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