hlavní stránka | obsah | učebnice | mapa webu | o autorech | rejstřík |
7.5.1 Oxidy s tetraedrickou
strukturou
7.5.2 Oxidy s oktaedrickou
strukturou
7.5.3 Oxidy s kombinovanou tetraedrickou – oktaedrickou strukturou
7.5.4 Oxidy s kubickou
strukturou
7.5.5 Oxidy s jiným
uspořádáním struktury
7.5.6.1 Gibbsit
(hydrargillit)
Oxidy
jsou sloučeniny kyslíku s prvky kovovými i nekovovými. Tvoří
skupinu minerálů s relativně vysokou tvrdostí a hustotou a vyskytují
se často jako akcesorické minerály s vysokou odolností a schopností přecházet
do klastických sedimentů. Chemické vazby v oxidech mají převážně
iontový charakter. Struktury
oxidů si můžeme zjednodušeně představit jako nejtěsnější uspořádání
poměrně velkých aniontů O2- a kationty obsazují různé typy
dutiny v této aniontové kostře. Mezi
oxidy je řada minerálů, které mají obrovský ekonomický význam pro získávání
Fe, Cr, U, Sn, Ti a dalších prvků.
Ke
skupině oxidů jsou řazeny také přírodní hydroxidy a oxi-hydroxidy, např.
FeO(OH).
Starší
učebnice (např. Slavík a kol. 1974) třídí oxidy podle rostoucího podílu
kyslíku ve vzorci. Dnes se většinou používá přirozenější
krystalochemická klasifikace, založená na koordinaci kationtu. Podle těchto
kritérií dělíme oxidy do následujících skupin:
oxidy
s tetraedrickou strukturou
oxidy
s oktaedrickou strukturou
oxidy
s kombinovanou tetraedrickou – oktaedrickou strukturou
oxidy
s kubickou strukturou
oxidy
s jiným uspořádáním struktury
Hlavními
zástupci této skupiny jsou minerály se složením SiO2, které
jsou někdy v systému řazeny do skupiny tektosilikátů. Základ jejich
struktury tvoří koordinační tetraedry SiO4 (obrázek
75-1), které jsou vzájemně propojeny přes anionty kyslíku do trojrozměrné
struktury. Minerály skupiny SiO2 se vyskytují v několika
polymorfních modifikacích, v závislosti na teplotě a tlaku při jejich
krystalizaci (obrázek 75-2). Jedinou výjimkou z celé
skupiny minerálů uvedeného složení je stišovit, jehož struktura je oktaedrická.
Polymorfie
ve skupině SiO2 je poměrně rozsáhlá, v běžných podmínkách
se nejčastěji setkáme s nízkým křemenem, nízkým tridymitem a nízkým
cristobalitem. Ostatní polymorfní modifikace jsou stabilní za vyšších
teplot (b-polymorfy
např. vyšší křemen, vyšší tridymit a vyšší cristobalit) nebo vznikají
za vysokých tlaků (coesit a stišovit). Do skupiny řadíme i amorfní
mineraloidy opál a lechatelierit.
Za
normálního tlaku (101 kPa) dochází se vzrůstem teploty k následujícím
přeměnám: a
(nižší) křemen se mění při 573° C na b
(vyšší) křemen, ten při 870° C přechází na vyšší tridymit a při
1470° C na vyšší cristobalit.
Jako
křemen se označují dvě polymorfní modifikace SiO2:
křemen
nižší (a
křemen) – trigonálně trapezoedrický
křemen
vyšší (b
křemen) – hexagonálně trapezoedrický
Teplota
fázového přechodu obou modifikací je 573o C za normálního
atmosférického tlaku. Složení zpravidla odpovídá teoretickému vzorci SiO2,
příměsi mívají heterogenní charakter.
Symetrie
a-křemene
je trigonální (oddělení trigonálně trapezoedrické). Symetrie struktury
odpovídá prostorové grupě P3121 (pravotočivá forma) nebo P3221
(levotočivá forma). Ve struktuře
křemene jsou tetraedry SiO4 spojeny svými vrcholy do systému šroubovic
(obrázek 75-3) se stejným smyslem otáčení
(vpravo nebo vlevo podle prostorové grupy). Osy těchto šroubovic odpovídají
trojčetným (nižší křemen) nebo šestičetným (vyšší křemen) šroubovým
osám, které jsou paralelní s c (obrázky 75-4
a 75-5). Mřížkové
parametry: a = 4,9133; c = 5,4053; Z = 3. Práškový RTG difrakční záznam nízkého
křemene je na obrázku 75-6.
Symetrie
b-křemene
je hexagonální (oddělení hexagonálně trapezoedrické). Symetrie struktury
odpovídá prostorové grupě P6222 (pravotočivá forma) nebo P6422
(levotočivá forma). Mřížkové parametry: a = 5,002; c = 5,454; Z = 3. Práškový
RTG difrakční záznam je na obrázku 75-7.
Křemen
vytváří nejčastěji krátce až dlouze sloupcovité krystaly (obrázek
75-8). Běžnými
plochami na krystalech a-křemene
jsou základní prizma {10-10}, základní klence {10-11}, {01-11} a plochy trigonálního
trapezoedru, které umožňují určit pravou a levou formu (obrázek
78-9). Plochy základního prizmatu bývají často horizontálně rýhované
(obrázek 75-10). Plochy kladného klence bývají
lesklejší, plochy záporného klence matnější. Krystalových tvarů byla
popsána celá řada (obrázky 75-11 a 75-12),
zřídka jsou krystaly hojnoploché, přítomnost báze svědčí o nízkých
teplotách vzniku. Dvojčatné srůsty se řídí podle tří zákonů:
dauphinéský
zákon (též alpský) je srůstání pravého křemene s pravým nebo levého
s levým podle dvojčatné osy c (obrázek
75-13). To se projeví švem v prizmatické ploše a zdvojením ploch
trigonálního trapezoedru střídavě v protilehlých rozích hranolu.
brazilský
zákon je srůstání levého a pravého křemene (obrázek
75-14) podle roviny (11-20). Dojde k zdvojnásobení ploch trigonálního
trapezoedru vždy v podélné souměrnosti určité prizmatické plochy.
japonský
zákon je srůst podle roviny (11-22). Osy c srůstajících jedinců
svírají úhel 84°33´ (obrázek 75-15).
Krystaly
b-křemene
představují většinou jednoduché spojky hexagonálního prizmatu a hexagonální
dipyramidy (obrázek 75-16). Agregáty
křemene bývají kusové (obrázky 75-17 a 75-18),
zrnité, vláknité nebo stébelnaté s radiálně paprsčitou stavbou.
Fyzikální
vlastnosti: T = 7; H = 2,65. Barva křemene je velmi proměnlivá – od čirých
krystalů (foto 75-19) přes šedé (obrázek
75-20) po temně černé agregáty. Často se vyčleňují např. tyto
barevné variety:
citrín
- žlutý křemen
záhněda
- hnědý nebo kouřový křemen
morion
- černý křemen
mléčný
křemen - bílý křemen zakalený vzduchovými bublinkami (obrázek
75-17)
křišťál
- čirý křemen (obrázek 75-19)
růženín
- růžový křemen (obrázek 75-18)
železitý
křemen - červený křemen zabarvený šupinkami hematitu.
Běžný křemen je
nejčastěji bílý, případně šedý – poloprůhledný (obrázek
75-20). Lesk je zpravidla skelný
(obrázek 75-23), lom lasturnatý, není štěpný. Velmi důležité jsou optické
vlastnosti křemene. Vzhledem k polaritě osy c jeví piezolelektrické
vlastnosti. Křemen existuje také v mikrokristalických varietách, z nichž
nejznámější jsou chalcedon (obrázek 75-24),
achát (obrázek 75-25) a jaspis.
Zastoupení
křemene v zemské kůře je značné a jeho geneze je velmi rozmanitá. Křemen
je podstatným horninotvorným minerálem kyselých magmatitů (granit, granodiorit,
ryolit, pegmatity), metamorfitů (fylity, svory, ruly, granulity, kvarcity) i
klastických sedimentů (písky, pískovce,
droby, slepence).
Křemen
má značný průmyslový význam jako sklářská surovina (sklářské písky
– ložisko Střeleč pod Troskami). Krystaly křišťálu se využívají pro
výrobu optických segmentů přístrojů. Pro tyto účely se dnes monokrystaly
křemene vyrábějí synteticky. Zbarvené odrůdy křemene jsou polodrahokamy.
V rámci různých hornin je křemen využíván ve stavebnictví.
Důležitými
diagnostickými znaky je tvrdost, skelný lesk a variabilita zbarvení.
Složení
odpovídá vzorci SiO2, přítomno může být nepatrné množství
izomorfního Al a Na.
Vyšší
tridymit má hexagonální symetrii (prostorová grupa P63/mmc), nižší
tridymit je monoklinický nebo rombický. Ve
struktuře jsou tetraedry uspořádány do „vrstev“ podle (0001) a střídavě
otočené vrcholy tetraedrů propojují vrstvy prostorově (obrázek
75-26). Mřížkové
parametry vyššího tridymitu: a = 5,046; c = 8,236; Z = 4. Práškový RTG
difrakční záznam tridymitu je na obrázku 75-27.
Tridymit
tvoří
drobné hexagonální tabulky (obrázek 75-28),
zpravidla trojčatně srostlé (obrázek 75-29).
Agregáty bývají radiálně paprsčité. Běžné jsou paramorfózy a-tridymitu
po b-tridymitu.
Fyzikální
vlastnosti: T = 6,5 - 7; H = 2,3. Bývá mléčně zakalený výjimečně čirý,
lesk skelný, štěpný je podle
báze a prizmatu.
Je
to minerál typický pro výlevné hornin bohaté Si (ryolity, latity), např.
Mariánská hora v Ústí nad Labem, Komňa.
Důležitým
diagnostickým znakem je
tvar krystalů.
Složení
odpovídá vzorci SiO2, přítomno může být nepatrné množství
izomorfního Al a Na.
Vyšší
cristobalit je kubický (prostorová grupa Fd3m), nižší cristobalit má
tetragonální symetrii (oddělení tetragonálně trapezoedrické, prostorová
grupa P41212 nebo P43212). Vyšší
cristobalit je stabilní od 1470° C po bod tání (1728° C). Ve
struktuře jsou těsně uspořádány vrstvy tetraedrů SiO4 podle
(111) – obrázek 75-30. Mřížkové
parametry nižšího cristobalitu: a = 4,7932; c = 6,9236; Z = 4. Práškový
RTG difrakční záznam je na obrázku 75-31.
Tvoří
dipyramidální krystaly nebo kuličkovité agregáty.
Fyzikální
vlastnosti: T = 6,5; H = 2,27. Je bezbarvý nebo bílý, vykazuje skelný lesk.
Vyskytuje
se ve výlevných Si bohatých horninách (Nezdenice).
Teoretické
složení se vyjadřuje vzorcem SiO2 . nH2O. Zpravidla
obsahuje 3 – 12 % vody.
Struktura nemá uspořádání stavebních jednotek (tetraedrů SiO4) na dlouhou vzdálenost, takže opál je fáze amorfní. Práškový RTG difrakční záznam je na obrázku 75-32.
Obvykle
tvoří hroznovité, kulovité
nebo hlízovité agregáty, povlaky nebo žilky.
Fyzikální
vlastnosti:
T = 5 - 6, H = 2 - 2,2.
Barva je zpravidla šedá nebo bílá (obrázek 75-33),
existuje ale i řada nejrůzněji zbarvených odrůd (obrázek
75-34) – dřevitý opál, drahý opál a jiné.
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. Mezi nejznámější
naleziště patří Kozákov, Nová Paka (dutiny andezitů), Křemže,
Věžná (rezidua hadců), Dubník, Herlany (Slovensko – na trhlinách v andezitech).
Jako
chalcedon se označuje mikrokrystalická varieta křemene (obrázek
75-24). Tvoří agregátní mikrostruktury, složené z submikroskopických
vláken, zrn a tyčinek, práškový RTG difrakční záznam odpovídá křemeni.
Vyskytuje
se společně s křemenem ve varietách, které se označují jako achát (obrázek
75-25), jaspis, onyx nebo karneol. Nejznámější naleziště jsou v dutinách
permských andezitů (melafyrů) v podkrkonoší (Kozákov, Stará Paka).
Do
této kategorie patří skupiny izostrukturních minerálů hematit, korund a
ilmenit nebo rutil a kasiterit.
Zpravidla
bývá čistý a odpovídá teoretickému vzorci Al2O3,
pouze drahokamové odrůdy obsahují malá množství příměsí Cr, Fe nebo
Ti, které způsobují jejich typickou barvu.
Symetrie je trigonální (oddělení trigonálně skalenoedrické). Základem struktury (obrázek 75-35) je nejtěsnější hexagonální uspořádání kyslíkových atomů s ionty Al v dutinách s oktaedrickou koordinací. Z těchto dutin jsou obsazeny pouze 2/3 a zbytek je vakantní, takže je zachována celková elektrická neutralita struktury. Ve vertikálním uspořádání sdílí každý oktaedr plochu s oktaedrem přilehlé „vrstvy“. Kationty ve sdílených oktaedrech mají tendenci vzdalovat se ze své pozice směrem od sdílené ploch (vlivem vzájemných odpudivých sil). Mřížkové parametry: a = 4,751; c = 12,97; Z = 6. Práškový RTG difrakční záznam korundu je na obrázku 75-36.
Krystaly
jsou dlouze sloupcovité nebo soudečkovité s bází a převažujícím
prizmatem nebo s příkrými pyramidálními nebo skalenoedrickými
plochami (obrázek 75-37), mohou být i klencového
typu (obrázek 75-38). Hrany krystalů bývají
velmi často zaoblené (obrázek 75-39). Běžněji
se vyskytuje ve formě jednotlivých zrn (obrázek
75-40), zrnitých agregátů („smirek“) nebo valounů.
Fyzikální
vlastnosti: T = 9; H = 4 - 4,1. Barva „běžného“ korundu je šedá,
bílá, hnědavá nebo nažloutlá, z drahokamových odrůd má rubín červenou
barvu, safír modrou, zlatý safír žlutou a leukosafír je bezbarvý. Korund
má skelný lesk, je dělitelný podle
báze, někdy velmi zřetelně. Důležité jsou jeho optické
vlastnosti.
Korund
je minerál typický pro asociace s vysokým podílem hliníku a relativně
nízkým podílem SiO2. Může být akcesorií v některých
granitických horninách a pegmatitech
(Dolní
Bory u Velkého Meziříčí, Pokojovice u Třebíče), vyskytuje
se v kontaktně metamorfovaných bauxitech a Al sedimentech, známý je i z regionálně
metamorfovaných hornin (Chlum u Sepekova).
Druhotně přechází korund díky své vyšší hustotě a odolnosti vůči zvětrávání
do náplavů (Jizerská louka, Měrunice, naleziště Srí Lanky).
Korund
je relativně vzácný minerál, jeho drahokamové odrůdy jsou velmi ceněny v
klenotnictví, obecný korund se využívá pro brusné účely. Dnes je rozšířená
výroba syntetického korundu pro obě jmenovaná použití, monokrystaly
korundu se využívají navíc v laserech.
Diagnostickým znakem je především jeho tvrdost, dále
i barva a parageneze výskytu.
Oproti
teoretickému vzorci Fe2O3
mívá zpravidla
příměsi Ti, Mn a často obsahuje inkluze SiO2. Nad 950° C je
neomezeně mísitelný s ilmenitem (obrázek
75-41).
Symetrie
je trigonální (oddělení trigonálně skalenoedrické). Je
izostrukturní s korundem (obrázek 75-42),
oktaedrické pozice obsazují místo hliníku atomy železa. Mřížkové
parametry: a = 5,032; c = 13,737; Z = 6. Práškový
RTG difrakční záznam hematitu je na obrázku 75-43.
Krystaly
hematitu se formálně rozdělují do tří typů (obrázek
75-44):
typ
elbský – převládá druhořadá dipyramida {22-43} v kombinaci se základním
romboedrem. Tyto krystaly jsou často hojnoploché, čočkovitého habitu.
typ
alpský (gotthardský) – převládají bazální plochy ve spojce s klencem
a dipyramidou; tento tabulkovitý typ krystalů je typický pro vznik při
nižších teplotách
typ
altenberský – převládá kombinace pozitivního a negativního klence ve
tvaru deformované krychle.
Známé
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 (obrázek 75-45).
Častá je forma oolitického hematitu (obrázek
75-46), 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.
Fyzikální
vlastnosti: T = 6 - 6,5 (agregáty mohou mít tvrdost pouze 1); H = 5,3. Barva
je červená (obrázek
75-47), červenohnědá až černá, vryp světle až tmavě červený, lesk
krystalů kovový, u některých agregátů pouze matný. Vykazuje dělitelnost
podle báze a klence.
Hematit
je obecně rozšířeným červeným pigmentem minerálů
a hornin. Vzniká v různých podmínkách. Poměrně malý význam mají výskyty
v magmatitech, pegmatitech, ve skarnech nebo alpských žilách. Hydrotermální
hematit najdeme na sideritových žilách Slovenského Rudohoří, např. Rudňany
a Slovinky (často ve varietě spekularit). Hematit (často ve varietě lebník)
s křemenem je znám z žil v Horní Blatné u Jáchymova nebo
Horní Halže. Ekonomický
význam mají ložiska BIF páskovaných hematitů v jaspilitech (Lahn -
Dill v Porýní, Krivoj Rog na Ukrajině) a metamorfovaná forma těchto ložisek
(Itabira - Brazílie). Menší ložiskový význam mají oolitická a detritická
sedimentární ložiska hematitu (ordovik Barrandienu – Nučice, Ejpovice, Zdice,
Mníšek u Prahy) a reziduální
ložiska Fe a Al rud v tropických oblastech. Hematit
může krystalovat také z fumarolových plynů činných sopek (Elba).
Hematit
je významnou rudou železa.
Důležitým diagnostickým znakem je barva a barva vrypu.
Teoretický
vzorec je FeTiO3, izomorfně
bývají zastoupeny komponenty pyrofanitová (MnTiO3) a geikelitová
(MgTiO3), běžný je i nízký obsah trojmocného železa.
Symetrie
je trigonální (oddělení trigonálně romboedrické). Struktura
je izotypní se strukturou korundu (obrázek 75-48)
s tím, že Al ionty jsou střídavě nahrazeny ionty Fe a Ti. Mřížkové
parametry: a = 5,093; c = 14,06; Z = 6. Práškový
RTG difrakční záznam ilmenitu je na obrázku 75-49.
Tvoří
tlustě tabulkovité (obrázek 75-50), vzácněji
romboedrické krystaly (obrázek 75-51),
nedokonale omezené tabulky nebo celistvé až jemně zrnité agregáty,
valounky a zrnka. Dvojčatné srůstá podle ploch klenců (10-12) a (10-11).
Fyzikální
vlastnosti: T = 5 – 5,5; H = 4,7. Barva je obvykle hnědočerná až černá (obrázek
75-52), lesk mdlý až
polokovový, vryp černý až červenohnědý, dělitelný je podle klence. Je
velmi slabě magnetický. Velmi časté jsou přeměny na leukoxen, což je směs
minerálů Fe a Ti.
Je
běžnou akcesorií bazických až ultrabazických magmatitů (gabro
Špičák u
Deštného, kdyňský bazický masív – Orlovice), vyskytuje se v pegmatitech
(Pozďátky u Třebíče, Dolní
Bory) nebo na alpských žilách (Markovice u
Čáslavi). Jako akcesorii ho najdeme rovněž v regionálně metamorfovaných
horninách (ruly, amfibolity). V některých případech se dostává do aluvií
(Jizerská louka – „iserín“),
nebo vznikají tzv. mořské černé
plážové písky.
Ilmenit
je významnou rudou titanu.
Diagnostickými znaky jsou tvar krystalů, barva vrypu a typické přeměny na leukoxen.
Ideální vzorec je TiO2, mezi časté izomorfní příměsi patří Fe, Nb a Ta.
Symetrie je tetragonální (oddělení ditetragonálně dipyramidalní). Struktura rutilu (obrázek 75-53) je založena na přibližně hexagonálním nejtěsnějším uspořádání atomů kyslíku, kde polovinu oktaedrických intersticiálních pozic zaujímají atomy Ti (koordinační číslo 6). Koordinační oktaedry Ti jsou navzájem propojeny horizontálními hranami tak, že tvoří pásy ve směru vertikály. Mezi sebou jsou pásy propojeny rohy oktaedrů. Toto uspořádání podmiňuje prizmatickou štěpnost. Mřížkové parametry: a = 4,594; c = 2,958; Z = 2. Práškový RTG difrakční záznam rutilu je na obrázku 75-54.
Krystaly
rutilu protažené podle osy c jsou
krátce sloupcovité (obrázek 75-55), na spojkách
najdeme z krystalových tvarů nejčastěji tetragonální prizma a
dipyramidu, někdy mohou mít až jehlicovitý charakter (sagenit).
Typické je podélné rýhovaní ploch prizmatu, hrany bývají někdy zaoblené
a krystaly mají valounovitý tvar (obrázek 75-56).
Často bývá zdvojčatělý podle (101) v tzv. kolénkovitá dvojčata
nebo cyklická trojčata a šesterčata (obrázek
75-57). Vzácnější je srůst (301) tzv. srdčitých dvojčat. Plocha (100)
může epitakticky srůstat s plochou (0001)
hematitu. Agregáty jsou nejčastěji hrubozrnné.
Fyzikální
vlastnosti: T = 6 - 6,5; H = 4,25. Barva je červenohnědá až černá, lesk
diamantový nebo kovový. Štěpnost (110) bývá zřetelná, vryp je tmavě hnědý.
Důležité jsou optické
vlastnosti rutilu.
Rutil
je vysokoteplotní minerál vyskytující se jako akcesorie v magmatických
a metamorfovaných horninách (granulity, amfibolity, ruly). Bývá také v pegmatitech
(Věžná), na greisenových ložiskách a na alpských žilách
(Mirošov,
lom Mastná bába u Golčova Jeníkova). V sedimentech může vznikat při
diagenezi a druhotně se rutil
koncentruje v náplavech (Soběslav, Golčův Jeníkov).
Může být surovinou pro získávání Ti.
Diagnostické znaky jsou zejména dvojčatění krystalů, barva a odolnost.
Oba minerály jsou méně časté polymorfní modifikace TiO2.
Anatas je tetragonální (oddělení ditetragonálně dipyramidální) a jeho struktura je založena na vzájemně propojených oktaedrech TiO6 (obrázek 75-58). Mřížkové parametry: a = 3,793; c = 9,51; Z = 4. Práškový RTG difrakční záznam anatasu je na obrázku 75-59. Brookit je rombický (oddělení dipyramidální). Ve struktuře se oktaedry TiO6 spojují do řetězců podle [001] a následně do vrstev podle (100) – obrázek 75-60. Mřížkové parametry: a = 5,456; b = 9,182; c = 5,143; Z = 8. Práškový RTG difrakční záznam brookitu je na obrázku 75-61.
Anatas
tvoří téměř výhradně krystaly dipyrmidálního typu (obrázek
75-62). Pro brookit jsou charakteristické tabulkovité krystaly (obrázek
75-63), často s rýhováním, epitakticky srůstá s rutilem.
Fyzikální
vlastnosti anatasu: T = 5,5 – 6; H = 3,9. Barva je červenohnědá nebo tmavě
modrá, lesk je polokovový nebo diamantový. Štěpnost je dokonalá podle
(101). Fyzikální vlastnosti brookitu: T = 5,5 – 6; H = 4,1. Barva je světle
až tmavě hnědá, někdy do oranžova. Lesk je diamantový.
Oba
minerály se vyskytují na alpských žilách nebo v metamorfovaných
horninách. Jsou poměrně vzácné.
Teoretický
vzorec je SnO2, běžná
je izomorfní příměs Fe, Ti, Mn, Ta nebo Nb.
Symetrie
je tetragonální (oddělení
ditetragonálně dipyramidální). Je izostrukturní s rutilem (obrázek
75-64). Mřížkové parametry: a = 4,738; c = 3,118; Z = 2. Práškový
RTG difrakční záznam kasiteritu je na obrázku
75-65.
Habitus
krystalů je závislý na teplotách vzniku – vysokoteplotní krystaly bývají
krátce sloupcovité
s krystalovými plochami dipyramidy a prizmatu (obrázek
75-66), hydrotermálně vzniklé krystaly jsou jehličkovité a v epitermálních
podmínkách bývá kolomorfní. Téměř vždy (i zdánlivé monokrystaly) bývá
zdvojčatělý podle (101) a to i polysynteticky nebo cyklicky (obrázek
75-67). Podle (301) srůstá vzácně. Agregáty tvoří zpravidla zrnité
nebo kolomorfní.
Fyzikální
vlastnosti: T = 6 - 7; H = 6,8 - 7,0. Barva je nejčastěji hnědá až černá
(obrázek 75-68), může být ale i
bezbarvý, lesk kovový (obrázek 75-69), štěpnost
nedokonalá. V závislosti na příměsích může být polovodičem.
Kasiterit
je typickým minerálem vysokoteplotních hydrotermálních asociací na hranici
pegmatitového a hydrotermálního procesu. Je rudním minerálem ložisek
greisenového typu, kde se vyskytuje v asociaci s křemenem, wolframitem,
scheelitem, topazem a cinvalditem (Cínovec, Krupka, Horní Slavkov). Kasiterit
je podružným minerálem některých pegmatitů, zejména lithných (Rožná). Sekundární
výskyty i ložiska kasiteritu jsou v náplavech (Malajsie).
Kasiterit
je nejdůležitější rudou cínu.
Důležitým
diagnostickým znakem je dvojčatění krystalů.
Do
této skupiny oxidů patří tzv. „spinelidy“ (minerály skupiny spinelu). Běžnými
spinelidy jsou magnetit, spinel a chromit. Vzácnějšími minerály této
skupiny jsou hercynit (FeAl2O4),
gahnit (ZnAl2O4), galaxit (MnAl2O4)
a franklinit (ZnFe2O4) – obrázek
75-70.
Spinelidy
představují izostrukturní fáze. Atomy
kyslíku jsou ve struktuře směstnány přibližně v nejtěsnějším kubickém
uspořádání ve vrstvách kolmo na [111]. V základní buňce spinelidů vzniká
32 oktaedrických a 64 tetraedrických pozic; obsazeno kationty je pouze 16
oktaedrických a 8 tetraedrických dutin. Obsazené oktaedrické pozice jsou
propojeny hranami do rovin paralelních s (111) a obsazené tetraedrické
polyedry s vrcholy ve směru [111] propojují oktaedrické sítě. Obecný
vzorec XY2O4 (sumárně pro základní buňku X8Y16O32)
je doplňován prvky podle valence. V normální
spinelové struktuře je 8 pozic X obsazeno dvojmocnými prvky v
tetraedrické koordinaci a 16 pozic Y trojmocnými prvky v oktaedrické
koordinaci. V inverzní spinelové
struktuře je polovina z kationtů Y v tetraedrických dutinách a všechny
atomy X jsou v oktaedrických dutinách (vzorec Y(XY)O4).
Teoretické složení
MgAl2O4 spinel většinou nemá, běžně obsahuje
izomorfní podíl jiných koncových členů spinelové skupiny, např. Fe, Cr,
Zn.
Symetrie je kubická (oddělení hexaoktaedrické). Jeho struktura odpovídá normální spinelové struktuře (obrázek 75-71), tj. 8 pozic X obsazeno dvojmocnými prvky v tetraedrické koordinaci a 16 pozic Y trojmocnými prvky v oktaedrické koordinaci. Mřížkové parametry: a = 8,08; Z = 8. Práškový RTG difrakční záznam spinelu je na obrázku 75-72.
Nejčastěji
tvoří oktaedrické krystaly, časté jsou srůsty podle (111) – obrázek
75-73. Agregáty jsou zrnité nebo tvoří izometrická zrna, bývá ve formě
valounů.
Fyzikální
vlastnosti: T = 8; H = 3,5 – 3,7 (podle složení). Spinely mohou být
čiré, většinou však mají různé zbarvení, nejčastěji do
modra nebo do hněda (obrázek 75-74).
Drahokamové odrůdy jsou červené, černá varieta se nazývá „pleonast“.
Lesk je skelný. Důležité
jsou optické
vlastnosti spinelu.
Spinel
je vysokoteplotní minerál, objevuje se jako akcesorie bazických a ultrabazických
magmatických hornin, v pegmatitech (spíše gahnit), častý je vmetamorfovaných
dolomitových a kalcit-dolomitových mramorech (Sokolí u Třebíče, Stará
Červená Voda u Žulové).
Objevuje se i v regionálně metamorfovaných břidlicích a rulách. Běžný
je v aluviích někdy v ložiskových akumulacích (Měrunice, Jizerská louka).
Drahokamové
odrůdy spinelu jsou vysoce ceněny v klenotnictví, může být používán
jako brusivo.
Diagnostickými
znaky je častý výskyt v krystalech a jeho vysoká tvrdost.
Ideální
vzorec je FeCr2O4, ale vždy obsahuje izomorfní příměs
magnesiochromitu MgCr2O4 a rovněž dalších členů (Fe+3,
Mn, Zn, Al).
Symetrie
je kubická (oddělení hexaoktaedrické). Struktura je normální spinelová (obrázek
75-75). Mřížkové parametry: a = 8,36; Z = 8. Práškový RTG difrakční
záznam chromitu je na obrázku 75-76.
Krystaly
chromitu jsou poměrně vzácné a mají tvar oktaedru. Agregáty bývají
masivní, někdy zrnité, zrna jsou izometrická.
Fyzikální
vlastnosti: T = 5,5; H = 4,5 – 5,1 (podle složení). Chromit má černou až
černohnědou barvu a kovový lesk, není magnetický.
Ekonomický
význam mají ložiska chromitu v ultrabazických horninách –
peridotitech a hadcích (Bushveld – JAR, Ural, Albánie). V akcesorickém
množství se vyskytuje v hadcích u Hrubšic a Nové Vsi u Oslavan, větší
agregáty a kusy jsou známy z Drahonína u Tišnova.
Chromit
je jedinou rudou chrómu.
Chromit
je velmi podobný magnetitu, není však magnetický, oproti spinelu má menší
tvrdost.
Ideální
chemické složení je vyjádřeno vzorcem
Fe+3(Fe+2
Fe+3)O4, běžně obsahuje izomorfní příměsi Mg, Al,
Ti, Cr, V nebo Mn.
Symetrie je kubická (oddělení hexaoktaedrické). Struktura je inverzní spinelová (obrázek 75-77). Mřížkové parametry: a = 8,391; Z = 8. Práškový RTG difrakční záznam magnetitu je na obrázku 75-78.
Běžně
tvoří krystaly oktaedrického typu (obrázek 75-79),
které mohou být zdvojčatělé podle (111). Agregáty bývají hrubě až středně
zrnité (obrázky 75-80 a 75-81),
mohou být oolitické nebo sferolitické. Tvoří izomorfní vtroušená zrna.
Fyzikální
vlastnosti:
T = 5,5 - 6, H = 5,1 –
5,2. Barva je vždy černá s černým vrypem. Lesk je kovový, lom lasturnatý.
Je silně magnetický.
Magnetit
se vyskytuje v akcesorickém množství v bazických magmatických horninách.
V intruzívech (gabrech) lokálně vytváří ložiska, často v asociaci s
ilmenitem (Ural, Švédsko). Je typický pro Fe-skarny (Malešov u Kutné Hory,
Vlastějovice nad Sázavou, Měděnec, Pernštejn u Nedvědice). Největší ložiska
magnetitu (někdy v asociaci s hematitem) jsou sedimentogenní geneze
a následně postižená metamorfózou. Jde o prekambrickou páskovanou železnorudnou
formaci (tzv. BIF) – (Kursk, Rusko). Magnetit je také rudním minerálem
vulkanickosedimentárních ložisek Lahn-Dillského typu, která se u nás těžila
u Malé Morávky, Zlatých Hor nebo na Malém dědu v Hrubém Jeseníku. Jako
krystalovaný akcesorický minerál vystupuje magnetit v chloritových břidlicích
a krupnících v okolí
Sobotína.
Magnetit
je nejkvalitnější rudou železa.
Důležitými
diagnostickými znaky je tvar krystalů a magnetismus.
Teoretické
složení BeAl2O4 je obvykle doplněno přítomností Cr,
Fe nebo Ti.
Symetrie
je rombická (oddělení rombicky dypiramidální). Základem struktury jsou
tetraedry BeO4, které jsou v prostoru propojeny oktaedry AlO6
(obrázek 75-82). Mřížkové parametry: a =
5,476; b = 9,404; c = 4,427; Z = 4. Práškový RTG difrakční záznam
chrysoberylu je na obrázku 75-83.
Krystaly
chrysoberylu tvoří obvykle tabulky podle 001 s typickým rýhováním (obrázek
75-84), časté jsou u chrysoberylu dvojčatné srůsty, případně cyklické
srostlice podle (031) – obrázek 75-85.
Fyzikální
vlastnosti: T = 8,5; H = 3,5 – 3,8. Barva je většinou žlutá nebo žlutozelená
(obrázek 75-86), krystalové plochy mají skelný lesk. Drahokamová odrůda
„alexandrit“ je smaragdově zelená za denního světla, červená v procházejícím
a umělém světle. Štěpnost může být zřetelná podle (110).
Chrysoberyl je
velmi vzácným minerálem některých pegmatitů (Ural - alexandrit), v ČR
je znám z sillimanitového pegmatitu „Rasovna“ u Maršíkova. Druhotně se chrysoberyl nalézá v náplavech.
Kubickou
koordinaci kationtů ve struktuře má z běžnějších minerálů pouze
uraninit.
Teoretický
vzorec se uvádí jakoUO2, uran
ale bývá zpravidla v různých oxidačních stupních a tak složení
uraninitu leží mezi UO2 a U3O8. Izomorfně za
uran zastupuje s Th (thorianit – ThO2), přítomny mohou být i Ra,
Ce, Y, Ra, Ac nebo
He. Díky radioaktivnímu rozpadu bývá přítomno i Pb206 a Pb207.
Poločas rozpadu U238 je 4,51 . 109 roku.
Symetrie
je kubická (oddělení hexaoktaedrické). Struktura uranu s U+4
je na obrázku 75-87, většinou je ale
komplikovanější a velmi často postižena metamiktní přeměnou. Mřížkové
parametry: a = 5,4682; Z = 4. Práškový
RTG difrakční záznam uraninitu je na obrázku
75-88.
Krystaly
uraninitu jsou zpravidla kubické nebo ve spojkách s oktaedrem,
někdy srůstá podle (111). Jako smolinec se zpravidla označuje
kryptokrystalická varieta, tvořící ledvinité nebo žilkovité agregáty.
Jako uranová čerň se označují zemité a práškovité agregáty, zpravidla
za sucha nesoudržné a vyplňující tektonické pukliny.
Fyzikální
vlastnosti: T = 5 – 6 (v závislosti
na formě – zemité agregáty kolem 1); H = 7,5 - 9,7 (hustota klesá se zvyšujícím
se oxidačním stupněm U). Barva je zpravidla černá, lesk na krystalech
polokovový, na agregátech pouze mastný. Je silně radioaktivní, převládá
izotop 238U, zastoupení izotopu 235U je asi 0,7 %.
Uraninit je
typickým minerálem hydrotermálních žilných ložisek. Vyskytuje se v
asociaci s karbonáty, tmavým fluoritem, pyritem (Příbram, Rožínka, Bukov,
Olší). Jinou formací s uraninitem jsou hydrotermální žilná ložiska
„pětiprvkové formace“ (Jáchymov, Zálesí u Javorníka). Ložiskový význam
mají akumulace v permských nebo křídových písčitých sedimentech,
kde je méně významnou složkou po coffinitu (Stráž pod Ralskem).
Akcesoricky bývá v některých žulách a pegmatitech. Při
zvětrávání uraninitu vznikají typické supergenní fáze – uranové slídy
(torbernit, autunit, aj.)
Uraninit
je strategickou rudou uranu, dnes zejména pro energetické využití.
Teoretické
složení Cu2O bývá ovlivněno heterogenními příměsemi ryzí mědi,
Fe oxidů a hydroxidů nebo křemene.
Symetrie je kubická (oddělení hexaoktaedrické). Základem struktury je prostorově centrovaná kubická buňka obsazená kyslíkem, měď je v tetraedrické koordinaci (obrázek 75-89). Mřížkové parametry: a = 4,2696; Z = 2. Práškový RTG difrakční záznam kupritu je na obrázku 75-90.
Krystaly
mají nejčastěji tvar oktaedru nebo krychle (obrázek
75-91), agregáty bývají zrnité, celistvé nebo stébelnaté, zvláštní
případ jsou tence jehlicovité až vláknité agregáty označované jako
chalkotrichit (obrázek 75-92). Často se
vyskytuje v zemitých agregátech spolu s oxidy a hydroxidy Fe.
Fyzikální
vlastnosti: T = 3,5 - 4; H = 6,1. Barva krystalů je červená nebo karmínová
(obrázek 75-93), lesk
diamantový, agregáty vykazují barvu zpravidla tmavě červenou a lesk je slabší.
Vryp je hnědočervený.
Vzniká
za oxidačních podmínek zpravidla jako produkt oxidace sulfidů Cu, často
spolu s ryzí mědí (Borovec u Štěpánova), častý bývá i v sedimentárních
rudách převážně permského stáří, Objevuje se
v dutinách permských andezitů (melafyrů) s Cu-mineralizací, zejména na
lokalitě
Studenec.
Diagnostickými znaky jsou barva a tvar krystalů, vysoký lesk.
Ideální
vzorec columbitu je FeNb2O6 a tantalitu MnTa2O6.
Oba minerály tvoří izomorfní řadu, běžná je přítomnost dalších
izomorfních prvků, např. W, Zr, Sn nebo U.
Symetrie
je rombická (oddělení rombicky dipyramidální). Je izotypní s brookitem
– atomy kovů jsou v oktaedrické koordinaci s kyslíkem a tyto
polyedry jsou přes společné hrany propojeny do řetězců podle [001] a následně
do vrstev (100) – obrázek 75-94. Mřížkové
parametry columbitu: a = 5,746; b = 14,308; b = 5,075; Z = 4. Mřížkové
parametry tantalitu: a = 5,772; b = 14,465; b = 5,097; Z = 4. Práškové
RTG difrakční záznamy columbitu je na obrázku
75-95.
Oba
minerály běžně tvoří tabulkovité krystalky podle (010) (obrázek
75-96), typus krystalů je často prizmatický. Agregáty bývají masivní,
zrnité.
Fyzikální
vlastnosti: T = 6; H = 6,3 (columbit); 8,1 (tantalit). Barva je hnědočerná až
černá (obrázek 75-97), lesk je polokovový.
Minerály
řady columbit – tantalit jsou vzácnými akcesoriemi pegmatitů a granitických
hornin. V ČR jsou popsány z většiny větších pegmatitových těles (např.
Dolní Bory, Vernířovice - Střelecký
důl).
Druhotně
se columbit a tantalit koncentruje v náplavech (Jizerská louka).
Jde
o průmyslové minerály pro získávání Nb a Ta.
Tyto minerály mají ve své struktuře hydroxylové skupiny (OH)- nebo molekuly vody. Výsledkem je přítomnost mnohem slabších vazeb, než je tomu u oxidů, a proto vykazují mnohem nižší tvrdosti a hustoty. Zpravidla jsou produktem nejrůznějších alterací a sekundárních přeměn jiných minerálů.
Jeho
teoretické složení je Al(OH)3, zpravidla obsahuje ve svých agregátech
mechanické příměsi.
Symetrie
je monoklinická (oddělení monoklinicky prizmatické). Struktura je důležitým
typem, kde ve směru osy c jsou uloženy vrstvy oktaedrů Al(OH)6.
Tyto oktaedry jsou ve vrstvách spojovány společnými hranami. Aby vrstva byla
elektricky neutrální, je každá třetí pozice Al vakantní (obsazeny jsou
pouze 2/3 oktaedrických pozic). Jednotlivé vrstvy jsou ve struktuře vázány
velmi slabými mezimolekulovými silami (obrázek
75-98). Mřížkové parametry: a = 8,641; b = 5,07; c = 9,719; b
= 94,566°; Z = 8. Práškový RTG difrakční záznam gibbsitu je na obrázku
75-99.
Krystaly
jsou vzácné, obvykle se vyskytuje v jemně šupinkatých, hroznovitých,
zemitých paprsčitých nebo ledvinitých agregátech.
Fyzikální
vlastnosti: T = 2,5 – 3; H = 2,3 – 2,4. Je bezbarvý nebo bílý, lesk je
perleťový. Štěpnost je dokonalá podle (001).
Je
typickým hydrotermálním produktem zvětrávání magmatických a metamorfovaných
hornin. S diasporem a boehmitem je součástí bauxitů a lateritů. Při
metamorfóze přechází na diaspor, za vyšších teplot a tlaků na korund.
Jeho
teoretické složení je Mg(OH)2, často obsahuje heterogenní příměsi
jiných minerálů.
Symetrie
je trigonální (oddělení ditrigonálně skalenoedrické). Jedná se o důležitý
strukturní typ. Vrstvy oktaedrů Mg(OH)6 jsou uloženy kolmo na osu c,
přičemž jsou tyto oktedry ve vrstvách spojovány společnými hranami
(podobně jako gibbsit). Aby vrstva byla elektricky neutrální, jsou všechny
oktaedrické pozice obsazeny atomy Mg. Jednotlivé vrstvy ve struktuře jsou pak
vázány velmi slabými mezimolekulovými silami (obrázek
75-100). Mřížkové parametry: a = 3,147; c = 4,769; Z = 1. Práškový
RTG difrakční záznam brucitu je na obrázku
75-101.
Krystaly
jsou vzácné, tence tabulkovité, agregáty jsou šupinaté, zrnité nebo vláknité.
Fyzikální
vlastnosti: T = 2,5 – 3; H = 2,4. Barva je bílá, nažloutlá nebo nazelenalá,
lesk je perleťový nebo skelný. Štěpnost je dokonalá podle (0001).
Je
typickým nízkoteplotním minerálem, je znám ze žilek v serpentinitech
(Borek u Chotěboře) nebo chloritových břidlic.
Velmi
se podobá mastku.
Teoretický
vzorec AlO(OH) může být doplněn
nepatrným množstvím Fe nebo Mn.
Symetrie je rombická (oddělení rombicky dipyramidální). Ve struktuře (obrázek 75-102) jsou koordinační oktaedry hliníku propojeny přes hrany do dvojitých řetězců. Tyto jsou přes vrcholy spojeny rovnoběžně s (001). Diaspor je polymorfní modifikací a. Mřížkové parametry: a = 4,397; b = 9,421; c = 2,8439; Z = 4. Práškový RTG difrakční záznam diasporu je na obrázku 75-103.
Vzácné
krystaly bývají tabulkovité podle (010) nebo s plochami dipyramidy a rýhovaného
prizmatu, agregáty jsou zpravidla lupenité a stébelnaté.
Fyzikální
vlastnosti:
T = 6,5 - 7; H = 3,3 - 3,5.
Barva je růžovošedá, modravá nebo zelenavá, lesk perleťový nebo skelný,
dokonalá štěpnost je definována směrem (010).
Diaspor
vzniká při hydrotermálních alteracích hornin bohatých Al, je častou součástí
bauxitů nebo Al bohatých jílů. Jako alterační produkt byl popsán na
pegmatitech v Dolních Borech nebo Vernéřově u Aše.
Jedná
se o g-polymorfní
modifikaci AlO(OH). Název se někdy uvádí jako böhmit.
Symetrie je rombická (oddělení
rombicky dipyramidální). Struktura je na obrázku
75-104. Mřížkové parametry: a = 2,868; b = 12,227; c = 3,7; Z = 4. Práškový
RTG difrakční záznam boehmitu je na obrázku
75-105.
Tvoří
masivní nebo pisolitické agregáty.
Fyzikální
vlastnosti: T = 3; H = 3 – 3,1. Barva je bílá, nažloutlá nebo nazelenalá.
Vyskytuje
se podobně jako diaspor v bauxitech a lateritech.
Boehmit
a diaspor je možné rozlišit pouze rentgenometricky.
Jedná
se o a-modifikaci
FeO(OH), která obsahuje navíc absorbovanou vodu nebo nečistoty jiných minerálů.
Symetrie je rombická (oddělení
rombicky diparamidální). Je izotypní s diasporem (struktura
75-106). Mřížkové parametry: a = 4,596; b = 9,957; c = 3,021; Z = 4. Práškový
RTG difrakční záznam goethitu je na obrázku
75-107.
Krystaly
bývají jehličkovité (obrázek 75-108) nebo
tabulkovité podle (010), někdy rýhované podle vertikály. Agregáty jsou
kulovité, ledvinité, krápníčkovité nebo jehličkovité (příbramská
„sametka“), většinou s radiálně paprsčitou stavbou (obrázek
75-109).
Fyzikální
vlastnosti: T = 5 - 5,5; H = 3,3 – 4,3. Barva je červenohnědá nebo žlutohnědá,
lesk polokovový, žlutohnědý vryp. Štěpnost podle (010) je
dokonalá, podle (100) zřetelná.
Spolu
s lepidokrokitem je jednou z hlavních složek limonitu, běžně vzniká přeměnou
pyritu a sideritu za normálních teplot a tlaků. Je nízkoteplotním minerálem
na rudních žilách (Příbram) a je hojný v oxidační zóně různých
ložisek.
Lze
ho dobře poznat podle barvy a formy některých agregátů.
Je
g-polymorfem
FeO(OH).
Symetrie
je rombická (oddělení rombicky dipyramidální). Ve struktuře jsou Fe
oktaedry uspořádány do řetězců podle osy c. Řetězce jsou pak přes
hrany propojeny do vrstev, které jsou mezi sebou vázány slabými silami (obrázek
75-110). Mřížkové prametry: a = 3,86; b = 12,5; c = 3,06; Z = 4. Práškový
RTG difrakční záznam lepidokrokitu je na obrázku
75-111.
Tabulkovité
krystaly bývají uspořádané do vějířovitých agregátů, bývá práškovitý,
ledvinitý nebo vláknitý.
Fyzikální
vlastnosti: T = 5; H = 4. Barva kolísá od žlutooranžové přes cihlovou a hnědo-červenou
až po odstíny hnědé. Lesk na krystalových plochách může být až
diamantový. Je dokonale štěpný podle (010).
Vyskytuje
se v podobných asociacích jako goethit, bývá však opomíjeným minerálem.
Rozlišení
od goethitu je někdy možné pouze rentgenometricky.
Ideální chemické složení MnO(OH), obsahuje
příměsi Fe, Al nebo Ba. Jedná se o g-polymorfní
modifikaci této sloučeniny.
Symetrie je monoklinická (oddělení
monoklinicky prizmatické). Ve struktuře (obrázek
75-112) najdeme Mn v oktaedrické koordinaci a tyto polyedry jsou uspořádány
do řetězců podle [001]. Mřížkové parametry: a = 8,94; b = 5,28; c = 5,74;
b = 90°. Práškový RTG difrakční záznam manganitu je na obrázku
75-113.
Krystaly
jsou krátce nebo dlouze sloupcovité s typickým rýhováním, někdy
zdvojčatělé podle (011). Agregáty jsou zrnité, vláknité nebo krápníčkovité.
Fyzikální
vlastnosti: T = 4; H = 4,3 – 4,4. Barva je tmavě ocelově šedá nebo černá
(obrázek 75-114) s polokovovým leskem. Štěpnost
je dokonalá podle (010).
Je
nízkoteplotním minerálem, vyskytuje se v gossanech některých ložisek.
Hydroxidů
je známo více, ale jsou relativně vzácné. V následujícím textu jsou
vysvětleny některé často používané názvy.
Manganomelany
(psilomelan, wad) jsou oxidy a hydroxidy Mn, podobné amorfním látkám. Wad je
černý, zemitý a vytváří nejčastěji dendrity na puklinách hornin.
Psilomelan je také černý, vyskytuje se v podobě kompaktních agregátů.
Bauxit
není minerální druh, ale spíše technologické označení horniny, která je
složena převážně z gibbsitu, boehmitu a diasporu.
Limonit
rovněž není minerálním druhem, ale označením hmoty (horniny). Ve složení
převládá goethit a lepidokrokit, podružně může být zastoupen hematit a
další minerály Fe.