8. előadás Csoport-, gyűrű- és láncszilikátok
Csoport- (szoro-) szilikátok Az SiO4 tetraéderek közvetlen kapcsolódással 2-, 3-, 4-, 6-os, (ritkábban még több tagból álló) csoportokká fűződhetnek össze. A két SiO4 tetraéder összekapcsolódásával létrejövő (Si2O7)6- csoportok a szoroszilikátokra jellemzők. Csoportosításuk a pótanionok megléte vagy hiánya, illetve a csoportokat összekötő kationok koordinációja alapján történik.
Néhány fontos csoportszilikát Epidot Ca2(Fe3+,Al)3(SiO4)(Si2O7)(O,OH) Monoklin - szerkezetében önálló SiO4 tetraéderek és Si2O7 csoportok egyaránt előfordulnak. A kristályok termetét a b-tengely irányába nyúlt prizmák határozzák meg. Hasadása a prizmák irányában jó; jellegzetesen zöld színű. Előfordulása főként regionális metamorf kőzetekhez kapcsolódik. De megtalálható magmás és kontakt metamorf képződményekben is.
Zoisit - rombos Ca2Al3(SiO4)(Si2O7)(O,OH) Nyúlt prizmás kristályok. Prizma szerint jó hasadás. Színtelen, vagy allokrómás sszínezésű Pleokroós sajátságú. Regionális vagy kontakt metamorf kőzetek ásványa.
Egy zoisitkristály 3 irányból (pleokroizmus)
Zoisit (tanzanit) színpompája
Gyűrű- (ciklo-) szilikátok A cikloszilikátok SiO4 tetraéderek összekapcsolódásából álló, gyűrű alakú csoportokat tartalmaznak, melyekben a Si : O arány 1 : 3. Az SiO4 tetraéderek hármas összekapcsolódásával (Si3O9)6- csoportok, négyes kapcsolódással (Si4O12)8- csoportok, míg hatos kapcsolódással (Si6O18)12-, hexagonális szimmetriájú, gyűrű alakú csoportok jönnek létre. A hatos gyűrűt tartalmazó ásványok között gyakoriak vannak. Ez utóbbiakhoz két fontos csoport, a berill- és a turmalin-csoport ásványai tartoznak. A cikloszilikátok csoportosítása a gyűrűk tagszáma alapján történik.
Berill - Be3Al2Si6O18; hexagonális Szerkezetében a hatos, Si6O18 gyűrűk rétegszerűen helyezkednek el a (0001) síkkal párhuzamosan. A 4-es koordinációjú Be-ionok és a 6-os koordinációjú Al-ionok a gyűrűk rétegei közötti síkban vannak. A gyűrűs csoportok egymás fölötti elhelyezkedése révén a rácsban, c-tengellyel párhuzamosan csatornák futnak, melyekben sokféle ion, atom és molekula megjelenhet, így K+, Na+, Cs+, (OH )ionok, vízmolekula stb.
Hexagonális prizmás kristályok; 8-as keménység; nem hasad, elválás van; allokrómás színek; a berillium ércásványa; pegmatitos képződés
Berill színváltozatai (smaragd, akvamarin, heliodor, morganit stb.) a legértékesebb drágakövek közé tartoznak.
smaragd
akvamarin
heliodor
Turmalin-csoport (trigonális) Szerkezetük a berillhez hasonlóan Si6O18 gyűrűket tartalmaz. A gyűrűk között rétegszerűen elhelyezkedő BO3 csoportok találhatók. A turmalinok kemizmusa eléggé összetett. Általános képletük: XY3Z6(BO3)3Si6O18V3W. A leggyakoribb ionok a kationpozíciókban: X = Na+, Ca2+ vagy (üres, nincs betöltve a pozíció); Y = Mg2+, Al3+, Fe3+, Fe2+, Li+, Mn2+; Z = Al3+, Fe3+, Mg2+, Cr3+, Mn3+. Az anionhelyeken: V = (OH)-, O2-, míg W = (OH)-, O2-, F-.
Alkáli-turmalinok Elbait Na(Li0,5Al0,5)3Al6(BO3)3Si6O18(OH)3F Sörl NaFe2+3Al6(BO3)3Si6O18(OH)3(OH) színzónásság Prizmás termet; 7-7,5-ös keménység; nem hasad; változatos színek, színzónásság; kémiai ellenállóság; pegmatitos, metamorf vagy hidrotermás képződés; színes változatai drágakövek
sörl
elbait
A turmalin-csoport tagjai granitoidok, gránitpegmatitok, illetve magas hőmérsékleten képződött hidrotermás telérek elterjedt ásványai. Gyakran megjelennek kontaktmetamorf és regionális metamorf képződményekben (csillámpalákban, gneiszekben), illetve ellenállóságuk révén törmelékes üledékekben.
Drágakő turmalinok (elbaitok)
Lánc (ino-) szilikátok Szerkezetükben az SiO4-tetraéderek közös oxigénekkel, egyirányú kapcsolódással lánccá, láncokká fűződnek. A láncok között lévő kationok szintén egydimenziós kötelékekben helyezkednek el. A láncszerkezetű kristályok zömmel nyúlt oszlopos, vagy tűs kifejlődésűek. A lánc hossziránya szerint jól hasadnak. Leggyakrabban kétféle típusú lánckapcsolódás jön létre: a 2-es periodicitású egyes lánc, melyben a gyök (Si2O6)4–, illetve a 2-es periodicitású kettős lánc (szalag), melyben a gyök (Si4O11)6–.
A kőzetalkotó ásványok két igen fontos csoportja tartozik az inoszilikátokhoz: az egyes láncból álló piroxének, és a szalagokból álló amfibolok.
Piroxének A piroxének általános képlete: M1M2T2O6, ahol M1 6-os (oktaéderes) koordinációjú kationokat (általában Mn2+, Al, Mg, Fe2+, Fe3+), M2 az ionsugártól és a láncok kapcsolódási módjától függően 6os, 7-es vagy 8-as koordinációjú kationokat (Na, Ca, Li, Mn2+, Mg, Fe2+, Al, Cr, Ti), míg T tetraéderes koordinációjú kationokat (Si, Al) jelöl. Ezzel a szerkezettel magyarázható a piroxének jellegzetes 110 szerinti, kétirányban jó hasadása (a hasadási síkok által bezárt szög 87).
A piroxének a természetben szilárd oldatokat (elegykristályokat) alkotnak, melyekben változatos ionhelyettesítések történnek. A piroxének elnevezését a szilárd oldatok két szélső tagjához való viszonyulás szabja meg. A szélső tagok közötti átmeneti tagok használatát kerülni kell (pl. hipersztén, bronzit, diallág). A piroxének csoportosítása az M1 és M2-es kationok elemi minősége alapján történik. Ultrabázisos, bázisos (bazalt, gabbró), és intermedier (andezit) magmás kőzetek, regionális és kontakt metamorf kőzetek elterjedt elegyrészei. Bizonyos körülmények között könnyen átalakulhatnak amfibolokká, vagy szerpentinásványokká.
Piroxén fizikai sajátságok
Néhány fontos piroxén Kalcium piroxének (monoklin)
Diopszid CaMg[Si2O6] Prizmás termet; jó hasadás a prizma szerint; színtelen vagy zöld árnyalatok; Gyakori kontaktmetamorf kőzetalkotó (gránátok kísérik)
Kalcium piroxének (monoklin)
Augit (Ca,Mg,Fe2+,Fe3+,Al,Ti)2[(Al,Si)2O6]
Zömök prizmás termet; jó hasadás prizma szerint; fekete vagy sötétzöld; elterjedt magmás és metamorf kőzetalkotó; könnyen mállik rétegszilikátokká
Magnézium-vas piroxének (rombos)
Ensztatit Mg2[Si2O6] Prizmás vagy táblás termet;
barna, fekete szín; üveg- vagy selyemfény; Bázisos magmás és metamorf kőzetek gyakori kőzetalkotója. Könnyen mállik szerpentinásványokká.
Amfibolok Az amfibolokra jellemző (Si4O11)6- anion egységekből álló szalag (kettős lánc) úgy jön létre, hogy két piroxénlánc minden második tetraédere egy-egy oxigénatomjánál fogva összekapcsolódik.. A szerkezetben az 110 szerinti hasadási prizma lapjai között a hajlásszög 124 (ellentétben a piroxének 87-os értékével). Az amfibolok általános képlete: AB2C5T8O22(OH)2, ahol a következő ionok foglalják el a pozíciókat: A = Na, K, (üres hely) B = Na, Ca, Mg, Fe2+, Mn2+, Li C = Mg, Li, Fe2+, Mn2+, Al, Fe3+, Mn3+, Ti4+ ; T = Si, Al; OH = OH, O, F, Cl
Amfibol fizikai sajátságok
Néhány fontos amfibol Kalcium csoport (kalcium-amfibolok) Tremolit - Ca2Mg5[Si8O22](OH)2; monoklin Aktinolit - Ca2(Mg,Fe2+)5[Si8O22](OH)2; monoklin
Nyúlt prizmás termet; prizma szerint jó hasadás; fehér, szürke, zöld szín; Metamorf kőzetek elterjedt ásványai
Kalcium csoport (kalcium-amfibolok)
Magneziohornblende - Ca2(Mg,Fe2+)4Al[AlSi7O22](OH)2; monoklin Ferrohornblende - Ca2(Fe2+,Mg)4Al[AlSi7O22](OH)2; monoklin
Prizmás termet; jó hasadás a prizma szerint; fekete szín; szarufény; magmás, metamorf kőzetek elterjedt kőzetalkotói könnyen elmállanak agyagásványokká vagy szerpentinásványokká
Piroxenoidok A piroxénekhez hasonlóan a szerkezetben oktaéderesen koordinált kationok helyezkednek el az SiO3-egységekből álló láncok között. A láncok periodicitása azonban a piroxénekétől nagyobb. A piroxenoidokban a szilikátláncok 3-as, vagy annál nagyobb periodicitásúak. A piroxenoidok hasadása a szerkezetnek megfelelően gyakran szilánkos, megjelenésük finom szálas-rostos. Metamorf kőzetekben fordulnak elő.
Két fontos piroxenoid Wollastonit - CaSiO3; triklin Prizmás kristályok; rostos szálas halmazalak; fehér szín; kontakt metamorf képződés kerámiaipar nyersanyaga
Rodonit - (Mn,Ca)SiO3; triklin Prizmás kristályok; vaskos-tömeges; rózsaszín; regionális metamorf genetika mangánérc, díszítőkő
