osnovi mineralogije (h-120-b) -...

OSNOVI MINERALOGIJE (H-120-B)šk. 2017/2018

OAS, izborni, 4 ESPB, 2+1+0+0

Predmetni nastavnik: Doc. dr Nenad S. Krstić

Niš, 2017

Predavanje: 9

SILIKATI

1. Nezosilikate

2. Sorosilikate

3. Ciklosilikate

4. Inosilikate

5. Filosilikate

6. Tektosilikate

2

Prema načinu vezivanja SiO44- strukturne jedinice, ovi

minerali se dele na:

75% litosfere – silikatni minerali

28% Zemlje Si

90% Zemljine kore Si-minerali

Raspoznavanje lako prema fizičkim osobinama:

bez karakteristične boje

nemaju metalni sjaj

imaju izrazitu, visoku tvrdoću3

Sastavni su deo magmatskih stena nastalih na povišenojtemperaturi i pritiscima – bezvodni silikati guste strukture:

KVARC, FELDSPATI I LISKUNI

U uslovima nastajanja metamorfnih stena nastale su serijehidratisanih silikata manje guste strukture:

SERPENTINI, TALK, ...

U uslovima postanka sedimentnih stena zbog delovanja CO2koji razara silikate, nema silikata, već samo proizvodanjihovog raspadanja koji su hidratisani:

GLINE – TIPIČAN PREDSTAVNIK4

Osnovna strukturna jedinica [SiO4]4- - tetraedar Povezivanje samo preko vrhova Td Tip veze: kovalentna Si─O

5

Mogući načini povezivanja osnovnih strukturnih jedinica

6

NEZOSILIKATI

• nezo (grčki) - ostrvo

• izolovani SiO4 - Td

• za O vezani M2+

• velika specifična

težina

• velika tvrdoća

• veliki indeks

prelamanja svetlosti

•SiO44- grupe su međusobno

nezavisne povezane sakatjonima

7

Najznačajniji nezosilikati:

1. Olivini – izomorfna smeša forsterita (Mg2SiO4) i fajalita(Fe2SiO4).

Pirogeni minerali nastali iz magmatskog rastopa (visokatemp.).

8

2. Granati – X3Y2(SiO4)3

Skup minerala promenjljivog sastava X = M2+ (Ca, Mg, Fe, Mn), Y = M3+ (Al, Cr, Fe)

Kristališu teseralno, često u lepim pravilnim kristalima;tvrdoća 6,5-7,5; primese ih boje.

Metamorfni minerali, ređe magmatskim; poludragokamenje.

Češki granat – crveni prozračni, drago kamenje za nakit. Zbog visoke tvrdoće brusni materijal (Bukulja, Kopaonik)

9

10

11

12

Topaz – alumosilikatni mineral Al2SiO4(OH,F)2 Neki topazi kvaliteta dragog kamenja, koji se uglavnom

javljaju u granitima i pegmatitima, veoma su krupni i teževiše kilograma.

Najveći su bezbojni ili bledo-plavi, a najvredniji u smislucene po karatu zlatno-žuti carski topazi i ružičasti (obevrste nalaze se u Brazilu).

13

Cirkon Nazvani po arapskoj reči “zargun” koja označava skarletnu

i zlatastu boju, dragulji ovih boja – uz zelen i mrkevarijetete – korišćeni su vekovima u indijskom juvelirstvu.

Kada se prozračni kamen prereže i ispolira, pokazuje sjaj iplamsavost slično dijamantu, ali je mekši i lakše se lomi.

14

SOROSILIKATI [soros–gomila (grčki)]

Dva Td međusobno povezana preko zajedničkog kiseonika Sporedni minerali u stenama (epidot, hemimorfit idr.).

15

CIKLOSILIKATI [kiklos-krug (grčki)]

Povezani prekozajedničkih O(3, 4 ili 6) uzatvorenomprstenu.Primer: [Si3O9]6-,[Si4O12]8- 16

Epidoti – Ca – Al – Fe – silikat sa H2O

Prilep – prirodni kristal veličine oko 1m

17

Beril – Al – silikat Be; Be3Al2Si6O18 (najznačajnijiciklosilikat)

Heksagonalno kristališe, nekad i vrlo pravilnih kristala.

Drago kamenje: smaragd (zeleni), akvamarin (plavi).

Pegmatiti Bukulje, Cera, Bujanovca sadrže beril.

Primena:

ruda berilijuma, važnog elementa za legure potrebne u

svemirskim tehnikama

Prozori za izlaz Rentgenskih zraka

18

19

20

Turmalin – niz minerala složenog sastava

(Na, Ca) (Li, Mg, Al)3 (Al, Fe, Mn)6 (OH)6 (BO3)3Si6O18

Sa sadržajem Ca, Na, K, Be, Li, Ti, H2O – pneumatolitski

minerali

Ruda bora

Sirovina u proizvodnji nakita

Materijal za elektronsku opremu-polaroid za dobijanje

linearno polarizovane svetlosti

21

Turmalin – pokazuje najširi spektar boja među dragimkamenjem, a neke individue se višebojne

22

INOSILIKATI

Minerali različitog sastava

Slične morfološke građe

Sličnih optičkih osobina i cepljivosti

Izgrađeni od dugih jednostrukih ili dvostrukih lanaca

23

24

Pirokseni (bez H2O) amfiboli (sa H2O)dvostruki lanci

Značajni petrološki mineralivelika mogućnost

izmene jonaCaMgSi2O6 XYSi2O6 Ca2Mg5(OH)2Si8O22

X=Ca, Mg, Na, K; Y=Mg, Fe, Al (Na, K) (Mg, Fe, Al)

vlaknasti azbesti

25

26

27

FILOSILIKATI [phyllon-list (grčki)]

Dvoslojni i troslojni paketi se međusobno vezuju Van der

Walsovim silama

Minerali slojevite rešetke kod kojih su SiO4-Td međusobno

vezani preko 3O u beskonačni sloj kao saće, četvrti

kiseonik vezuje katjone ili OH- jone i tako povezuje

slojeve

28

Spoljašnji oblici minerala:

Pločasti

Ljuspasti

Listasti

Dvoslojni i troslojni paketi se međusobno vezuju Van der

Walsovim silama

29

FILOSILIKATI – veliki broj minerala koji imaju slojevetetraedarskog SiO4 u strukturi.

Filos (grčki) – list

Savršena cepljivost

Raspored Td-SiO4 – tetragonalan (apofiliti) i

heksagonalan i pseudoheksagonalan (liskuni)

Filosilikati sa lisnatom strukturom:svaki Td-SiO4 ima po 1 slobodan O sa iste strane, tako da seslojevi povezuju preko katjona koji reaguju sa O.

30

31

32

1. Talk – Mg3(OH)2(Si2O5) – Mg – veza između slojeva

Sedefasto sjajan

Savršeno cepljiv

Tvrdoća 1

Nastaje metamorfno ili hidrotermalnom izmenom olivina i

drugih Mg i Al – silikata.

Upotreba: kozmetička industrija i medicina.

33

2. Liskuni – 4% u građi Zemlje

U magmatskim, metamorfnim i nekim sedimentnim

stenama.

Hidratisani Al – silikati K, Na, Mg ili Fe.

Muskovit, biotit

(K(Al2SiO3O10)(OH)2)34

3. Minerali glina

Produkti transformacije primarnih magmatskih Al-silikata

Mogu nastati i u hidrotermalnom procesu

Hidratisani Al-silikati u obliku sitnozrnih agregata

Najizrazitiji predstavnici:

kaolinit (čist Al-silikat sa vodom) – Al2Si2O5(OH),

montmorijonit (hidratisani Al-silikat) Al2Si4O10(OH)2 ꞏ H2O.

35

U strukturi kaolinita joni Si i Al u kristalnoj rešetki gradenaizmenične slojeve; rastojanje između njih je malo tako dane ulaze strani joni ili H2O i zato je kaolinit čist i ne bubri udodiru sa vlagom iz vazduha.

Nastaje transformacijom Al-silikata pod uticajem hladnihili toplih rastvora.

Bele boje

Ljuspast

Tvrdoće 1-2

Sirovina za porcelan

Aranđelovac, Bujanovac 36

37

38

Montmorijonit – ima troslojnu rešetku; između slojeva od

SiO4 – Td nalazi se sloj u kome su ugrađeni joni Al3+, Mg2+ i

Fe3+; rastojanje između slojeva je veće nego kod kaolinita i

između se ugrađuju joni većeg r, K+ ili H2O → higroskopan je

(3 puta povećava zapreminu).

Nastaje površinskim raspadanjem Al – silikata ili

hidrotermalno na niskim temperaturama.

Hlorit – Al – silikati Mg i Fe x H2O39

Montmorilonit (Belo Polje, Crna Gora)

Kaolinit (Ćirikovac, Srbija) (levo);Talk (Tetovo, Makedonija) (desno)

Muskovit (Makedonija)

Biotit (Fassa, Italija) (levo);Macino zlato (Kola, Rusija) (desno)

5. Serpentin – hidratisani Mg-silikat, do 30% ugrađeno Fe

umesto Mg. Nastaje hidatogeno, metamorfne stene-serpentini.

Azbesti su iz te grupe.

Serpentinski azbest (Čabar na Ibru, Srbija)Hrizotil

(Dobro Pole, Makedonija)

TEKTOSILIKATI

Prostorna rešetka SiO4 –Td međusobno vezanipreko O, Al često zameniSi pa slobodne valencevezuju joni metala M+ iM2+, odnos Al:Si=1:3 do2:2

Najrasprostranjeniji minerali litosfere, čine oko 60% maseZemljine kore, najznačajniji minerali svih magmatskih ivećine metamorfnih stena

43

TEKTOSILIKATI

1. KVARC – SiO2, iako oksid, prema unutrašnjoj strukturi jetektosilikat.Jedan od najvažnijih petrogenih minerala, ima ga u svimvrstama stena.

Postanak:

Pegmatitski

Pneumatolitski

Hidrotermalno (kvarc i kalcedon)

Magmatski (ređe)

Vulkanski (kristobalit uz andezite i dr.) 44

Osobine:

Kristališe romboedarski

Idiohromatski je bezbojan – gorski kristal

(žuti – citrin, ljubičasti – ametist, crni – morin)

Tvrdoća 7

Rastvoran u HF

Pod pritiskom menja električne osobine (piezoelektricitet)

Pravilni kristali se prim u optičkoj i elektronskoj ind.

Sirovina u proizvodnji stakla

U izradi nakita 45

Kvarc Kvarc gorski kristal Kvarc

Kvarc Kvarc Kalcedon

Grupe kvarca

46

Tridimit

Polimorfni oblici SiO2

Plemeniti opal (Australija)

KristobalitOdnos između α-kvarca i β-

kvarca

47

Komad neobrađenoggorskog kristala (kvarc)

Polirani gorski kristala (kvarc)

Ametist Ružičasti kvarc48

2. Opal (amorfni – SiO2 ꞏ nH2O) i kalcedon (kriptokristalnestrukture)

Opal-plemeniti kamen

Stensko poreklo opalaVećina opala nastala je krozduge periode vremena usedimentnim stenama

Kopanje opala u Australiji

Primeri opala 49

3. Feldspati – najrasprostranjeniji minerali litosfere, izgrađuju60% magmatskih stena, 30% metamorfnih stena i 10%sedimentnih stena. Alumosilikati Na i K, Ca. Najznačajniji prdstavnici: Sinadin, ortoklas, mikroklin, plagioklasi

Prstenovi formirani odčetiri SiO4 grupe Lanci

Shema strukture feldspata Struktura ortoklasa Ortoklas

50

4. Feldspatoidi – alumosilikati K, Na, Ca, ali sa manje SiO2od feldspata.

Leucin, nefelin

51

ZEOLITI – Al – silikati Na, Ca, ređe Ba, Sr i K

Nastali hidrotermalno – hidratogeno u šupljinama magmatskihstena iz feldspata i feldspatoida. Imaju vodu u kristalnojrešetci koja isparava, kada se apsorbuje bubre i značajnopovećavaju zapreminu.

Primenjuju se za: Pročišćavanje radioaktivnog otpada (rezistentni na

radioaktivni raspad)

Čišćenje dimnih gasova (SO2)

Prečišćavanje otpadnih voda

Odstranjivanje mulja sa vodene površine52

53

54

11. Silikatni minerali

1. Podela silikatnih minerala

2. Najznačajniji predstavnici klasa silikata

3. Minerali glina

4. Kvarc

5. Opal