Mineralogie a petrografie

Mineralogiepro Univerzitu třetího věku VŠB-TUO, HGF2. Vlastnosti minerálůIng. Jiří Mališ, Ph.D. jiri.malis@vsb.cz, tel. 4171, kanc. J441

BarvaVětšina mechanismů, které produkují barvu minerálů jsou výsledkem vzájemnéhopůsobení (interakce) vlnění světla s elektrony látky, takže barva je viditelnýmvyjádřením některých specifických strukturních vlastností hmoty. Hlavní faktory,které se podílejí na vzniku barvy můžeme klasifikovat následovně:- hlavní prvky, tvořící chemickou sloučeninu- přítomnost nečistot ve stopovém množství- výskyt defektů krystalové struktury- přítomnost jemných laminárních rozhraní způsobujících interferencisvětla- mechanické příměsi jemně rozptýlené v hostitelském mineráluV podstatě každá barva závisí na absorpci určitých vlnových délekpolychromatického bílého světla, ve kterém nerost pozorujeme. Část světla jeabsorbována, část se odráží a část prochází minerálem. Podle poměruodraženého, absorbovaného a procházejícího světla rozlišujeme minerály:• průhledné, průsvitné,• průsvitné jen na hranách• neprůsvitné, opakní.

Barevné minerályPodle toho, které vlnové délky jsou absorbovány, dostává minerál v procházejícím iodraženém světle určitý barevný odstín. Rozeznáváme podle příčin vyvolávajícíchtuto absorbanci dvě skupiny minerálů:Minerály barevné (idiochromatické)Barva je podstatnou vlastností, způsobenou přítomností barevných iontů (prvků) vesloučenině tvořící minerál (chromofory), nebo určitým typem krystalové mřížky.Důležitými chromofory jsou např. Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu.zelenáFe 3+ - barva červenohnědá, Fe 2+ barva zelenáTi 3+ - barva fialová, Co – červená, Ni - zelená, Cu - zelená a modrá, Cr -U izomorfních směsí tvořených složkou barevnou a bezbarvou se podle poměrusložek mění intenzita barvy (chlority, olivín apod.).

Barevné minerályCavansit (V – způsobujemodrou barvu)

Barevné minerályMalachit – zelenou barvuzpůsobuje Cu

Barevné minerályU izomorfních směsí tvořených složkou barevnou a bezbarvou se podlepoměru složek mění intenzita barvy (chlority, olivín apod.).Sfalerit – Fe izomorfně zastupuje Zn. Barva se mění (tmavne) s rostoucímpodílem Fe.

Zbarvené minerályMinerály zbarvené (allochromatické)Barva není podstatnou vlastností. Jejich barevnost způsobují barvicí příměsi(mnohdy minerální), deformace strukturní mřížky apod. Zabarvení může být ujednoho minerálu různé. Zbarvení je nejčastěji rozptýlené (dilutní) tak, že ani připoužití největšího zvětšení v mikroskopu nepozorujeme přítomnost barvicí látky.Například křemen může být čirý (křišťál), žlutý (citrín), fialový (ametyst), růžový(růženin), hnědý (záhněda), černý (morion).Někdy naopak lze snadno mikroskopicky rozeznat částečky cizí hmoty(pigmentu) v hostitelském minerálu. Například červenohnědé zbarvení křemene jezpůsobeno jemnými částicemi hematitu apod. Zbarvení nebývá vždy vlastnostístálou. Mění se často zahřáním na vysoké teploty, ozářením apod. Diamant např.při ozařování hnědne, ametyst po vypálení žloutne.

Zbarvené minerályPříklad různě zbarvených krystalů fluoritu.

Barva vrypuBarva vrypu minerálů u některých minerálů reprezentuje významnou diagnostickouvlastnost (např. rozlišení magnetitu – vryp černý a chromitu – vryp žlutý).Barvou vrypu rozumíme barvu jemného prášku minerálu, který nejčastěji obdržímeotěrem o drsný neglazovaný porcelán. Barevné nerosty mívají často stejný vryp jakojejich barva nebo o něco světlejší. Někdy se však barva vrypu od barvy nerostu liší,zvláště u nerostů kovového vzhledu. Např. žlutý chalkopyrit má vryp černý, šedý galenitčerný apod.Zbarvené minerály mají většinou vryp bílý nebo našedlý i při poměrně intenzivnímzbarvení (odrůdy křemene, bronzit).

LeskČást světla dopadajícího na minerál se vždy odráží. Intenzita tohoto odrazu závisíjednak na výšce lomu a na koeficientu světelné absorbance (optické vlastnosti),jednak na agregátním stavu nerostu a povaze odrážejícího povrchu.Velmi intenzivní lesk mají minerály o vysokém světelném lomu a vysokém koeficientuabsorbance. Jsou-li zcela opakní mají lesk kovový – kovový vid (galenit, antimonit, pyritaj.), jsou-li poloprůsvitné mají vid (lesk) – polokovový (wolframit, ilmenit, chromit aj.).Nerosty průsvitné a průhledné při vysokém světelném lomu nebo minerály ažneprůhledné při nízkém světelném lomu mají vid (lesk) nekovový (křemen, kalcit, granátapod.).

LeskNekovový lesk dále dělíme:Diamantový - při vysokém světelném lomu a průhlednosti (diamant, sfalerit), s ubývajícíprůhledností se mění v lesk polokovový.Skelný - při středním a nízkém světelném lomu a dobré průhlednosti (křemen, živecapod.).Perleťový u nerostů s dokonalou štěpností, kdy na štěpných trhlinách vznikají jevyinterference a totálního odrazu světla (slídy, sádrovec, mastek aj.).Mastný - připomínající lesk vosku (síra).Matný na lomných plochách nerostů s nižším světelným lomem. Jemnozrnné agregátymívají pro svůj drsný povrch rovněž lesk matný nebo jsou bez lesku. Zcela matné bývajívelmi jemnozrnné agregáty, které jsou jako zemité (bauxit, kaolinit aj.).Hedvábný - je typický pro vláknité agregáty (chryzotil, amfibolitové azbesty apod.)

ŠtěpnostJe definována jako krystalograficky orientované minimum soudržnosti.Rovnoběžně ke krystalograficky daným rovinám dochází k odlučnosti s rovnýmiplochami. Tam, kde štěpnost chybí, vznikají při překročení meze pevnosti nerovnéplochy lomné. Plochami štěpnosti bývají zpravidla krystalové roviny s nejjednoduššímisymboly.Štěpnost u krystalů bývá různě intenzivně vyvinutá, což se projevuje kvalitouštěpných ploch. Proto se stupeň štěpnosti vyjadřuje kvalitativně: velmi dokonalá štěpnost (slídy, sádrovec) dokonalá štěpnost (amfiboly) dobrá štěpnost (pyroxeny) nedokonalá štěpnost (beryl, olivín) špatná štěpnost (granáty) neštěpné minerály – lomné (křemen)Štěpných směrů může být u jednoho krystalu vyvinuto několik s různým stupněmštěpnosti. Jako příklad může posloužit štěpnost skupiny živců.

ŠtěpnostRůzná kvalita štěpnosti: a) velmidokonalá, b) dokonalá, c) dobrá, d)nedokonalá,e) špatná, f) chybějícíPříklady označení různých ploch štěpnostipodle jejich tvaru:a) kubická, b) oktaedrická, c)dodekaedrická, d) klencová, e)prizmatická, f) pinakoidální

TvrdostTvrdostí rozumíme odpor kladený minerálem proti vnikání cizího tělesa bez vznikulomu. Mírou pevností je velikost odporu, který je nutné překonat, aby vznikl lom, tj.úplné oddělení části zkoumaného tělesa.Pro praktické účely v mineralogii využíváme stanovování poměrné tvrdosti, kdytvrdost zkoumaného minerálu vztahujeme k srovnávací stupnici tvrdosti, jejíž číslajsou pouze pořadová a neurčují velikost konstanty tvrdosti. Všeobecně užívanástupnice Mohsova zahrnuje deset stupňů tvrdosti v pořadí od nejměkčího minerálupo nejtvrdší:1. Mastek 6. Ortoklas2. Sádrovec 7. Křemen3. Kalcit 8. Topaz4. Fluorit 9. Korund5. Apatit 10. DiamantVztah Mohsovy stupnice k hodnotám absolutnítvrdosti

HustotaHustota minerálu je definována jako číslo, udávající kolikrát je určitý jeho objemtěžší než stejný objem chemicky čisté (destilované) vody při +4 o C, tj. při teplotě,při níž má voda minimální objem.Hustota obecně vzrůstá u minerálů s obsahem prvků o vysoké atomovéhmotnosti, zvláště těžkých kovů, jako olovo, rtuť, stříbro apod. Klesá s obsahemvody. U polymorfních modifikací bývá různá. Nerosty, jež se vyskytují v přírodě vchemickém složení konstantním, jako křemen, diamant, mají i hustotu stálou,kdežto u izomorfních směsí se hustota mění podle kvantitativního poměruzastupujících se prvků.Příklad separace minerálů v kapalině podle jejichrozdílné hustoty. Kapalinou je bromoform shustotou 2,9 g.cm -3 . Těžší minerály (s vyššíhustotou) klesnou na dno, lehčí plavou na hladině.

MagnetismusVe většině jemných látek se v magnetickém poli indukuje magnetický moment M(v jednotce objemu). Zpravidla platí, že zmagnetování je úměrné intenzitěmagnetického pole Hpodíl M/H = κ nazýváme magnetická susceptibilita.Podle ní dělíme pevné látky na diamagnetické, paramagnetické a feromagnetické.Diamagnetické mají κ malé a záporné a jsou v magnetickém poli slaběodpuzovány. Z minerálů k nim patří např. měď, stříbro, zlato, halit, křemen aj.Paramagnetické látky mají κ malé, ale kladné a jsou silným magnetem slaběpřitahovány jako např. platina, siderit, rutil, olivín, turmalín beryl aj.Feromagnetické látky mají velké a kladné κ, jsou póly magnetů silně přitahoványa jejich zmagnetování trvá i po odstranění vnějšího magnetického pole. Výrazněferomagnetické minerály jsou: železo, kobalt, nikl, magnetit, maghemit (Fe 2O 3- γ),pyrhotin.Domény feromagnetické látkya)před vložením domagnetického pole, b)povložení do magnetickéhopole.

LuminiscenceNěkteré fluority, jeví jinou barvu v prostupujícím, jinou v odraženém světle.Nejvýznačnější jsou v tomto směru krystaly zeleně průhledné s temně modrou ažfialovou barvou ve světle odraženém. Tento jev známý také u organických látek senazývá podle fluoritu fluorescencí.Některé minerály obsahující radioaktivní prvky, sfalerity, fluority apod.fosforeskují ve tmě po ozáření přímým slunečním světlem, nebo záhřáty vbaničce, nebo ozářeny světlem ultrafialovým, paprsky katodovými, rentgenovýmiapod. tj. světélkují různými barvami, mnohdy velmi efektními. Rovněž nárazem,třením nebo štípáním lze u některých minerálů vyvolat světélkování, které jeviditelné pouze ve tmě. Všechny tyto jevy shrnujeme pod názvem luminiscence.U různých odrůd jednoho a téhož minerálu jsou tyto úkazy velmi různé a závisléna cizích příměsích. Tyto tzv. aktivační atomy zastupují normální atom (ion) vmřížce nebo jsou vtěsnány mezi atomy. Nejznámější tzv. „krystalové fosfory“ jsouZnS a CdS, aktivované Mn, Cu, Ag nebo vzácnými zeminami.

Přirozený vývin krystalových tvarůJedním z nejnápadnějších znaků krystalů je jejich krystalový tvar. Všude tam, kdekrystaly mohou volně růst a volně se vyvíjet do dokonalého tvaru (automorfně), tvořípravidelná tělesa s jasně patrnou symetrií. Z hlediska morfologického omezení jsoukrystaly různých látek velmi rozmanité. Tvar krystalu je jedním z projevů anizotropie.Anizotropní krystal je v jednotlivých směrech různě vyvinut. Tvar krystalu nezávisí navelikosti jednotlivých ploch krystalu a na jejich vzájemném poměru. Celkový vzhledkrystalu (čili habitus) popisuje velikostní poměry ploch. Některé krystaly jsou protáhlé(jednorozměrné), jiné jsou plošně protáhlé (dvojrozměrné), nebo izometrické(stejnorozměrné). Celkový vzhled krystalů charakterizuje habitus a typus.Habitus – reprezentuje celkový vzhled krystalů bez ohledu na to, který krystalový tvar jejpodmiňuje. Habitus určuje počet směrů, ve kterých je krystal vyvinut, a tím i podobukrystalů. Rozlišujeme habitus:Izometrický (stejnorozměrný)Dvojrozměrný (destičkovitý, tabulkovitý, lupínkovitý, šupinkovitý, lístkovitý atd.)Jednorozměrný (jehličkovitý, sloupcovitý, vřetenovitý, vláknitý atd.).

Přirozený vývin krystalových tvarů

Přirozený vývin krystalových tvarů

Přirozený vývin krystalových tvarů

Přirozený vývin krystalových tvarůKrystalový tvarTvar krystalů vznikajících v přírodě závisí nejen na vnitřní struktuře, aletaké na fyzikálně-chemických podmínkách prostředí, kde krystalyvznikají. Odrazem těchto vztahů je pak různý vývin krystalových tvarů:MonokrystalyZákonité srůstyKrystalové agregátyPseudomorfózy

MonokrystalPřirozený vývin krystalových tvarůKrystalový jedinec s jednotnou vnitřní stavbou a jakýmkoliv omezením = monokrystal.

Přirozený vývin krystalových tvarůZákonité krystalové srůstyKrystaly téhož nerostu bývají často společně srostlé. Srůsty mohou být náhodné abez jakékoliv pravidelnosti vzájemných poloh (krystalické agregáty). Zákonité srůstyjsou projevem krystalové symetrie, mohou se vyskytovat ve všech sedmikrystalových soustavách. Za srůsty zákonité = dvojčatné považujeme opakovaně sevyskytující srůsty krystalů téže látky, které jsou navzájem spojeny společným prvkemsouměrnosti. Krystaly dvojčatně srostlé mají společnou buď jednu rovinu nebo osu.Oba jedinci rovnoměrně vyvinutého dvojčete mají stejnou velikost a stejné krystalovétvary. Dva nebo více krystalových jedinců může zákonitě srůst a vytvářet tzv.„dvojčata“,„trojčata“ apod.

Přirozený vývin krystalových tvarůZákonité krystalové srůstyZ hlediska vzájemné pozice srůstajících krystalových jedinců rozeznáváme zákonitésrůsty:kontaktní - dvojčata, která srůstají ve dvojčatné rovině (sádrovec), jedinci srůstajíplochoupenetrační - krystaly vzájemně prorůstají, hraničí v nerovných plochách (ortoklas)polysyntetická - srostlice jsou vytvořeny větším počtem krystalových jedinců

Přirozený vývin krystalových tvarůZákonité krystalové srůstyU penetračních srůstů (prorůstání) oba jedinci hraničí jeden oproti druhému nerovnýmiplochami, jako příklad lze uvést dvojčatný srůst K-živce podle karlovarského zákona.Dvojčatně mohou srůstat buď jen dva, nebo i větší počet jedinců, to je příkladpolysyntetického srůstání (albit), kdy srůstající jedinci jsou vyvinuti v podobě velmi tenkýchaž mikroskopických lamel a je jich vždy větší počet - krystalová individua jsou spolu objedno rovnoběžná.

Přirozený vývin krystalových tvarůKrystalové agregátyKrystaly mohou rozvíjet svou vlastní idiomorfní (automorfní) podobu jen v případech, kdyjim v růstu nic nebrání. Nejčastěji k tomu dochází v dutinách a puklinách hornin. Pokud sivšak krystaly v růstu navzájem brání vznikají agregáty. Nejrozšířenější formou srůstáníkrystalů jsou agregátní srůsty krystalů, u nichž krystaly srůstají zcela náhodně bezzákonité orientace. Jestliže větší počet krystalů narůstá vedle sebe jedním koncem napodložku (např. stěny tektonických puklin) a na druhém konci jsou krystaly ukončenykrystalovými plochami hovoříme o drůze.

Přirozený vývin krystalových tvarůKrystalové agregátyMá-li podložka tvar kulovité dutiny, mluvíme o geodě.Roste-li velké množství krystalových zárodků blízko sebe, vznikají krystalové agregáty,které pak specifikujeme podle velikostí, tvaru krystalů a jejich vlastností.

Přirozený vývin krystalových tvarůKrystalové agregátyRozlišujeme agregáty:Zrnité - podle velikosti zrn je dále dělíme na: hrubozrnné, středně zrnité, jemnozrnné,mikrokrystalické.Zemité - jsou tvořeny krystaly bez lesku, agregát má malou soudržnost. Zemité agregátyvytváří jíly, limonit, práškové sekundární minerály (malachit, azurit).Stébelnatý - (vláknitý) agregát. Je tvořen krystaly stébelnatého až vláknitého habitu.Radiálně paprsčité agregáty mohou vznikat jako ploché (na puklinách) nebo sférickéagregáty ve volných prostorách (například v dutinách).

Přirozený vývin krystalových tvarůPseudomorfózyPseudomorfozami nazýváme takové krystalové tvary, u nichž neodpovídá vnitřní stavbavnějšímu tvaru, ať již z hlediska chemického složení, kdy např. vnější tvar odpovídá pyritu(kubická soustava), hmota krystalů je však limonit nebo z hlediska krystalové symetrie, kdychemické složení zůstalo stejné a nastala pouze strukturní přeměna, jejímž výsledkem jejiná krystalová modifikace. V tomto případě hovoříme o paramorfóze. Ve všech podobnýchpřípadech je krystalový tvar starší a odpovídá původnímu minerálu, který byl zastoupenminerálem novým, mladším. Ten zpravidla vyplňuje jen prostor původního minerálu, a tímpřebírá jeho krystalový tvar.

Přirozený vývin krystalových tvarůPseudomorfózySchéma vzniku různých druhů pseudomorfózVývoj se může v kterémkoliv okamžiku vývoje zastavit.Častá je i možnost pokrytí původního minerálu A vrstvou minerálu C bez vyluhování(perimorfózy s obsahem primárního minenrálu v centru)

Děkuji za pozornost