Bidló A.: Ásvány- és kzettan

Átírás

1 Ásványosztályok 1. Termésemelek 2. Szulfidok 3. Halogenidek 4. Oxidok és hidroxidok 5. Nitrátok, karbonátok, borátok 6. Szulfátok, kromátok, molibdenátok, wolframátok 7. Foszfátok, arzenátok, vanadátok 8. Szilikátok 9. Szerves ásványok

2 Szilikátok A kzet k alkotó ásványok 95 % Régebben különbk nböz kovasavak sóinak s tartották

3 Szilikátok felépítése Szilicium-oxig oxigén tetraéder középen szilicium 4 oxigén n csatlakozik hozzá - Si - O - Si - egy tetraéder max.. 4 másik m tetraéderhez kapcsolódik

4 Szilikátok sokszínsége szilícium tetraéderek több t dimenzióban képesek k egymással kapcsolódni szilikátok gyakran képeznek k ketts és s többes t sókat szilícium tetraéderekben gyakran lép l p fel izomorf helyettesítés

5 Szilikátok szerkezete Szerkezetet a nagyméret ret oxigén-ionok ionok elhelyezkedése határozza meg

6 Kation Kation Sugárar rarány Anionok sugara (nm( nm) ) (kation/oxigén) n) száma Szilícium 0,041 0,31 4 Alumínium 0,050 0,37 4 (6) Magnézium 0,065 0,49 6 Vas( ) 0,060 0,48 6 Kálium 0,133 1,01 12 Kalcium 0,099 0,78 8 Nátrium 0,098 0,76 8

7 Oktaéderes sík s formái Ha mindegyik oktaéderben van ion (Mg ++, ill. Fe ++ ), akkor trioktaéderes rács Ha az oktaéderben minden harmadik hely üresen marad (Al( +++, ill. Fe +++ ) akkor dioktaéderes deres a rácsr

8 Szilikátok csoportosítása sa I. Sziget Csoport Hármas gyr Hatos gyr

9 Szilikátok csoportosítása sa II. Lánc Szalag

10 Szilikátok csoportosítása sa III. Réteg Térhálós

11 Szigetszilikátok tok Az SiO 4- tetraéderek nincsenek egymással oxigén n híddal h összekötve Tetraéderek között k vas- és s magnéziumoxid oktaéderek vannak

12 Olivin I. (Fe( Fe,Mg) SiO 2 4 Forszterit (MgSiO 4 ) és fayalit (FeSiO 4 ) izomorf elegye K = 6,5-7 Rombos Olajzöld, ld, palackzöld ld Vízfelvétellel szerpetinné alakulhat

13 forsterite structure Forszterit felépítése oxygen at 1/4 a oxygen at 3/4 a magnesium at 1/2 a magnesium at 1 a c b

14 Forszterit felépítése (ideal & real) Olivine structure parallel to (100) showing the relationship of: (a) ideal hexagonal closest packing model (b) the actual structure (after Hazen, 1976) M1 M1 M1 M1 M1 M1 M2 Si M2 M2 Si M2 M1 M1 M1 c M1 M1 M1 M2 Si M2 M2 Si M2 M1 M1 M1 M1 M1 M1 b

15 Forszterit felépítése 1.

16 Forszterit felépítése 2.

17 Olivin II. Fontos magmás kzet alkotó Magyarországon bazaltokban és gabbróban Csiszolt változatai ékkövek

18 Gránátok K = 6,5-7,5 Szabályos (rombdodekaéderes) Két- és s három h vegyért rték kationokból áll

19 Gránátok Mállásnak jól ellenáll Magmás k zetekb l Mesterséges fajtái fontosak a mikroelektronikában Bidló A.: Ásvány- és k zettan

20 Csoport- és s gyr szilikátok Csak néhány n ny SiO 4- tetraéder kapcsolódik össze

21 Epidot K = 6-7 Monoklin

22 Epidot zöld, zöldesfekete metamorf kzetelegyrész fleg zöld z palákban

23 Láncszilikátok A tetraéderek egy irányban kapcsolódva láncot l alkotnak

24 Piroxének Magnézium és s vasszilikátok elegyei Típusai: rombos v. ortopiroxének nek: ensztatit (MgSi 2 O 6 ), bronzit ((Mg,Fe Fe) 2 (Si 2 O 6 )), hipersztén ((Fe Fe,Mg) 2 (Si 2 O 6 )) monoklin v. klinopiroxének nek: diopszid (CaMg (Si 2 O 6 ), hendenbergit (CaFe(Si 2 O 6 )), augit (diallág) (Ca(Mg,Fe,Al)(Si 2 O 6 )), egirin (NaFe (Si 2 O 6 )), spodumen (LiAl(Si 2 O 6 )), jadeit (NaAl (Si 2 O 6 ))

25 Piroxén n felépítése 1.

26 Piroxének felépítése 2.

27 Piroxének K = 5-6 Rombos Szürke, zöld, z barnásfekete v. fekete Fontos kzetalkotk zetalkotók k (Bázikus eruptív kzetekben)

28 Augit (Ca(Mg,Fe,Al)(Si O )) 2 6 Legelterjedtebb piroxén-féles leség K = 6 Monoklin Sötétzöld, barnás s zöld, z zöldes z fekete Mállásnak jól j l ellenáll, ll, magmás s kzetekben k gyakori Talaj fontos kalcium forrása

29 Szalagszilikátok Két t tetraéderb derbl álló lánc kapcsolódik egymáshoz Tipikus példp ldájuk: amfibol Típusai rombos: antofillit ((Mg,Fe Fe) 7 Si 4 O 11 OH) 2 ) - ritka monoklin: tremolit (Ca 2 Mg 5 (Si 4 O 11 ), aktinolit (Ca 2 (Mg,Fe Fe) 5 (Si 4 O 11 ) 2 (OH) 2 ), amfibol (Ca 2 Na(Mg,Fe Fe) 4 (Al,Fe)AlSi 4 O 11 ) 2 (OH) 2 ), glaukofán (Na 2 (Mg,Fe Fe) 3 Al 2 (Si 4 O 11 ) 2 (OH,F) 2 ), arfvedsonit (Na 3 (Fe,Mg) 4 (Fe,Al)(Si 4 O 11 ) 2 (OH,F) 2 )

30 Amfibol K = 6 Rombos, monoklin Sötétszürke, fekete, barnás Magmás és s metamorf kzet k alkotórésze Gyorsan mállik, m sok kalciumot juttat a talajba Igen sok fajtája ja van

31 Rétegszilikátok tok I. SiO 4- tetraéderek két k t dimenziójú összekötésébl (Si 2 O 5 ) 2 - anion keletkezik Ehhez csatlakozik egy Al(O,OH) 6 oktaéderes réteg Oktaéder középpontjk ppontjában Al 3+ - hidrargillit réteg Mg 2+ - brucit réteg

32 Rétegszilikátok tok III. Tetraéder - Oktaéder - Tetraéder réteg r egy pakettet alkot Paketten belül - Coulomb-féle le erk Pakettek között k - Van der Walls-féle le erk Töltés s esetén - kioldható bázisok (ionok) - izomorf helyettesítés

33 Csillámok Hármas rétegrr tegrács tetraéder der- oktaéder der-tetraéder Pakettek között k K + -ionok Lemezeik hajlíthat thatók, rugalmasak Kémiailag ellenáll llóak Lassan mállanak m (K) Típusai: biotit, muszkovit, lepidolit (Li-Al csillámok)

34 Muszkovit (kálicsillám) KAl (AlSi 2 O 3 10(OH) ) 2 K = 2,5 Monoklin Színtelen v. halv ntelen v. halványan színezett, ezüst stösen sen fénylf nyl Kitnen hasad (könnyen aprózódik) Mállásnak jól j l ellenáll Kristályos palákban, mélysm lységi magmás s kzetekben k gyakori Igen finom pikkelyes változata: v szericit

35 Biotit (magnéziumcsill ziumcsillám) m) K(Mg,Fe) AlSi 3 O 3 10(OH) 2 K = 2,5-3 Monoklin Zöldes fekete, barna, barnás s fekete, fekete Könnyen mállik, m belle le vas oldódik dik ki, sárga s lesz (macska arany), majd átalakul klorittá Sok kzetnek k (gránit, diorit, szienit,riolit, csillámpala) fontos elegyrésze

36 Csillámszer mszer szilikátok Rétegrácsból épülnek fel Lemezeik nem rugalmasak Típusaik: hirdocsillámok mok, talk-pirofillit pirofillit-félék, szerpentin-kaolin kaolin-félék, k, allofán-halloyzit halloyzit-félék, montmorillonit-félék

37 Talk, steatit (Mg Si 3 O 4 10(OH) ) 2 K = 1 Monoklin Színtelen, fehér, halványz nyzöld Kristályos palákban nagyobb mennyiségben Mg-okta oktaéderes sík s k a tetraéderek közöttk Jelentéktelen az izomorf helyettesítés

38 Szerpentin (Mg Si 6 O (OH) 4 ) 10 8 K = 2-3,5 Monoklin Általában zöldz Olivinbl alakul át t vízfelvv zfelvétellel Rostos félesf lesége az aszbeszt

39 Agyagásv sványok Elsdleges (primer) szilikátok átalakulásával keletkeznek Másodlagos (szekunder) szilikátok Talaj agyagfrakciójának legfontosabb részeir Igen fontosak a talaj víz-v és tápanyagtárolásában

40 Vízmegköt képesség Agyagásv sványok jelents s vízmegkv zmegköt és duzzadóképess pességgel rendelkeznek Víz z hatására - rugalmas szerkezetük k megduzzad Kiszárad radáskor zsugorodnak

41 Ionmegköt képesség Izomorf helyettesítés miatt és s a törés-t felületeken leteken képesek k ionokat adszorbeálni Ezek az ionok kicseréldhetnek az oldatban lévl más ionokra Agyagásv svány környk rnyékén elektromos mezt épít t ki

42 Agyagásv sványok csoportosítása sa Felépítésük k alapján: T - O két t rétegr teg szilikátok T - O - T három rétegr teg szilikátok T - O - T - O négy rétegr teg szilikátok

43 Kétréteg (T-O) agyagásv sványok Egy tetraéderes és s egy oktaéderes réteg r van bennük

44 Kaolinit, kaolin, porcelánf nföld Neve: Kaon-ling - hófehér r földes f anyag K = 1-2 Tisztán n fehér r szín

45 Kaolinit A tetraéder és s az (di( di)oktaéderes rétegek r közös k oxigén-atommal kapcsolódnak egymáshoz nincs jelents s izomorf helyettesítés töltéshelyek - törésvonalak mentén az egyes paketteket ers s hidrogénhidak kötik k össze, így kicsi a pakettek között k a hézagh Kicsi a duzzadóképess pessége, legkisebb a kationmegköt (3-15 mgeé) ) képessk pessége

46 Kaolinit Hevítésre (550 o C) ) vizet veszít - átalakul kristályos mullittá (porcelángy ngyártás) Hazánkban: sok a vörösagyagokban v (Budai- hegység, g, Bükk), B riolitokban és s riolittufákban is (káliföldpátból)

47 Halloyzit Ez trioktaéderes szemben a kaolinittel Nincs nagy jelentsége

48 Háromréteg agyagásv sványok Két t tetraéder (T) réteg r között k egy oktaéderes réteg találhat lható

49 Illit Fehér r színárnyalat rnyalatú Muszkovit aprózódásakor keletkezik, de kisebb a káliumtartalma (illit( 4-66 %, muszkovit

50 Illit felépítése A pakettek között k ers s káliumkk liumkötés - ezek semlegesítik a negatív v töltt ltéseket, amely a tetraéder réteg és s az oktaéder rétegben bekövetkez vetkez izomorf helyettesítésb sbl adódik dik

51 Illit kálium leadása Si 4+ -> > Al 3+ illetve Al 3+ -> > Mg 2+ Kicsi duzzadó- és s kation megkötképesség (20-50 mgeé) Ha a K + ionokat más m s ionok (Ca++, Mg++, Na++, stb.) cseréli ki, az illit átalakulhat más m s T-O-T T típusú agyagásv svánnyá A pakettek közék vízmolekula és hidratált kationok kerülhetnek

52 Vermikulit Trioktaéderes (Mg)-okta oktaéderes Barnás s szín Hevítésre duzzad Nagy Si 4+ -> > Al 3+ izomorf helyettesítés Negatív töltésfelesleg

53 Vermikulit Kicserélhet lhet kationok ( mgeé/100 g) Túlnyomórészt Mg ++ ionokat köt k t meg Ha sok káliumot k köt k t meg fixálódás - átalakul illitté A rétegek r közék max.. két k t molekula víz v z fér f r be (jobb duzzadó képesség)

54 Szmektitek Táguló rétegrácsú agyagásv sványok Kisebb az izomorf helyettesítés Jobb a vízmegkv zmegkötés

55 Montmorrillonit Szürk rkés s szín Dioktaéderes aszerkezete Oktaéderes rétegben r Al 3+ -> > Mg 2+, illetve Al 3+ -> > Fe 2+ izomorf helyettesítés - negatív v töltt ltésfelesleg

56 Montmorrillonit Nagy az adszorbciós és s vízmegkv zmegköt kapacitása ( mgeé/100 g) Igen jój duzzadóképess pessége van Magyarországon gon tisztán n fordul el, illitbl képzdik Ha a pakettek közék kálium kerül l fixálódhat (illitesed( illitesedés) Ide tartozik még: m Beidellit, nontronit, hektorit

57 Négyréteg agyagásv sványok - T - O - T - O - típusúak mind a di-,, mind a trioktaéderes elrendezdés elfordul

58 Klorit Egy di-(al 3+, ill. Fe 3+ ), és s egy tri-(mg 2+ ill. Fe 2+ )oktaéderes síkot tartalmaz A trioktaéderes pozitív v sík s k töltt ltéssel rendelkezik, ami semlegesíti a másik m három h sík s k negatív v töltt ltését t (izomorf helyettesítés) s)

59 Klorit Csekély az adszorpciós s kapacitása (10-40 mgeé/100 g) Igen gyenge a duzzadó és s zsugorodó képessége

60 Allofánok (röntgenamorf agyagásv sványok) A tetraéderek és s az oktaéderek nem alkotnak összefügg rétegrácsot Nagy az adszoprciós kapacitásuk Kationmegköt képességük k ph függf gg

61 Agyagásv sványok elfordul fordulása

62 Térrácsos (vázr zrácsos) szilikátok A SiO 4- tetraéder minden csúcs csával egy másik m tetraéderhez kapcsolódik Három dimenziójú rács jön j n létrel Lehet izomorf helyettesítés

63 Földpátok Legfontosabb vázrv zrácsos szilikátok Ca-,, Na-,, K-tartalmK tartalmú aluminiumszilikátok A szilíciumot részben r alumínium helyettesítheti theti A negatív v töltt ltésfelesleget a rácshoz r kapcsolódó fémionok kompenzálj lják

64 Káliföldpátok Albit és s az ortoklász elegyei Monoklin: szanidin,, ortoklász, adulár, nátronortoklász Triklin: mikroklin, anortoklász Szanidin: : K=6, szürk rkés, sárgs rgásfehér, kiöml mlési kzetekben Ortoklász (KAlSi 3 O 8 ), K=6, színtelen, sárgs rgás, szürk rkés, vöröses, magmás s kzetekben k gyakori, metamorf kzetekben is (gneisz, granulitban) Adulár - hidrotermálisan keletkezik

65 Káliföldpát Gyakran képez k ikreket ( karlsbadi iker)

66 Káliföldpát Magmás, üledékes és metamorf kzetekben k (pl. gránit, gneisz) Talajban fontos kálium k forrás

67 Mikroklin Káliföldpát triklin változata Ortoklászhoz hasonló, optikai sajáts tságaik különbözek

68 Nátronmészföldpátok, plagioklászok Albit és anortit elegyei Albit Ab (100 %) Oligoklász Ab 75 %, An Andezin Ab 50 %, An Labradorit Ab 35 %, An Bytownit Ab 15 %, An Anortit (An) savanyú 25 % An 25 % An 50 % An 65 % An 85 % 69 % SiO 2 An 100 % bázisos 43 % SiO 2

69 Or orthoclase Földpátok Or Ortoklász Na-orthoclase sanidine miscibility gap immiscible region alkali feldspars alkáli földpátok perthite antiperthite Na-sanidine immiscible region Ab albite plagioclase 800ÞC isotherm An anortho clase Albit Ab albite oligoclase andesine labradorite bytownite An anorthite Anortit plagioclase feldspars plagioklász földpátok

70 Albit (NaAlSi O ) 3 8 K = 6-6,5 Triklin Fehér, üvegfény Csak HF-ben oldódik Savanyú magmás kzetekben fordul el

71 Albit iker Albit gyakran képez iker kristályokat Fontos kerámiai és tzálló nyersanyag

72 Anortit (CaAl Si 2 O ) 2 8 K = 6 Triklin Fehér, halványan színezett Sósav elkocsonyásítja Kevésb sbé ellenáll lló ásvány, mint az albit

73 Oligoklász: vörösesbarna, vörösesnarancs, napk változata Andezin: magmás kzetekben (diorit, andezit) Labradorit: sötétszürke, díszít és ékk Bytownit - ritka kristályai szürkék, kékesek, barnák, eredeti lelhelye: Bytown - Kanada

74 Földpátpótlók Kovasavban szegényebbek

75 Leucit (KAlSi2O ) 6 K = 5,5-6 Fehér, szürke Dimorf: : tetragonális, 600 o C felett szabályos

76 Leucit Neve: görög g világosb gosból Káliumban dús d kiöml mlési kzetekbenk Nehezen mállikm

77 Nefelin (NaAlSiO ) 4 K = 5,5-6 Hexagonális piramisos Színtelen, szürke, karcszíne: fehér Nátriumban dús d s kiöml mlési kzetekbenk Nedves levegn n rostos zeolittá bomolhat el Mecsek-hegys hegység Kövestet,, Somlyó,, Szamár- hegy fonolitjában ban,, hazai bazaltokban (Badacsony, Salgótarj tarján)

78 Zeolitok Víztartalmú nátrium-,, kalciumszilikátok, rácsukat r szilícium és s alumínium tetraéderek építik fel, amelyek egymással közös k s oxigénatommal kapcsolódnak Víz z lazán n kötdik k meg bennük, zeolitos víz A rácsban r ers kationcsere lehetséges Nagy a fajlagos felület letük Vulkáni kzetek k üregében (Rátka( tka,, Mád, M Bodrogkeresztúr) A csoport tagjai: nátrolit, chabazit, mordenit, klinoptilolit,, stb.

79 Szilikátok összefoglalásasa Sziget- (olivin,, gránátok) Csoport- (epidot, pisztacit) Hármas, hatos gyr Lánc- (piroxén, augit) Szalag- (amfibolok) Réteg- (csillámok, agyagásv sványok) Térhálós- (földp ldpátok, földpf ldpátpótlók)