weglany
Transkrypt
weglany
GROMADA VI SOLE KWASÓW TLENOWYCH Gromada ta obejmuje azotany, jodany i chlorany, węglany, telluryny i tellurany, borany, siarczany, chromiany i dwuchromiany, molibdeniany, wolframiany, fosforany, arseniny i arseniany, antymoniany oraz wanadany. Do gromady tej systematyka włącza takŜe minerały jonu uranylowego, czyli [UO2]2+, takiego „złoŜonego” kationu, który występuje w wodorotlenkach oraz innych związkach zaliczanych do soli kwasów tlenowych. Solami kwasu tlenowego są takŜe germaniany, krzemiany i glinokrzemiany, krzemiany berylu, berylokrzemiany i beryloglinokrzemiany. W minerałach naleŜących do tej gromady dominuje wiązanie jonowe. Nie jest ono jednak tak proste, jak w halicie NaCl. W solach kwasów tlenowych bowiem występuje złoŜony anion – np. w siarczanach [SO4]2-, w arsenianach [AsO4]3-, w węglanach [CO3]2_ , a w boranach [BO3]3- i [BO4]5-. Kationy w tych anionach otoczone są 3-ma lub czterema tlenami i wiązanie w obrębie tego jonu jest silniejsze, niŜ wiązanie między tym anionem a kationem lub kationami głównymi. W strukturach wielu związków z tej gromady występują takŜe inne aniony, jak np. [OH]-, F-. Aniony krzemianowe [SiO4]4- oraz aniony boranowe wykazują zdolność do kondensacji, czyli dołączenia się poprzez uwspólnienie tlenów. Zjawisko to będzie dokładniej przedstawione we wstępnych informacjach o krzemianach. Gromada VI-3. WĘGLANY Jest to grupa minerałów rozpowszechniona w przyrodzie. Powstają w warunkach hipergenicznych wskutek działania roztworów hydrotermalnych, rzadziej w wyniku krystalizacji magmy. Są składnikami pospolitych skał osadowych i metamorficznych – kalcyt, dolomit. Są wśród nich surowce mineralne – magnezyt, soda rodzima, jak i rudy – syderyt i smitsonit. Odznaczają się średnią twardością, często są przejrzyste i bezbarwne, białe lub lekko zabarwione. RóŜnią się między sobą rozpuszczalnością w 3% HCl. KLASA1. KWAŚNE WĘGLANY Trona Na3H[CO3]2 • 2H2O – wydłuŜone kryształy o doskonałej łupliwości, tw. 2.5-3.5, szklistym połysku, bezbarwne, szarawe lub Ŝółtawe, przejrzyste, smak alkaliczny. Jest składnikiem ewaporatów jeziornych. Współwystępuje z sodą rodzimą. KLASA 2. WĘGLANY BEZWODNE Grupa kalcytu – aragonitu Szereg izomorficzny kalcytu obejmuje: magnezyt MgCO3, sferokobaltyn CoO3, smitsonit ZnCO3, syderyt FeCO3, rodochrozyt MnCO3 i kalcyt. Minerały te krystalizują w układzie trygonalnym, w klasie skalenoedru dytrygonalnego 32m. W szeregu tym promień kationów rośnie od Mg2+ do Ca2+. Magnezyt MgCO3 - rzadko tworzy kryształy o pokroju romboedrycznym, częściej występuje w skupieniach gruboziarnistych – jako magnezyt krystaliczny- lub w skupieniach drobnoziarnistych – magnezyt ziemisty, - twardość 3.5-4.5. Uwaga, skupienia ziarniste mają czasem twardość około 6.0 z powodu tego, Ŝe skupienia magnezytu przesycone są chalcedonem – chalcedon posiada twardość 6.0, - łupliwość romboedryczna (10 1 1) kryształy są bezbarwne, a skupienia ziarniste są białe, szarawe, Ŝółtawe lub brunatne; połysk kryształów szklisty, skupień drobnoziarnistych – matowy, rozpuszcza się w gorącym HCl, magnezyt ziarnisty powstaje jako produkt hydrotermalny w łupkach talkowych lub w dolomitach, magnezyt ziemisty, zbity powstaje jako jeden z produktów przeobraŜenia zasadowych i ultrazasadowych skał magmowych (serpentynizacji), współwystępuje z serpentynami, opalem i chalcedonem często z jego zieloną odmianą – chryzoprazem, występowanie w Polsce: serpentynity w Górach Sowich, masywu Sobótki, Jordanowa, Szklar, Wir, Grochowej i Braszowic. Syderyt FeCO3 - tworzy kryształy romboedryczne, częściej występuje w skupieniach ziarnistych, zbitych, - w skałach ilastych, często wraz z minerałami ilastymi i kalcytem tworzy konkrecje, zwane sferosyderytami, - tworzy takŜe skupienia sferolitowe i oolitowe, - -tw. 3.5-4.5, doskonała łupliwość romboedryczna (10 1 1), - barwa biaława, Ŝółtawa, brunatna, szarawa: rysa biała. Uwaga ciemniejsza rysa niektórych syderytów spowodowana jest nalotami bądź domieszkami tlenków lub tlenowodorotlenków Ŝelaza. - ulega działaniu silnych kwasów, rozpuszcza się w gorącym HCl, - często zawiera domieszki Ca, Mg i Mn; tworzy roztwory stałe ze smitsonitem (ZnCO3) – monheimity, - krystalizuje w wodnych środowiskach redukcyjnych, znany jako minerał hydrotermalny, zwłaszcza w Ŝyłach kruszconośnych, syderyty ilaste powstają najczęściej na szelfach kontynentalnych, pod wpływem utleniania i wody przeobraŜa się w wodorotlenki Ŝelaza, - występowanie w Polsce: osady jury brunatnej okręgu częstochowskiego, takŜe w karbońskich osadach ilastych GZW i LZW, w osadach ilastych fliszu karpackiego i Ŝyłach hydrotermalnych minerałów kruszcowych Dolnego Śląska, np. Nowa Ruda. Rodochrozyt MnCO3 - niezbyt często wykształca kryształy, wtedy przewaŜa postać skalenoedru i romboedru, - częściej występuje w postaci skupień ziarnistych, promienistych, zbitych, naskorupień, - często zawiera domieszki Ca, Fe Mg i Zn; tworzy szeregi izomorficzne z kalcytem i syderytem, - tw. 3.5-4.0; typowa łupliwość romboedryczna (10 1 1), - barwa róŜowa lub malinowa, - najczęściej występuje w osadach głębokomorskich, oraz w Ŝyłach hydrotermalnych i utworach metasomatowych zawierających Mn, - ulega przeobraŜeniu w tlenki i wodorotlenki manganu. Kalcyt CaCO3 - powszechnie tworzy kryształy, często o duŜej liczbie postaci – romboedry, skalenoedry, słupy; często tworzy szczotki krystaliczne. Stwierdzono zaleŜność występowania postaci krystalograficznych od warunków krystalizacji – stęŜenia CO2, - - - pospolicie występuje w skupieniach ziarnistych, takŜe zbitych, tworzy skupienia oolitowe oraz naciekowe (znane ze zjawisk krasowych stalaktyty i stalagmity); znane są takŜe skupienia cienkosłupowe, włókniste, tw. 3.0; doskonała łupliwość romboedryczna (10 1 1), bezbarwny (zwany spatem islandzkim - dawniej wytwarzano z niego polaryzatory mikroskopów), choć czasami zabarwiony na odcienie Ŝółtawe, brunatnawe od domieszanych wodorotlenków Ŝelaza, lub na róŜowawo – od hematytu lub podstawień Mn, połysk szklisty, dla skupień włóknistych – jedwabisty, dla bardzo drobnoziarnistych – słaby, matowy, łatwo rozpuszcza się w 3% HCl, często wykazuje luminescencję (barwa od Ŝółtej do czerwonej), występuje w utworach hydrotermalnych, często w Ŝyłach kruszconośnych, stanowi tworzywo szkieletów przewaŜającej części fauny, więc masowo występuje jako produkt sedymentacji organogenicznej (wapień, kreda, margiel), występuje w skałach metamorficznych a takŜe w karbonatytach- magmowych skałach węglanowych, w wyniku metamorfizmu skał wapiennych powstaje wapień krystaliczny, tak zwany marmur. Szereg izomorficzny araganitu obejmuje: aragonit CaCO3, stroncjanit SrCO3, cerusyt PbCO3 i witeryt BaCO3. Minerały z tego szeregu krystalizują w układzie rombowym, w klasie bipiramidy rombowej mmm. Aragonit CaCO3 - kryształy bipiramidalne, słupowe, często zbliźniaczone; tworzy skupienia ziarniste pręcikowe i igiełkowe, wykwity krzaczaste aragonitu - „kwiat Ŝelaza”, - skupienia naciekowe znane z stalaktytów lub grochowce – krystalizacja z gorących źródeł, - tw. 3.5-4.0 łupliwość wyraźna (010) wzdłuŜ jednej ze ścian słupa, - najczęściej bezbarwny, białawy, choć czasem zabarwiony na Ŝółtawo, fiołkowo połysk szklisty lub jedwabisty -dla skupień włóknistych, - rozpuszcza się w zimnym HCl, jak kalcyt, - czasem wykazuje luminescencję, - zawiera domieszki Pb (tarnowskit = tarnowicyt), Zn i Sr, - w utworach osadowych przechodzi (choć opornie) w kalcyt, - najczęściej powstaje w utworach hydrotermalnych niskich temperatur, gdzie tworzy szczotki krystaliczne; znany z kruszconośnych Ŝył hydrotermalnych. - współwystępuje z kalcytem, zeolitami. Stroncjanit SrCO3 - kryształy słupowe lub igiełkowe, skupienia ziarniste, pręcikowe, promieniste lub włókniste, zbite, - tw. 3.5-4.0, łupliwość niewyraźna, muszlowy przełam, - bezbarwny, białawy lub blado zielony, Ŝółtawy, brunatnawy; połysk szklisty lub jedwabisty - występuje w utworach hydrotermalnych w paragenezie z celestynem, barytem, kalcytem i minerałami kruszcowymi. Cerusyt PbCO3 - kryształy o pokroju tabliczkowym i bipiramidalnym, igiełkowy, często zbliźniaczony, - skupienia ziarniste, zbite, naskorupienia, skupienia ziarniste, ziemiste, - tw. 3.0-3.5, łupliwość wyraźna, minerał bardzo cięŜki – cwł 6,5 g/cm3, bezbarwny, białawy, Ŝółtawy lub brunatnawy; silny połysk tłusty do diamentowego, rozpuszcza się w gorącym HCl, często wykazuje luminescencję, zawiera domieszki Zn, występuje w strefie utlenienia kruszców Pb, w paragenezie z galeną PbS, anglezytem PbSO4 i piromorfitem Pb5[Cl(PO4)3], powstaje w utworach hydrotermalnych niskich temperatur współwystępuje z galeną, anglezytem, tarnowskitem, w Polsce: okolice Olkusz i Chrzanowa. Witheryt BaCO3 - kryształy o pokroju bipiramid, takŜe skupienia ziarniste, płytkowe, promieniste, zbite, - tw. 3.0-4.0, - bezbarwny, białawy, szarawy; połysk szklisty lub matowy, - zawiera domieszki Ca, - powstaje z niskotemperaturowych roztworów hydrotermalnych, - parageneza: kalcyt, baryt oraz kruszce Pb, Zn i Fe. Podwójne węglany bezwodne: dolomit – ankeryt – kutnahoryt Krystalizują w układzie trygonalnym, w klasie romboedru. Stwierdza się ciągłe szeregi izomorficzne dolomit - ankeryt i ankeryt - kutnahoryt, czyli podstawienia Mg ←Fe, Fe ←Mn. Uwaga: Podobny schemat podstawień Mg-Fe-Mn występuje takŜe w oliwinach i piroksenach. Dolomit CaMg(CO3)2 - kryształy romboedryczne, skupienia ziarniste, takŜe zbite, - tw. 3.5-4.0; łupliwość romboedryczna jak dla kalcytu, - bezbarwny, białawy, szary; połysk kryształów szklisty, a skupień drobnoziarnistychziemisty, - zawiera domieszki Fe, Pb, Mn i Zn – dolomit cynkowy, - rozpuszcza się w 3% HCL dopiero po sproszkowaniu (zarysowaniu) lub na gorąco, - występuje w Ŝyłach kruszconośnych (jako produkt hydrotermalny), - powstaje wskutek metasomatozy (pod wpływem wód zasobnych w Mg) czyli dolomityzacji skał wapiennych, - często tworzy pseudomorfozy po kalcycie, - tworzy się w głębokomorskich osadach o wysokim pH, - w wyniku metamorfizmu powstają „marmury” dolomitowe. Ankeryt CaFe(CO3)2 - kryształy romboedryczne, - skupienia ziarniste, - tw. 3.5-4.0; łupliwość doskonała romboedryczna (10 1 1), - biały, zielonawy, brunatny, czerwony, zielony; połysk szklisty, - rozpuszcza się w gorącym HCl, - powstaje w warunkach hydrotermalnych w utworach Ŝyłowych, - parageneza: dolomit, syderyt, kwarc; często tworzy pseudomorfozy po kalcycie, Kutnahoryt CaMn(CO3)2 - kryształy romboedryczne, - tw. 3.5-4.0, - biały, róŜowawy; połysk szklisty, - występuje w utworach hydrotermalnych, KLASA 3. WĘGLANY BEZWODNE ZAWIERAJĄCE INNY ANION Azuryt Cu2+3 [OH CO3]2 - krystalizuje w klasie słupa jednoskośnego, - kryształy o pokroju tabliczkowym, rzadziej słupowym, - często tworzy skupienia ziarniste, ziemiste lub zbite, - tw. 3.5-4.0; łupliwość wyraźna, przełam muszlowy, - barwa ciemnoniebieska, lazurowa, rysa niebieska, na kryształach połysk szklistyskupienia ziemiste mają połysk matowy, - rozpuszcza się w 3% HCl, - ulega przeobraŜeniu w malachit, - występuje w strefie utlenienia kruszców Cu, - znane wystąpienia w Polsce: Miedzianka Świętokrzyska, Sosnówka; Dolny ŚląskZłoty Stok, Boguszów. Malachit Cu2+2 [(OH)2 CO3] - klasa słupa jednoskośnego 2/m, - rzadkie kryształy – pokrój igiełkowy; najczęściej tworzy skupienia drobnoziarniste, naskorupienia, naloty, - tw. 3.5-4.0, - barwa i rysa swoiście zielona; połysk szklisty lub matowy, - w odróŜnieniu od innych wtórnych minerałów Cu barwy zielonej łatwo rozpuszcza się w 3% HCl, - występuje w strefie utlenienia kruszców Cu, - parageneza: azuryt, pseudomalachit (fosforan Cu), olivenit, cornwalit, chryzokola, - jest cenionym kamieniem ozdobnym, - w Polsce: Miedzianka Świętokrzyska i Dolnośląska. Hydrocynkit Zn5[(OH)3 CO3]2 - tworzy skupienia ziemiste, naskorupienia, sferolity i wykwity, - tw.2,0-2,5, - biały, Ŝółtawy, brunatny z białą rysą, - występuje w strefie utlenienia kruszców Zn – z hemimorfitem. KLASA 4. WĘGLANY UWODNIONE Soda rodzima Na2CO3 •10Η2Ο - tworzy wykwity, naskorupienia, skupienia ziarniste i zbite, - tw. 1.0-1.5, - minerał lekki – cwł 1,5 g/cm3, - bezbarwna, biała o białej rysie, połysk szklisty, - łatwo rozpuszcza się w wodzie, - powstaje jako produkt ewaporacjo wód jeziornych. KLASA 5. WĘGLANY UWODNIONE ZAWIERAJĄCE INNY ANION Alumnohydrokalcyt i β- Alumnohydrokalcyt CaAl2[(OH)4 (CO3)2] •4H2O - skupienia włókniste, sferolitowe, powłoki, - tw. 2.5, - biały, róŜowawy, - znaleziony w zwietrzelinie gabra. Węglany występujące w karbonatytach to burbankit, ankylit, kordylit, parisyt – oprócz Na, Ca, Ba i Sr zawierają jony lantanowców – La, Ce, Dy, Nd, Pr, Sm i inne. W Polsce karbonatyty występują w płn-wschodniej Polsce – wiercenie Tajno koło Suwałk. Cechy fizyczne najwaŜniejszych węglanów Nazwa Wzór Sposób występ. Twardość Łupliwość Kalcyt CaCO3 romboedry, słupy, skalenoedry; sk. ziarniste, naciekowe, zbite, oolity bezbarwny; doskonała romboedryczna Ŝółtawy, róŜowawy Aragonit CaCO3 Wyraźna Magnezyt MgCO3 3,5-4,0 Tabliczki, igiełki, naskorupienia, wykwity, Grochowce, skupienia ziarniste, naciekowe Sk.ziemiste 3,5 – 4,5 Syderyt FeCO3 romboedry, konkrecje śółtawy, w doskonała romboedryczna konkrecjach brunatny do czarnego malinowy, róŜowy Rodochrozyt MnCO3 Cerusyt PbCO3 Dolomit CaMgCO3 Ankeryt CaFeCO3 Azuryt Cu32+[OH CO3]2 Malachit Skalenoedry, sk. zbite Tabliczki, igiełki Romboedry, sk. zbite, pseudomorfozy po kalcycie romboedry 3,0 3,5 - 4.0 3,0 – 3,5 3,5 – 4,0 - Barwa/zabarwienie Parageneza Utwory hydroterm. śyły kruszconośne, Utwory biogeniczne, karbonatyty Bezbarwny, Utwory białawy, Ŝółtawy, hydrotermalne niebieskawy, niskich fiołkowy, brunatny temperatur biały bezbarwny, Ŝółtawy bezbarwny, biały, doskonała romboedryczna szarawy 3,5 – 4,0 - Tabliczki, 3,5 – 4,0 słupki, sk.zbite, ziemiste - 3,5 – 4,0 Cu22+[(OH)2 CO3] Tabliczki, słupki, sk.zbite, ziemiste - Biały, czerwonawy, zielonawy szafirowy Szmaragdowo zielony Szczególna cecha Na zimno rozpuszcza się w zimnym 3% HCl Łatwo rozpuszcza się w 3% HCl Produkt serpentynizacji Utwory osadowe - Tlenki Mn - - Galena Silny połysk Kalcyt, serpentyny Po sproszkowaniu rozpuszcza się w HCl Dolomit, syderyt, kwarc Malachut, pseudomalachit, inne wtórne min. Cu Azuryt. Pseudomalachit, inne wtórne min. Cu Łatwo rozpuszcza się w HCl Łatwo rozpuszcza się w HCl Uwaga: Makroskopowe rozpoznanie jasnych węglanów, kiedy posługujemy się 3% HCl. 1. Badamy kryształ lub szczotkę krystaliczną: a) widoczna jest symetria rombowa i próbka rozpuszcza się w HCl – to aragonit, gdy nie rozpuszcza się – to cerusyt, b) widoczna jest symetria trygonalna – romboedry, a nawet skalenoedry- i ściany kryształu nie są zarysowane, ani pokryte sproszkowanym minerałem (wcześniej naleŜy to sprawdzić) i rozpuszcza się w HCl – jest to kalcyt; kiedy nie rozpuszcza się moŜe to być magnezyt (rzadko), syderyt, dolomit lub ankeryt. Dolomit w odróŜnieniu od pozostałych tu wymienionych rozpuszcza się po zarysowaniu (sproszkowaniu) na zimno. Pozostałe – rozpuszczą się w HCl po ogrzaniu. W rozróŜnieniu magnezytu, syderytu i ankerytu mogą pomóc współwystępujące minerały i ogólnie pochodzenie okazu, c) nie moŜna określić symetrii kryształów (np. skupienia igiełkowe) i nie zadrapane kryształy rozpuszczaja się w HCl – to jest to kalcyt lub aragonit. Identyfikacja moŜliwa tylko po badaniach fazowych, np. rtg. 2. Badamy skupienie drobnoziarniste, zbite: a) barwa jasna, biała, lub skupienia zabarwione, często „smuŜyście”, a połysk jest szklisty, cukrowaty, to moŜe to być wapień krystaliczny – kalcytowy lub dolomitowy. NaleŜy zakropić kwasem solnym na nie zadrapaną, wolną od skupień sproszkowanych powierzchnię i wnioskować jak w p.1, b) barwa biała, połysk słaby, niemal ziemisty i nie reaguje z kwasem solnym na zimno – to magnezyt, c) barwa biały, połysk słaby lub półszklisty, czasem są to skupienia naciekowe, groniaste, stalaktyty – moŜe być to kalcyt, aragonit lub hydrocynkit. Kalcyt i aragonit rozpuszczają się w HCl – identyfikacja moŜliwa tylko po badaniach fazowych, np. rtg. Uwaga: Informacje o moŜliwościach rozpoznawania makroskopowego węglanów na podstawie rekcji chemicznych zawarte są w „Rozpoznawaniu minerałów” – A.Bolewski, WG Warszawa 1972. GROMADA VI-6. BORANY Bor jest pierwiastkiem słabo rozpowszechnionym w skorupie ziemskiej. Występuje najczęściej w minerałach pochodzenia pneumatolitowego i hydrotermalnego, najczęściej w utworach pegmatytowych. Znane są borany i boranokrzemiany, gdzie oprócz anionów boranowych występują aniony krzemotlenowe. Aniony boranowe to aniony „trójkątne” [BO3]3- lub tetraedrytczne [BO4]5_ lub [B(O, OH)]n-. Tetraedry boranowe wykazują zdolność do koncentracji – czyli do łączenia się w większe aniony jako grupy, pierścienie, łańcuchy, warstwy lub ugrupowania szkieletowe, jak w gromadzie krzemianów i glinokrzemianów. Łączenie to następuje poprzez tleny z naroŜy tych tetraedrów- przez ich uwspólnienie. Takie łączenie się tych anionów jest moŜliwe dlatego, Ŝe w obrębie anionu [BO4]5- wiązanie ma charakter mezodesmiczny. KLASA 2. BORANY GRUPOWE I PIERŚCIENIOWE Boraks rodzimy - kr. słupowe, skupienia zbite, - tw.2,0-2,5, łupliwość dokładna, - minerał lekki - cwł. 1,715 g/cm3, - białawy lub słabo zabarwiony, połysk szklisty lub ziemisty, - smak alkaliczny – słodkawo-cierpki, - powstaje wskutek ewaporacji wód jeziornych zasobnych w B2O3. KLASA 3. BORANY ŁAŃCUCHOWE Kolemanit Ca[B3O4(OH)3] • H2O - klasa słupa jednoskośnego, - skupienia zbite i sferolitowe, - tw. 4.5; łupliwość dokładna, - bezbarwny, białawy, Ŝółtawy; połysk szklisty, - rozpuszcza się w gorącej wodzie, - współwystępuje z boraksem i gipsem. KLASA 5 BORANY PRZESTRZENNE Boracyt Mg3[ClB7O13] - znane są dwie odmiany polimorficzne: gdy T<2650C – rombowa – stassfuryt, występujący w postaci skupień włóknistych, - powstaje jako pierwotny produkt procesu ewaporacji wody morskiej, - staffuryt w warunkach podwyŜszonego ciśnienia i temperatury przekształca się w odmianę regularną, - niewielkie kryształy czworościenne, skupienia gruzłowate i bulaste w karnalitowcu, tw.7.0-7.5; niewyraźna łupliwość, bezbarwny, biały, zielonkawy, Ŝółtawy; połysk szklisty lub ziemisty, występuje w sodowo-potasowych złoŜach soli. Opracowała: dr hab. Maria Czaja