšší) pouhým posunutím atomů ve struktuře bez porušení vazeb. Dojde také ke změnám prostorových grup (P6222 a P6422).

Vznik a výskyt: Je to jeden z nejběžnějších minerálů magmatických hornin (granity, pegmatity, křemenné diority), metamorfovaných hornin (fylity, svory) i sedimentárních hornin (slepence, pískovce). Běžný je v greisenech, na hydrotermálních žilách, na alpských žilách nebo v rozsypech.

Naleziště: Dolní Bory (záhnědy v pegmatitech), Andělské domky u Žulové (křišťály), Mirošov, Krásné u Šumperka (alpská parageneze), Banská Štiavnica (drůzovitý křemen na hydrotermálních žilách) a řada dalších lokalit.

Použití: využíván v průmyslu pro své optické a piezoelektrické vlastnosti, ve šperkařství

Diagnostické znaky: tvrdost, krystalové tvary

2.4.4. OPÁL

Chemický vzorec: SiO2 . nH2O

Symetrie: amorfní

Forma výskytu: Hroznovité, kulovité nebo hlízovité agregáty, povlaky, žilky.

Fyzikální vlastnosti: T = 5 - 6; H = 2 - 2,2; barva zpravidla šedá nebo bílá, existuje ale i řada nejrůzněji zbarvených odrůd (dřevitý opál, drahý opál a jiné).

Složení a struktura: Zpravidla obsahuje 3 - 12% vody. Mezi tetraedry SiO4 zcela chybí uspořádání na dlouhou vzdálenost.

Vznik a výskyt: Je to nízkoteplotní minerál, který vzniká i v povrchových podmínkách. Vzniká jako sekundární produkt v dutinách a trhlinách řady hornin, nachází se v reziduech hadců nebo je součástí schránek některých živočichů.

Naleziště: Kozákov, Nová Paka (dutiny bazaltů), Křemže, Věžná (rezidua hadců)

 

2.5. Hydroxidy

Tyto minerály mají ve své struktuře hydroxylové skupiny (OH)- nebo vodu. To způsobuje přítomnost mnohem slabších vazeb, než je tomu u oxidů, a proto vykazují mnohem nižší tvrdost a hustotu a jsou zpravidla produktem nejrůznějších alterací a sekundárních přeměn řady minerálů.

2.5.1. DIASPOR

Chemický vzorec: AlO(OH)

Symetrie: rombická, oddělení rombicky dipyramidální

Forma výskytu: Vzácné krystaly bývají tabulkovité podle (010) s plochami dipyramidy a rýhovaného prizmatu, agregáty zpravidla lupenité a stébelnaté.

Fyzikální vlastnosti: T = 6,5 - 7; H = 3,3 - 3,5; barva růžovošedá, modravá nebo zelenavá, lesk perleťový nebo skelný, dokonalá štěpnost podle (010).

Složení a struktura: Atomy Al jsou v oktaedrické koordinaci AlO3(OH)3. Oktaedry jsou vzájemně propojeny do dvojitých řetězců, paralelních s osou c.

Vznik a výskyt: Vzniká při hydrotermálních alteracích hornin bohatých Al, je častou součástí bauxitů nebo Al bohatých jílů.

Naleziště: Dolní Bory, Vernéřov u Aše (pegmatity),

Diagnostické znaky: štěpnost, tvrdost

2.5.2. GOETHIT

Chemický vzorec: FeO(OH)

Symetrie: rombická, oddělení rombicky dipyramidální

Forma výskytu: Krystaly bývají jehličkovité nebo tabulkovité podle (010), někdy rýhované podle vertikály. Agregáty bývají kulovité, ledvinité nebo krápníčkovité, většinou s radiálně paprsčitou stavbou.

Fyzikální vlastnosti: T = 5 - 5,5; H = 4,37; barva červenohnědá nebo žlutohnědá, polokovový lesk, žlutohnědý vryp. Štěpnost podle (010) dokonalá, podle (100) zřetelná.

Složení a struktura: Izomorfně bývá často přítomen Mn. Je izostrukturní s diasporem (obr. 25) a často se vyskytuje společně se svým polymorfem lepidokrokitem.

Vznik a výskyt: Je jednou z hlavních složek limonitu, vzniká přeměnou pyritu a sideritu za normálních teplot a tlaků. Častý je na hydrotermálních žilách jako produkt cementace, nebo se objevuje v konečných fázích pegmatitového procesu.

Naleziště: Příbram (na rudních žilách), Kozákov (sekundární v dutinách bazaltů)

Diagnostické znaky: vryp, forma výskytu

 

2.6. Karbonáty

Základem struktury karbonátů jsou aniontové skupiny (CO3)-2, které mezi sebou navzájem nesdílí kyslíkové atomy. Tvar koordinačního polyedru je planární, trojúhelníkovitý. Vazba mezi uhlíkem a kyslíky je poměrně pevná, ne však tolik jako v CO2. Důležité bezvodé karbonáty spadají do tří strukturních skupin: řada kalcitu, řada aragonitu a řada dolomitu.

2.6.1.. KALCIT

Chemický vzorec: CaCO3

Symetrie: hexagonální, oddělení ditrigonálně skalenoedrické

Forma výskytu: U kalcitu bylo popsáno přes 500 krystalových tvarů a 1500 spojek těchto tvarů. Mezi nejběžnější patří:

  • sloupcovité krystaly s {0001} a {10-10}
  • převládající klenec {01-12}
  • skalenoedr {21-31}

Dvojčatění je u kalcitu zcela běžné a to podle těchto zákonů:

  • podle báze (0001)
  • podle základního klence (10-11)
  • podle záporného nižšího klence (01-12)
  • podle záporného klence (02-21)

Agregáty kalcitu jsou kusové, zrnité, stébelnaté, tvoří oolity, konkrece a krápníky.

Obrázek 16. Krystaly kalcitu horní řada: klenec pozitivní a negativní, prostřední řada: různé spojky klenců, dolní řada zleva skalenoedr, spojka skalenoedru a klence a spojka dvou skalenoedrů (zdroj Ježek, 1932)


Obrázek 17. Dvojčatný srůst kalcitu podle (0001) zdroj Ježek, 1932

Obrázek 18. Dvojčatný srůst kalcitu podle základního klence (zdroj Ježek, 1932)

Fyzikální vlastnosti: T = 3; H = 2,71; barva je bílá, šedá, žlutá, hnědavá, růžová nebo je bezbarvý, lesk skelný, dokonale štěpný podle klence.

Složení a struktura: Ca může být izomorfně zastupováno Fe, Mn nebo Mg (dokonalá izomorfní mísitelnost je za vyšších teplot). Struktura byla popsána výše a platí pro všechny minerály kalcitové řady.

Vznik a výskyt: Velmi rozšířený minerál, vznikající během mnoha nejrůznějších procesů. Může vznikat v magmatickém cyklu - je součástí karbonatitů, je velmi častou hlušinovou výplní hydrotermálních žil nejrůznějších typů, vzniká na termálních pramenech, vzniká přímým srážením z mořské vody, je tedy podstatnou součástí sedimentů (vápence, slínovce) a při metamorfóze je součástí mramorů. Často fosilizuje organické zbytky. Velmi časté je nahrazování kalcitu jinými minerály (pseudomorfózy) např. křemenem, limonitem a naopak - kalcit tvoří pseudomorfózy po aragonitu, barytu, fluoritu a dalších.

Naleziště: Příbram, Stříbro (krystaly na rudních žilách), Černý důl v Krkonoších, Štramberk (krystaly ve vápencích) a mnoho dalších.

Použití: výroba cementu, čiré krystaly se používají jako nikoly

Diagnostické znaky: štěpnost

2.6.2. MAGNESIT

Chemický vzorec: MgCO3

Symetrie: hexagonální, oddělení ditrigonálně skalenoedrické

Forma výskytu: Vzácně tvoří romboedrické nebo podle osy c sloupcovité krystaly, agregáty jsou hrubě až jemně zrnité, křídovité, zemité nebo hrubě vláknité.

Fyzikální vlastnosti: T = 3,5 - 5; H = 3 - 3,2; barva bílá, žlutavá, hnědavá nebo i bezbarvý, lesk skelný až matný, štěpnost dokonalá podle klence.

Složení a struktura: Existuje neomezená mísitelnost se sideritem (FeCO3). Izostrukturní s kalcitem.

Vznik a výskyt: Tvoří hydrotermálně metasomatická tělesa v karbonatických horninách, vzniká při autometamorfóze v hadcích a ultrabazických horninách. Vznikat může i metamorfně.

Naleziště: Věžná, Nová Ves u Oslavan (hadce), Hnúšťa, Jelšava - Slovensko (metasomatická ložiska)

Použití: zdroj Mg pro chemický průmysl

Diagnostické znaky: barva, agregace, štěpnost

2.6.3. SIDERIT

Chemický vzorec: FeCO3

Symetrie: hexagonální, oddělení ditrigonálně skalenoedrické

Forma výskytu: Krystaly romboedrické nebo tence až tlustě tabulkovité, často se zakřivenými hranami a nerovnými plochami. Agregáty kusové hrubozrnné, mohou být i ledvinité a hroznovité s radiálně paprsčitou stavbou nebo oolitické a ve formě konkrecí.

Fyzikální vlastnosti: T = 3,5 - 4; H = 3,96; barva žlutá, světle i tmavě hnědá, černá, lesk skelný, vryp nažloutle bílý, dokonale štěpný podle klence.

Složení a struktura: Neomezeně mísitelný s magnesitem a rodochrozitem (MnCO3). Izostrukturní s kalcitem.

Vznik a výskyt: Je středně nebo nízkoteplotním minerálem. Velký význam má na hydrotermálních žilných ložiscích, kde může tvořit převážnou část hlušiny, tvoří ložiska v karbonatických horninových komplexech, tvoří sedimentární ložiska v bitumenózních a jílových břidlicích nebo se nachází na oceánských ložiscích Fe. Méně častý je v karbonatitech, pegmatitech a greisenech.

Naleziště: Příbram, Kutná Hora, Freiberg - Sasko (hlušina na hydrotermálních žilách), Rudňany, Rožňava (slovenské siderit-sulfidické žíly), Zdice, Nučice (oceánské oolitické rudy)

Použití: zřídka jako surovina Fe

Diagnostické znaky: štěpnost, barva

2.6.4. ARAGONIT

Chemický vzorec: CaCO3

Symetrie: rombická, oddělení rombicky dipyramidální

Forma výskytu: Sloupcovité krystaly (někdy zploštělé podle (010)), jehlicovité krystaly podle osy c. Dvojčatí podle (110) často i cyklicky tak, že vzniká pseudohexagonální symetrie. Agregáty stébelnaté, paprsčité, vřídlovcovité, pizolitické, keříčkovité nebo krápníkovité.

Fyzikální vlastnosti: T = 3,5 - 4; H = 2,94; barva bílá, šedá, žlutá, nazelenalá nebo je bezbarvý, lesk skelný až mastný, štěpnost podle (010) málo zřetelná.

Složení a struktura: Omezeně může na pozici Ca vstupovat Sr a Pb. Třením v achátové misce může kalcit přecházet na aragonit - ten je stabilnější za vyšších tlaků (obr. 32). Struktura je popsána výše.


Obrázek 19. Přibližné pole stability aragonitu a kalcitu v PT diagramu (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Vznik a výskyt: Vzniká za nízkých teplot v připovrchových podmínkách. Objevuje se v pozdních fázích na něktrých hydrotermálních žilách, vzniká během supergenních pochodů na mnoha ložiscích, je běžný produkt vylučování z horkých pramenů (vřídlovec), zvětráváním Ca minerálů v bazaltech nebo se tvoří v jílových sedimentech.

Naleziště: Hřídelec u Nové Paky, Hořenec u Bíliny (v bazaltech), Příbram, Špania Dolina (supergenní zóna ložiska)

Diagnostické znaky: štěpnost, hustota


2.6.5. DOLOMIT

Chemický vzorec: CaMg(CO3)2

Symetrie: hexagonální, oddělení romboedrické

Forma výskytu: Krystaly klencové, sedlovitě prohnuté, zrnité agregáty.

Fyzikální vlastnosti: T = 3,5; H = 2,85; barva šedá, červená nebo hnědá, lesk perleťový nebo skelný, dokonale štěpný podle klence.

Složení a struktura: Poměr Ca : Mg kolísá okolo 1 : 1. Struktura popsána výše.

Vznik a výskyt: Je častým hydrotermálně žilným a metasomatickým nerostem, tvoří hlušinu na rudních žilách, je hlavním minerálem obrovských horninových komplexů (dolomity), vzniká v mocných vrstvách během sedimantárního procesu, méně častý je na pegmatitech a alpských žilách.

Naleziště: Kutná Hora, Příbram (na rudních žilách), Dolomity (Itálie)

Použití: stavební kámen

Diagnostické znaky: rozpustnost v horké HCl, tvar krystalů

2.6.6. MALACHIT

Chemický vzorec: Cu2 CO3 (OH)2

Symetrie: monoklinická, oddělení monoklinicky prizmatické

Forma výskytu: Krystaly sloupcovité nebo jehlicovité, zpravidla zdvojčatělé podle (100). Agregáty ledvinité s vrstevnatou stavbou, krápníky, povlaky nebo výplně.

Fyzikální vlastnosti: T = 3,5 - 4; H = 3,9 - 4,03; barva v různých odstínech zelené, někdy až do černa. Lesk podle formy výskytu skelný až zemitý, dokonale štěpný podle báze, vryp zelený.

Složení a struktura: Základem struktury jsou koordinační oktaedry CuO2(OH)4 a CuO4(OH)2. Ty jsou hranami propojeny do řetězců ve směru osy c. Jednotlivé řetězce jsou pak prostorově provázány pomocí skupin CO3-2.

Vznik a výskyt: Běžný produkt oxidace Cu rud v gosanech nejrůznějších typů ložisek.

Naleziště: Tsumeb (Namíbie), Špania Dolina (Slovensko), Nová Ves u Rýmařova, Borovec u Štěpánova, Ludvíkov u Vrbna

Diagnostické znaky: barva, agregace

2.6.7. AZURIT

Chemický vzorec: Cu3 (CO3)2 (OH)2

Symetrie: monoklinická, oddělení monoklinicky prizmatické

Forma výskytu: Sloupcovité nebo tabulkovité krystaly, agregáty práškovité nebo kůrovité.

Obrázek 20. Krystaly azuritu; c (001), a (100), m (110), u (10-2), l (013), k (111), x (11-2) (zdroj Ježek, 1932)

Fyzikální vlastnosti: T = 3,5 - 4; H = 3,77; barva modrá až černě modrá, vryp modrý. Lesk na krystalech vyšší než na agregátech, štěpnost (100) dokonalá.

Složení a struktura: Ionty Cu jsou v koordinaci se dvěma kyslíky a dvěma hydroxylovými skupinami. Tyto "tetragonální" skupiny jsou propojeny do řetězců podél osy b, které jsou provázány skupinami CO3. Každá OH skupina je sdílena třemi ionty Cu a každý kyslík z CO3 skupiny je vázán na jeden atom Cu.

Vznik a výskyt: Běžný produkt oxidace Cu sulfidických rud, doprovázející malachit.

Naleziště: Špania Dolina, Tsumeb (Namíbie)

Diagnostické znaky: barva, štěpnost

2.7. Sulfáty

Základem struktury sulfátů je malý kationt síry v tetraedrické koordinaci s kyslíky - aniontová skupina (SO4)-2.

2.7.1. BARYT

Chemický vzorec: BaSO4

Symetrie: rombická, oddělení rombicky dipyramidální

Forma výskytu: Krystaly jsou převážně tabulkovité podle báze nebo sloupcovité (rakve) podle osy a, často hojnoploché. Agregáty bývají zrnité.

Obrázek 21. Různé typy krystalů barytu (zdroj Bernard, 1992)

Fyzikální vlastnosti: T = 3 - 3,5; H = 4,5; barva šedá, žlutá, nazelenalá, modrá, červená, lesk na krystalových plochách skelný, jinak matný, dokonale štěpný podle báze, zřetelně štěpný podle (210).

Složení a struktura: Běžně bývá izomorfně přimíšeno Sr nebo Pb, mechanickou nečistotou bývá Fe2O3. Ve struktuře jsou ionty Ba koordinovány s 12 kyslíky, které náleží sedmi různým SO4 aniontovým skupinám (obr. 38).

Vznik a výskyt: Je to běžný středně až nízce teplotní minerál postmagmatického a sedimentárního původu. Běžný je na některých hydrotermálních žilách (asociace fluorit-barytová), je součástí hydrotermálně sedimentárních ložisek (typ kuroko), vzniká i krystalizací z termálních vod, a na řadě typů sedimentárních ložisek (reziduální zvětraliny, evaporitová ložiska nebo ve vápencích).

Naleziště: Příbram, Jihlava, Stříbro, Harrachov, Moldava (hydrotermální žíly), Štěpánovice a Květnice u Tišnova (čočky ve vápencích), Kladno (na trhlinách pelosideritů), Kozákov, Studenec (dutiny bazaltů)

Použití: při těžbě ropy na výplach vrtů, ve stavebniství na RTG absorbující omítky, výroba barev, plnidlo v papírenství a gumárenství

Diagnostické znaky: hustota

2.7.2. ANHYDRIT

Chemický vzorec: CaSO4

Symetrie: rombická, oddělení dipyramidální

Forma výskytu: Izometrické nebo sloupcovité krystaly jsou poměrně vzácné, někdy dvojčatí podle [110]. Agregáty zrnité až celistvé.

Obrázek 22. Krystal anhydritu; a (100), b (010), c (001), r (101), s (011), o (111), n (121), f (131) (zdroj Ježek, 1932)

Fyzikální vlastnosti: T = 3 - 3,5; H = 2,89 - 2,98; bývá bezbarvý, bílý, šedý, namodralý, červený nebo hnědý, lesk perleťový až skelný, dokonale štěpný (010) a (100), dobře štěpný (001).

Složení a struktura: Mívá řadu mechanických příměsí. Ve struktuře jsou ionty Ca koordinovány s osmi kyslíky SO4 aniontových skupin.

Vznik a výskyt: Je naprosto převládající na ložiskách mořských evaporitů, jinde jen podružně (hydrotermální ložiska, dutiny bazaltů).

Naleziště: Bad Ischl - Rakousko, Wieliczka - Polsko, Stassfurt - Německo (sedimentární ložiska), České Hamry (v dutinách vyvřelin)

Použití: cementářský průmysl

Diagnostické znaky: štěpnost


2.7.3. SÁDROVEC

Chemický vzorec: CaSO4 . 2H2O

Symetrie: monoklinická, oddělení monoklinicky prizmatické

Forma výskytu: Je známo asi 70 jednoduchých tvarů krystalů sádrovce, z nichž nejčastější jsou krystaly tabulkovité podle (010), sloupcovité nebo čočkovité. Zcela běžné jsou také srůsty podle (100) tzv. "vlaštovčí ocas" nebo podle (001) tzv. "pařížská dvojčata". Agregáty bývají zrnité, celistvé, vláknité (selenit) nebo lupenité.

Obrázek 23. Krystaly sádrovce (a) a dvojče (b) podle (100); n (111), f (110), b (010), e (001) (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Fyzikální vlastnosti: T = 2; H = 2,32; zpravidla bezbarvý bílý, šedý nebo nažloutlý, lesk skelný na štěpných plochách perleťový. Štěpný velmi dokonale podle (010).

Složení a struktura: Se zvyšující se teplotou (obr. 42) postupně ztrácí vodu (přes bassanit až k anhydritu), zpravidla obsahuje řadu mechanických příměsí. Aniontové skupiny SO4-2 jsou vázány ionty Ca a tvoří vrstvy podle (010). Jednotlivé vrstvy jsou ohraničeny molekulami vody, které udržují mezi vrstvami jen slabé vazební síly. To vysvětluje dokonalou štěpnost; při ztrátě vody dochází k destrukci struktury na g CaSO4.

Vznik a výskyt: Typický minerál sedimentárních a zvětrávacích procesů (evapority, jílové sedimenty, zvětrávací kůry ložisek), méně často vzniká na fumarolách.

Naleziště: Hromnice, Chvaletice (zvětrávání kyzových ložisek), Kateřinky a Kobeřice u Opavy (v sedimentech), v hnědouhelných pánvích

Použití: výroba sádry

Diagnostické znaky: štěpnost, krystalové tvary a srůsty

2.8. Fosfáty

 

Základní jednotkou struktury fosfátů je aniontová skupina (PO4)-3.

2.8.1. APATIT

Chemický vzorec: Ca5 (PO4)3 (F, Cl, OH)

Symetrie: hexagonální, oddělení hexagonálně dipyramidální

Forma výskytu: Krystaly jsou velmi rozmanitých forem - krátce i dlouze sloupcovité, jehlicovité nebo tabulkovité podle báze. Většinou převažuje prizma, báze nebo dipyramida. Agregáty nejčastěji zrnité nebo celistvé, ale i oolitické, vláknité či zemité.

Obrázek 24. Krystaly apatitu; c (0001), m (10-10), a (11-20), x (10-11), s (11-21) (zdroj Ježek, 1932)

Fyzikální vlastnosti: T = 5; H = 3,15 - 3,2; barva šedá, žlutá, zelená, modrá, hnědá někdy i čirý, lesk skelný, nezřetelně štěpný podle báze.

Složení a struktura: Ve struktuře se běžně zastupují F, Cl, (OH) a CO3. Skupina PO4 může být nahrazována SO4 nebo i SiO4. Za vápník nejčastěji substituují Sr a Mn. Ve struktuře apatitu jsou aniontové skupiny propojeny přes ionty Ca ve dvou různých pozicích. V první je Ca v nepravidelné 9-četné koordinaci a v druhé je v nepravidelné 8-četné koordinaci. F, Cl nebo (OH) je v trojčetné planární koordinaci s atomy Ca.

Vznik a výskyt: Běžný akcesorický minerál hornin nejrůznějšího genetického typu. Zcela běžný je v magmatických a metamorfovaných horninách, krystalovaný bývá v pegmatitech a greisenech. Vzácněji se objevuje na hydrotermálních žilách a alpských žilách.

Naleziště: alkalické horniny na poloostrově Kola, Rožná, Dobrá Voda (pegmatity), Horní Slavkov, Krupka (greiseny)

Použití: hnojivo

Diagnostické znaky: barva, krystalové tvary


2.9. Silikáty

Silikáty obecně tvoří drtivou převahu minerálů v horninách zemské kůry a svrchního pláště. Mezi silikáty patří převážná část hlavních horninotvorných minerálů (křemen, živce, amfiboly, pyroxeny, slídy a další). Silikáty jsou v mineralogickém systému velmi rozsáhlou skupinou, která se dále člení na základě struktury. Základem struktury silikátů je tetraedrická skupina SiO4-4, která má schopnost polymerizace, tzn. může vytvářet skupiny, řetězce, sítě nebo celé prostorové mřížky. Běžným jevem ve struktuře řady silikátů je náhrada iontu Si+4 iontem Al+3, což je např. u tektosilikátu 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.

2.9.1 Nesosilikáty

Nesosilikáty lze označit jako silikáty s izolovanými tetraedry SiO4-4, které jsou do prostorové struktury propojeny přes iontové vazby s jinými kationty (nejčastěji Fe, Mg, Ca). 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.

2.9.1.1. Skupina olivínu

Olivín se používá pro 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

Obrázek 25. 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)

Fyzikální vlastnosti: forsterit: T = 6,5; H = 3,2; fayalit: T = 7; H = 4,3; barva běžných olivínů je zelenožlutá nebo zelená, fyalit může být po navětrání až černý, lesk zpravidla skelný, štěpnost podle (010) zřetelná. Většina fyzikálních vlastností se mění se složením.

Složení a struktura: Poměr Fe : Mg kolísá, běžně může vstupovat tefroitová složka (Mn2SiO4). Základem struktury jsou "vrstvy" tetraedrů SiO4, které jsou prostorově spojeny ionty Fe a Mg v oktaedrické koordinaci. Pozicí M1 se zpravidla označují deformované polyedry a jako M2 víceméně pravidelné polyedry. V Ca olivínu (monticellit) vstupuje Ca pouze do M2 pozic a Mg (resp. Fe) do M1 pozic.

Vznik a výskyt: Olivín může být jedním 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: některé odrůdy mají využití ve šperkařství

Diagnostické znaky: barva, tvrdost, parageneze

2.9.1.2. Skupina granátu

Tato 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. Nejběžnější koncové členy jsou uvedeny v tabulce.

řada "pyralspitová" (hlinité granáty)

řada ugranditová (vápenaté granáty)

pyrop

Mg3Al2 Si3O12

grossular

Ca3Al2 Si3O12

almandin

Fe+23Al2 Si3O12

andradit

Ca3Fe+32 Si3O12

spessartin

Mn3Al2 Si3O12

uvarovit

Ca3Cr2 Si3O12

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.

 

 

 

 

Obrázek 26. Nejběžnější krystaly granátu; d (110), n (211), s (321) (zdroj Klein a Hurlbut, 1993)

Fyzikální vlastnosti: Barva a další fyzikální vlastnosti granátů závisí na jejich chemickém složení. T se pohybuje v rozmezí 6,5 - 7,5; H = 3,5 - 4,3. Barva pyropu je zpravidla temně rudá, almandinu červená nebo červenohnědá, spessartinu hnědočervená, grossulár bývá zelený nebo žlutavý, andradit zelenavý nebo hnědavý a uvarovit smaragdově zelený. Lesk je zpravidla skelný až mastný, štěpnost chybí.

Složení a struktura: Obecný vzorec je A3B2 (SiO4)3, kde pozici A obsazují zpravidla dvojmocné prvky (Ca, Mg, Fe, Mn) a pozici B trojmocné prvky (Al, Fe, Cr). Neomezaná mísitelnost je v rámci skupiny "pyralspitové" (pyrop - almandin - spessartin) a pak mezi grosulárem a andraditem. Do struktury může vstupovat i hydroxylová skupina, která nahrazuje Si a vznikají hydrogranáty. Ve struktuře jsou pozice A obsazeny velkými dvojmocnými kationty v osmičetné koordinaci a pozice B menšími trojmocnými kationty v oktaedrické koordinaci. Tetraedrické skupiny hydroxylů (OH)4 mohou substituovat za kyslíky v SiO4 tetraedrech za vzniku hydrogranátů. Základní kostru struktury tvoří tetraedry SiO4 a oktaedry BO6 spojené svými rohy a ve vzniklých dutinách vznikají nepravidelné A pozice s 8-četnou koordinací.

Vznik a výskyt: Granáty s převahou pyropové složky se vyskytují v ultrabazických horninách (peridotity, serpentinity, kimberlity), převážně almandinové granáty jsou typické pro metamorfované horniny (svory, ruly, amfibolity), spessartinové granáty najdeme ve skarnech, Mn ložiscích a pegmatitech, granáty s převahou grosulárové nebo andraditové složky jsou typické pro kontaktní metamorfózu a uvarovitové granáty bývají 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

2.9.1.3. STAUROLIT

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.

Obrázek 27. Krystal staurolitu a dvojčata podle (032) a (232); b (010), m (110), c (001), r (101) (zdroj Ježek, 1932)

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" 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

2.9.2. Sorosilikáty

Sorosilikáty mají ve své struktuře izolované skupiny tetraedrů SiO4, nejčastěji dvojité (obr. 18), spojené vrcholovým kyslíkem do komplexu Si2O7-6.

2.9.2.1. EPIDOT

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.

Obrázek 28. Krystaly epidotu; M (001), T (100), r (-101), l (-201), u (210), e (101), z (110), o (011), n (-111), q (-221) (zdroj Ježek, 1932)

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 (při saussuritizaci plagioklasů), je indexovým minerálem albit-epidotové metamorfní facie. 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

2.9.2.2. VESUVIÁN

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 {110} a {100}, pyramid {101} a pinakoidu {001}, běžné jsou celistvé, zrnité nebo radiálně paprsčité 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).

Naleziště: Žulová, Vápenná, Hazlov, Bludov, Nedvědice (kontaktně metamorfované vápence a skarny)

Diagnostické znaky: tetragonální sloupcovité krystaly

2.9.3. Cyklosilikáty

Cyklosilikáty mají ve své struktuře uzavřené kruhy tetraedrů SiO4, kde poměr Si : O = 1:3. Poměrně vzácné jsou troj- a čtyřčetné kruhy, běžné jsou kruhy z šesti křemíkových tetraedrů (Si6O18)-12.

2.9.3.1. BERYL

Chemický vzorec: Be3Al2 (Si6O18)

Symetrie: hexagonální, oddělení dihexagonálně dipyramidální

Forma výskytu: Krystaly mají tvar dlouhých hexagonálních sloupců s bazálním nebo dipyramidálním zakončením. Méně časté jsou tlustě tabulkovité krystaly podle (0001).

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).

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

2.9.3.2. 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.

Obrázek 29. Různé typy krystalů turmalínu (Klein a Hurlbut, 1993)

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.

Složení a struktura: V celé skupině dochází k rozsáhlým substitucím. Ve struktuře tvoří základ polární 6-četné cykly tetraedrů SiO4. Na cykly je navázána skupina BO3 a oktaedry (Li,Mg,Al)O4(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

2.9.4. Inosilikáty

Základem struktury jsou tetraedry SiO4 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).

2.9.4.1. Skupina pyroxenů

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: XYZ2O6, kde X je obsazováno atomy Na+, Li+, Ca+2, Mg+2, Fe+2 nebo Mn+2 a odpovídá strukturní pozici M2. Y je zastupováno 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).

Názvosloví pyroxenů se odvozuje od koncových členů definovaných v klasifikaci Morimota (1989) s tím, že se uvede jejich procentuelní podíl. Příkladem může být monoklinický pyroxen se složením mezi diopsidem a hedenbergitem, který by se podle trojúhelníkového diagramu CaSiO3 - MgSiO3 - FeSiO3 označil podle zastoupení koncových členů Wo50En25Fs25.

Struktura pyroxenů obsahuje jednoduché dvojčlánkové řetězce Si tetraedrů (motiv [Si2O6]-4 ve směru osy c. Dále jsou přítomny dva typy kationtových pozic označované jako M1 a M2. Pozice M1 je přibližně pravidelně oktaedrická, pozice M2 je nepravidelný polyedr s osmičetnou koordinací. Pozice M1 je koordinována s vrcholovými kyslíky Si tetraedrů (pruh tetraedr - oktaedr - tetraedr) a pozice M2 jsou koordinovány s Si tetraedry a M1 pozicemi. Ve struktuře kosočtverečných pyroxenů jsou kationty ve stejné koordinaci, ale polyedry mají mají jiný stupeň deformace. Většina monoklinických pyroxenů spadá do prostorových grup C2/c a P21/c a rombické pyroxeny do grupy Pbca. Základní buňka rombických pyroxenů je zdvojčatělá buňka monoklinických pyroxenů podle (100).

2.9.4.1.1. ŘADA DIOPSID - HEDENBERGIT

Chemický vzorec: CaMgSi2O6 (diopsid) - CaFeSi2O6 (hedenbergit)

Symetrie: monoklinická, oddělení monoklinicky prizmatické

Forma výskytu: Dlouze i krátce sloupcovité krystaly, radiálně paprsčité a snopkovité agregáty, zrna a zrnité agregáty. Dvojčatí podle (100) a (001).

Obrázek 30. Krystaly diopsidu; a(100), b (010), c (001), m (110), u (111), f (310), y (101) (zdroj Ježek, 1932)

Fyzikální vlastnosti: T = 5 - 6,5; H = 3,3 - 3,6; barva šedozelená až zelenohnědá (podle obsahu Fe), lesk skelný, štěpnost dobrá (110), u některých odrůd odlučnost (100) a (001). Fyzikální vlastnosti odpovídají složení konkrétního pyroxenu.

Složení a struktura: Částečně může vstupovat Na, Al, Mn, Ti nebo Fe+3. Složení se definuje podle trojúhelníkového diagramu Wo - En - Fs (wollastonit, enstatit, ferrosilit).

Vznik a výskyt: 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.

Naleziště: diopsid: Český Krumlov, Nedvědice, Sokolí (mramory), Žulová, Vápenná, Hazlov u chebu (skarny); hedenbergit: Vlastějovice, Líšná (pegmatity), Nedvědice (skarn)

Diagnostické znaky: štěpnost, tvar krystalů, parageneze

2.9.4.1.2. AUGIT

Chemický vzorec: (Ca, Na) (Mg, Fe, Al, Ti) (Si,Al)2O6

Symetrie: monoklinická, oddělení prizmatické

Forma výskytu: Prizmatické krystaly nebo dvojčata, prorostlice nebo polysyntetické srůsty podle (100), (001) a (101). Agregáty zrnité.

Obrázek 31. Krystaly augitu; a (100), b (010), c (001), m (110), p (111), q (11-1), y (101), n (10-2) (zdroj Ježek, 1932)

Fyzikální vlastnosti: T = 5,5 - 6; H = 3,2 - 3,33; barva podle složení zelenočerná až černá, lesk skelný, štěpnost velmi dobrá (110).

Složení a struktura: Augity mívají zpravidla velmi komplikované složení a tvoří nejrůznější přechody mezi koncovými členy (např. eagirinaugit, Ti - augit).

Vznik a výskyt: 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.

Naleziště: Vlčí hora u Černošína, Paškapole u Bořislavi (bazické tufy), ranský masív (gabra), Roztoky nad Labem (alkalické horniny)

Diagnostické znaky: tvar krystalů, barva

2.9.4.2. WOLLASTONIT

Chemický vzorec: CaSiO3

Symetrie: triklinická (polytypy 1T a 7T), oddělení pinakoidální (vzácnější je monoklinický polytyp 2M)

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 a struktura: Zpravidla bývá velmi čistý, může mít malý podíl Fe nebo Mn. Základem struktury jsou jednoduché trojčlánkové řetězce propojené ionty Ca v nepravidelné oktaedrické koordinaci.

Vznik a výskyt: Typický kontaktní minerál erlánů, skarnů nebo mramorů, často tvoří až monominerální horninu. Vzniká reakcí kalcitu a křemene za současného uvolnění CO2.

Naleziště: Žulová, Vápenná, Bludov, Nedvědice (kontaktní horniny)

Použití: ve stavebnictví

Diagnostické znaky: agregace, štěpnost

2.9.4.3. Skupina amfibolů

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 A0-1 B2 CVI5 TIV8 O22 (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 NaB < 0,67 apfu
  • Na-Ca amfiboly (sodno-vápenaté) mají (Ca+Na)B > 1,34 apfu a 0,67 < NaB <1,34 apfu
  • alkalické amfiboly mají NaB > 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.

Struktura amfibolů má za základ dvojité dvojčlánkové řetězce (Si8O22)-12, které jsou protaženy podle osy c. Vedle toho jsou ve struktuře "pásy" různocenných koordinačních polyedrů označovaných A, M4 (B), M3 (Y), M2 (Y) a M1 (Y). Polyedry A mají 10-ti až 12-ti četnou koordinaci s OH skupinami a jsou umístěny v dutinách dvojitých aniontových řetězců. M4 pozice umístěné hned na vnější straně tetraedrických řetězců mají 6-ti až 8 -četnou kordinaci a vstupují do nich především prvky ze vzorcové pozice B. Oktaedry M1, M2 a M3 jsou hranami spojeny do pásů paralelních s osou c a vstupují do nich prvky ze vzorcové pozice C. Pozice M2 jsou koordinovány pouze s kyslíky, pozice M1 a M3 jsou koordinovány se 4 kyslíky a 2 hydroxyly.

Převážná část amfibolů je monoklinická (C2/m, P21/m), jen menší část je rombická (Pnma). Vznik rombické symetrie je způsoben umístěním malých iontů do pozic M1 - M4, kdy výsledek je podobný jako zdvojčatění monoklinické struktury podle (100).

Následující přehled koncových členů amfibolové skupiny je pouze symbolický, vybrány jsou jen skutečně nejčastější typy. Běžně se amfiboly vyskytují jako komplikované směsi koncových členů a s tím souvisí i fyzikální vlastnosti, které se mění se složením.

2.9.4.3.1. TREMOLIT

Chemický vzorec: Ca2Mg5Si8O22(OH)2

Symetrie: monoklinická, oddělení prizmatické

Forma výskytu: Dlouze prizmatické krystaly, jehlicovité, vláknité i zrnité agregáty, častá je forma azbestu.

Fyzikální vlastnosti: T = 5 - 6; H =2,95 - 3,12; barva šedá nebo šedozelená, lesk skelný u azbestů hedvábný, dokonalá štěpnost (110).

Složení a struktura: Nepřetržitá izomorfní řada existuje mezi tremolitem a feroaktinolitem.

Vznik a výskyt: 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.

Naleziště: Chýnov, Český Krumlov (mramory), Věžná (kontaktní zóna pegmatitu)

Diagnostické znaky: parageneze

2.9.4.3.2. OBECNÝ AMFIBOL

Chemický vzorec: složení je zpravidla kombinací pargasitu, tschermakitu, hastingsitu a dalších koncových členů

Symetrie: monoklinická

Forma výskytu: dlouze sloupcovité krystaly, zrnité nebo stébelnaté agregáty

Fyzikální vlastnosti: T = 5 - 6; H = 3 - 3,3; barva tmavě zelená, hnědá, černá, štěpnost dokonalá (110).

Složení a struktura: 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.

Vznik a výskyt: Jedná se o běžné horninotvorné amfiboly přítomné ve vyvřelých (syenity, diority, gabra, hornblendity) a metamorfovaných horninách(amfibolity, ruly).

Naleziště: podle typu horniny

Diagnostické znaky: barva, slupcovitý tvar, štěpnost

2.9.5. Fylosilikáty

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 zpravidla poměrně slabými silami.

Základem vrstev ve fylosilikátech jsou tyto typy rovinných sítí:

  • tetraedrická síť je tvořena tetraedry SiO4, které jsou navzájem propojeny rohy a všechny vrcholové (nevyvázané) kyslíky jsou orientovány na jednu stranu vrstvy
  • dioktaedrická síť je tvořena koordinačními oktaedry, v jejichž středu jsou trojmocné ionty a každá třetí pozice je vakantní. Ve vrcholech oktaedrů jsou nejen kyslíky, ale i OH skupiny a oktaedry jsou propojeny hranami - někdy je tato vrstva označována jako gibbsitová.
  • trioktaedrická síť je tvořena koordinačními oktaedry, v jejichž středu jsou dvojmocné ionty a každá kationtová pozice je obsazena. Kationt je koordinován s kyslíky i OH skupinami. Typ sítě se někdy označuje jako brucitový.

Ve fylosilikátech se mohou tyto vrstvy kombinovat různým způsobem tak, že oktaedrické sítě se váží k vrcholovým kyslíkům Si tetraedrů (obr. 41). 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 s 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.

V klasifikaci fylosilikátů (např. Weaver, 1989) se používá nejrůznějších symbolů pro zjednodušení popisu struktur. Pokud je ve struktuře kombinována jedna tetraedrická a jedna oktaedrická síť je tato vrstva označována jako 1:1 nebo t-o vrstva (t=tetraedrická, o=oktaedrická) (obr. 41). Nesdílená rovina aniontů oktaedrické sítě je tvořena výhradně OH anionty. Je-li ve struktuře jedna oktaedrická síť mezi dvěma tetraedrickými, označujeme ji jako 2:1 nebo t-o-t vrstva (obr. 42). V případě, že by všechny tetraedrické pozice byli obsazeny Si, v dioktaedrických sítích byl pouze Al a v trioktaedrických sítích pouze Mg, potom by jakákoliv výsledná vrstva byla elektroneutrální. V reálných strukturách tato situace většinou nenastává, takže každý komplex (1:1 nebo 2:1) má vždy částečný zbytkový náboj, který umožňuje různé typy vazeb mezi vrstvami (viz výše).

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 totiž 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 . 10-10m.

Jak bylo uvedeno, strukturní výstavba fylosilikátů umožňuje vznik různých typů minerálů, která navíc mají zpravidla několik polytypů. Dále budou blíže popsány jen některé důležitější skupiny minerálů.

2.9.5.1. Jílové minerály

Je to obecné označení pro minerály, 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. Dále jsou uvedeny některé nejdůležitější.

2.9.5.1.1. KAOLINIT

Chemický vzorec: Al4Si4O10(OH)8

Symetrie: triklinická

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. Struktura dioktaedrická 1:1 - tedy tetraedrická Si2O5 síť spojená se sítí gibbsitového typu.

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, Unanov, Karlovarsko

Použití: surovina keramického průmyslu

Diagnostické znaky: plasticita

2.9.5.1.2. ILLIT

Chemický vzorec: (K, H3O+)Al2(Si,Al)4O10(OH)2

Symetrie: monoklinická, několik polytypů

Forma výskytu: velmi jemnozrnné agregáty nebo šupinky

Fyzikální vlastnosti: T = 1 - 2; H = 2,6 - 2,9; barva ve světlých odstínech, dokonalá bazální štěpnost

Složení a struktura: Jedná se o neexpandovatelnou jílovou slídu (někdy označován jako hydromuskovit) s 2:1 vrstevnou strukturou. Vzhledem k muskovitu je draslíkem deficitní, v mezivrstevních prostorech obsahuje H3O+ ionty.

Vznik a výskyt: Je běžnou součástí sedimentů, vzniká přeměno řady minerálů, je přítomen i na hydrotermálních žilách. Bývá součástí kaolinitových ložisek.

2.9.5.2. MASTEK

Chemický vzorec: Mg3 Si4O10(OH)2

Symetrie: triklinická, oddělení prizmatické

Forma výskytu: Tabulkovité, jemně zrnité až celistvé agregáty.

Fyzikální vlastnosti: T = 1; H = 2,7 - 2,8; barva ve světle zelených odstínech, lesk mastný nebo perleťový. Dokonalá štěpnost podle (001).

Složení a struktura: Může obsahovat malé množství Al, Ti a Fe. Struktura typu 2:1 s trioktaedrickou sítí. Vazba mezi vrstvami pouze slabá elektrostatická.

Vznik a výskyt: Je produktem 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

2.9.5.3. Skupina slíd

Slídy jsou fylosilikáty 2:1 s mezivrstevním kationtem, krystalizující v monoklinické symetrii. Mezi jednotlivými koncovými členy je možná omezená iontová substituce.

2.9.5.3.1. MUSKOVIT

Chemický vzorec: KAl2(AlSi3O10)(OH)2

Symetrie: monoklinická, oddělení prizmatické

Forma výskytu: Krystaly jsou tabulkovité nebo šupinkovité, dvojčata podle (001). Agregáty mohou být hvězdicovité nebo pérovité.

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. Ve struktuře je dioktaedrická vrstva, mezivrstevní vzdálenost bývá kolem 10.10-10m. Vyskytuje se v řadě polytypů, z nichž nejčastější je 2M1.

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

2.9.5.3.2. BIOTIT

Chemický vzorec: K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2

Symetrie: monoklinická, oddělení prizmatické

Forma výskytu: Tabulkovité nebo krátce sloupcovité krystaly s pseudohexagonálním průřezem, dvojčatné srůsty podle (001) nebo podle osy [310]. Agregáty zpravidla lupenité nebo masívní.

Fyzikální vlastnosti: T = 2,5 - 3; H = 2,8 - 3,2; barva tmavě hnědá až černá, lesk perleťový, dokonalá bazální štěpnost.

Složení a struktura: Biotit je vlastně označení pro slídu z izomorfní řady flogopit - annit s mírnou převahou hořčíku. Toto složení je běžné ve většině hornin. Z několika existujících polytypů je nejběžnější 1M.

Vznik a výskyt: Jeden z nejběžnějších minerálů vyvřelých hornin (granodiorit, diorit, syenit, pegmatity) a běžný i v metamorfovaných horninách (svor, rula). Zvětráváním se mění na chlority nebo smektity.

Naleziště: Bory, Věžná (pegmatity), Blansko (granodiority),

Diagnostické znaky: barva, štěpnost

2.9.5.3.3. LEPIDOLIT

Chemický vzorec: K(Li,Al)3(AlSi3O10)(OH)2

Symetrie: monoklinická nebo hexagonální

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 a struktura: Složení bývá zpravidla komplikované, do struktury vstupují prvky jako Na, Rb, Cs, F, Cl. Struktura bývá často komplikovanou přechodnou kombinací více typů.

Vznik a výskyt: Prakticky výhradně je vázán na speciální typy Li pegmatitů.

Naleziště: Rožná (typová lokalita), Dobrá Voda, Nová Ves (pegmatity)

Použití: surovina Li

Diagnostické znaky: barva, parageneze

2.9.6. Tektosilikáty

Více jak polovina minerálů tvořících zemskou kůru má strukturu z prostorově propojených tetraedrů SiO4. V této struktuře je každý kyslík propojuje dva tetraedry a poměr Si:O = 1:2. Výsledkem je poměrně pevná a stabilní struktura. Pokud jsou ve struktuře pouze tetraedry SiO4 je celková struktura elektricky neutrální a jedná se o minerál ze skupiny SiO2. Ostatní tektosilikáty mají ve struktuře i jiné ionty, nejčastěji Na, Ca, Mg nebo Fe. Aby tyto ionty mohly vůbec do struktury vstoupit, musí být část Si+4 iontů v tetraedrických pozicích nahrazena jiným iontem, zpravidla to bývá Al+3. Vznikne tak nedostatek kladného náboje, který je vyrovnán vstupem výše uvedených kationtů do struktury.

2.9.6.1. Skupina živců

Složení minerálů této skupiny lze vyjádřit pomocí trojúhelníkového diagramu ortoklas (KAlSi3O8) - albit (NaAlSi3O8) - anortit (CaAl2Si2O8). Členy v řadě albit - ortoklas se označují jako alkalické živce, členy řady albit - anortit jako plagioklasy. Mimo tyto řady existuje ještě barnatý živec celsian (BaAl2Si2O8). Živce jsou charakterizovány nejen svým složením (podíl koncových členů Or, Ab a An), ale 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).

Struktura živců je založena na prostorové síti SiO4 tetraedrů, která jsou v některých pozicích nahrazovány tetraedry AlO4, čímž je umožněn vstup dalších prvků do struktury (Na, K, Ca, Ba). Při vstupu pouze jednomocných prvků musí být nahrazena 1/4 tetraedrů SiO4 tetraedrem AlO4, při vstupu pouze dvojmocných prvků musí být nahrazena polovina Si tetraedrů. Tetraedrické pozice ve struktuře živců se označují jako T1 a T2 a ionty alkalických kovů obsazují speciální dutiny v 9-četné koordinaci. Tetraedrické skupiny vytvářejí 4-četné kruhy propojené do dvojitých prostorových "řetězců" ve směru osy a.

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: Na1-xCax (Si3-x Al1+x O8).

2.9.6.1.1. MIKROKLIN

Chemický vzorec: KAlSi3O8

Symetrie: triklinická

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 červené, také bezbarvý, lesk skelný. Štěpnost dokonalá podle (001) a dobrá (010), svírají úhel téměř 90°.

Složení a struktura: Běžná je nepatrná přítomnost Na. Nízký mikroklin (100% triklinita) vykazuje maximální uspořádání Al - Si ve své struktuře (Al obsazuje zcela speciální pozice). Se zvyšující se teplotou (high - vysoký mikroklin) vzrůstá neuspořádanost Al - Si a struktura se může transformovat až na sanidin.

Vznik a výskyt: Je poměrně běžným horninotvorným minerálem žul, rul, zelených břidlic a pegmatitů.

Naleziště: Vernéřov, Otov, Meclov (pegmatity), Měděnec (ortoruly)

Použití: keramický průmysl

Diagnostické znaky: mikroklinové mřížkování, štěpnost

2.9.6.1.2. ORTOKLAS

Chemický vzorec: KAlSi3O8

Symetrie: monoklinická, oddělení prizmatické

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.

Obrázek 32. Krystaly ortoklasu (zdroj Ježek, 1932)

Obrázek 33. Karlovarské dvojče ortoklasu levé a pravé (zdroj Ježek, 1932)

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.

Naleziště: Dolní Bory, Meclov, Otov (pegmatity), třebíčský masív (syenity), Karlovy Vary, Loket (dvojčata v žulách)

Použití: keramický průmysl

Diagnostické znaky: barva, štěpnost

2.9.6.1.4. Plagioklasová řada

Chemický vzorec: albit (NaAlSi3O8) - anortit (CaAl2Si2O8);

složení jednotlivých členů podle přítomnost anortitové složky: albit - An0-10, oligoklas - An10-30, andezín - An30-50, labradorit - An50-70, bytownit - An70-90 a anortit - An90-100.

Symetrie: triklinická

Forma výskytu: Krystaly zpravidla zdvojčatělé podle karlovarského, manebašského, bevanského, periklinového nebo albitového zákona, agragáty 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. Nízký albit je izostrukturní s nízkým mikroklinem.

Vznik a výskyt: Jedná se o běžné horninotvorné minerály vyvřelých (gabro, bazalt, diorit) a metamorfovaných (amfibolit, rula) hornin.

Naleziště: téměř všude

Použití: keramický průmysl

Diagnostické znaky: štěpnost

2.9.6.2. NEFELÍN

Chemický vzorec: (Na,K)AlSiO4

Symetrie: hexagonální, oddělení hexagonálně pyramidální

Forma výskytu: Krystaly prizmatické, ukončené bází, 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 a struktura: 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

2.9.6.1. NATROLIT

Chemický vzorec: Na2Al2Si3O10 . 2H2O

Symetrie: rombická, oddělení rombicky pyramidální

Forma výskytu: Dlouze sloupcovité nebo jehličkovité krystaly chudé na plochy, často zdvojčatělé podle (110), 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, kdy síť Si - Al - O tvoří převažující řetězce ve směru osy c a jsou laterálně propojeny vrcholovými kyslíky. Sodík je mezi řetězci koordinováno se 4 kyslíky a 2 molekulami vody.

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

 

Odborné publikace nakladatelství Grada
Reklama Ranky:
D