Horninotvorné minerály

1. Horninotvorné minerály • Tato přednáška je připravena pro posluchače stavební fakulty, kde určování hornin je významné hlavně z toho důvodu, že teprve po pojmenování horniny je možné určené hornině „přidělit“ vlastnosti (pevnost, hmotnost, odolnost, dělitelnost apod.). Určování hornin je zde pouze makroskopické. To znamená, že posluchač je zde vybaven pouze zrakem a získanou zkušeností, možná nějakou pomůckou jako je lupa, nůž, zředěná kyselina chlorovodíková • a samozřejmě teoretická znalost. • Horninotvorný minerál je takový ze systému minerálů, který se významnou mírou podílí na stavbě hornin. • (hlavní – více než 10%, vedlejší 1-10% a tak zvané akcesorické – podružné, které nejsou významné zastoupením ale mají jiný význam pro tu jistou horniny.Foto zlato a třeba křemen, kalcit • Systém horninotvorných minerálů většinou kopíruje systém mineralogický. Zde jsou minerály uspořádány podle chemického složení, příslušnosti ke krystalografickým skupinám a konečně ke strukturní stavbě minerálu

2. Horninotvorné minerály • Definice: Minerál je chemický jedinec s vlastní strukturní stavbou, s optickými vlastnostmi a ve většině s krystalovou strukturou (jsou i amorfní, nekrystalické, nebo skrytě krystalické – krypto krystalické) • Hornina je pak složena z minerálů, které jsou uspořádány v charakteristických strukturách a texturách. • Při určování hornin vycházíme mimo dalších hodnocení z obsahu minerálů, které jsou pro každou horninu charakteristické. Obsah minerálů je často hlavním základem systému hornin.

3. Jak určíme minerál, podle čeho můžeme minerál určit, co nám pomůže? • Odborník, mineralog, petrograf je schopný určit jakýkoliv minerál. Je vybaven mnoha specielními technikami jako je např. chemická analytika, rentgenová analýza, mikroskopie foto mikroskop popř. mikroskopické foto a další. • Paradoxně to, co je neurčitelné, je nový minerál, nově objevený (nepopsaný minerál) • Naše určování minerálů (a posléze hornin) nebude „hádáním“, ale profesionálním makroskopickým určením. • Co při určování použijeme? • Každý minerál má mnoho makroskopicky (okem, lupou) posouditelných vlastností. • Vlastnosti minerálů se přenášejí na horniny např. minerál je lehký hornina také, ninerál je křehký, štěpný, hornina také, minerál je chemicky nestálý, hornina je rovněž chemicky nestálá (kalcit – vápenec, mramor apod.

4. Jak určíme minerál, podle čeho můžeme minerál určit, co nám pomůže? • Jsou to hlavně:dokumentovat foto, každý bod • Barva Barva vrypu Průhlednost, průsvitnost Vzhled (kovový, nekovový) Lesk (matný, mastný, diamantový….) Štěpnost (plošná dělitelnost minerálů, vycházející ze strukturní stavby minerálů). Např. slídová štěpnost až po neštěpné minerály Tvrdost (většinou relativní posuzování dle Mohsovy stupnice – mastek, súl kamenná, kalcit …….křemen, topas, korund, diamant) Tvar minerálů (tabulkovitý, lístkovitý, kubický, sloupcovitý apod.)Horninové prostředí (např. minerál kalcit se jako primární minerál neobjevuje v magmatických hornináchDalší vlastnosti odolnost mechanická, chemická (HCl), křehkost …..

5. Vlastnosti

6. Systém horninotvorných minerálů • Elementy (prvky) • Síra • Zlato apod. • Grafit (tuha) barva: šedočerná barva vrypu: černá průhlednost, průsvitnost: neprůhledný, neprůsvitný vzhled: kovový lesk: matný štěpnost: ano tvrdost: 1. tvar: lístky, šupinky, vločky horninové prostředí: slabě metamorfované horniny jiné vlastnosti: v horninovém prostředí jako „mazadlo“, jako pigmentující minerál

7. Systém horninotvorných minerálů Sulfidy (sirníky) Chalkopyrit, nikelín, rumělka, markazit, pyrrhotín, sfalerit, galenit pyrit barva: syrově zlatožlutá barva vrypu: šedozelená průhlednost, průsvitnost: neprůhledný a neprůsvitný vzhled: kovový lesk: mastný štěpnost:neštěpný tvrdost: 6.5 tvar: kubicky symetrické mnohostěny, krychle, osmistěn horninové prostředí: téměř všudypřítomný jiné vlastnosti: křehký

8. Systém horninotvorných minerálů Sulfáty (sírany) • Sádrovec Ca S04 2H20 barva: mléčně bílá, čirá, medová, našedlá barva vrypu: bílá průhlednost, průsvitnost: průsvitný až někdy průhledný vzhled: nekovový lesk: vysoký štěpnost: dokonalá tvrdost: 2.5 tvar: tabulky, destičky horninové prostředí: sedimenty jiné vlastnosti: vznik agresivních vod Jedná se o minerál, který je jednak stavební hmotou (výroba sádry) a jeho přítomnost v horninách ovlivňuje vznik agresivních podzemních vod (síranové vody)

9. Systém horninotvorných minerálů Anhydrit CaSO4 barva: bílá, narůžovělá, našedlá, žlutavá barva vrypu: bílá průhlednost, průsvitnust: průsvitný vzhled: nekovový lesk: dokonalý, většinou třpytivý jako cukr štěpnost: tvrdost: 2 - 3 tvar: špatně omezené krystaly horninové prostředí: spolu se solí, exhaláty jiné vlastnosti: podobně jako sádrovec – kyzové zvětrávání

10. Systém horninotvorných minerálů Karbonáty (uhličitany) Jedná se o velmi početnou a rozšířenou skupinu minerálů, která je typickáhlavně pro sedimenty a částečně pro metamorfované horniny Kalcit, dolomit, ankerit, aragonit,siderit apod. Kalcit (CaCO3) barva: mléčně bílá, narúžovělá,našedlá, okrová, čirá barva vrypu: bílá průhlednost, průsvitnust: průsvitný (výjimečně čirý) vzhled: nekovový lesk: vysoký štěpnost: podle klence, dokonalá tvrdost: 3 tvar: klence horninové prostředí: sedimenty, metamorfity, ne jako primární v magmatitech jiné vlastnosti: reaguje s 2 – 3% HClkrasovatění

11. Systém horninotvorných minerálů • Oxidy (kysličníky) • Křemen SiO2(opál amorfní SiO2, chalcedon skrytě krystalický SiO2, achát, karneol,jaspis) barva: mléčně bílý, čirý, ledově šedý - záhněda, okrově zbarvený ale i modrofialový - ametyst, růžový -růžový barva vrypu: bílá průhlednost, průsvitnust: průsvitný, výjimečně průhledný vzhled: nekovový lesk: mastný štěpnost: neštěpný tvrdost: 7 tvar: prismata, ukončená pyramidálními plochami horninové prostředí: téměř všudypřítomný jiné vlastnosti: křehký, resistentní

12. Systém horninotvorných minerálů • Oxidy železa (volně je k nim připojen minerál magnetit, který ve skutečnosti patří do skupiny spinelidů) • Limonit minerál s problematickým a relativně složitým vzorcem, kde se objevuje FeO a FeOH • Hematit(krevel) Fe3 O4 • Minerály tvořící v horninách tmel (pískovce) nebo horniny pigmentují do rezavých a červenohnědých barev • Magnetit Fe3O4 , magnetický, těžký,drobný kubický minerál krystalizující v osmistěnech

13. Systém horninotvorných minerálů Silikáty Nejpočetnější skupina minerálů se složitou chemickou a strukturní stavbou. Jsou jednotně tvořené základním „kamenem“ – buňkou silikátovým tetraedrem (čtyřstěnem) SiO3, který je složitě organizován s dalšími kationty do složitých řetězců, prostorových struktur a plošných struktur. Živce draselné KAlSi3O8 (ortoklas – monoklinický, mikroklín – triklinický, sanidin, živec s Ca vznikající za vyšších teplot NaAlSi3O8 …----------------------------------------- CaAl2Si2O8 plagioklasy (živce sodnovápenaté), celá řada živců, kde sodný člen albit (kyselý) na jedné straně a vápenatý anortit (zásaditý) na druhé straně se vzájemně mísí a vytvářejí se další jedinci (oligoklas, andesin, labradorit, bytownit). Na obsahu živcú je částečně založen systém magmatických hornin.

14. Systém horninotvorných minerálů živce barva: bílé, našedlé, narůžovělé až masově červené barva vrypu: bílá průhlednost, průsvitnost:výjimečně průsvitný, vzácně i průhledný vzhled: nekovový lesk: dokonalý štěpnost: dokonalá tvrdost: 6.5 tvar:tabulky, lišty, destičky horninové prostředí: všechny horniny jiné vlastnosti: ovlivňuje štěpnost hornin Velmi podobné, makroskopicky nerozlišitelné jsou zástupci živců – foidy( setkáme se s horninou, která má u názvu přívlastek nefelinický fonolit – je to vulkanit fonolit – znělec s nefelínem. Jsou to minerály, které v horninách zastupují živce tehdy, když není dostatek SiO3 , k vytvoření plnohodnotných živců . Živcům podobné a makroskopicky obtížně nerozlišitelné jsou ve vulkanických horninách zeolity (např. natrolit ve znělci)

15. Systém horninotvorných minerálů Skupina turmalínu. Skupina minerálů, které pro nás reprezentuje chemický složitý borosilikát turmalín barva: černohnědý – skoryl, růžový - rubelit barva vrypu: bílá průhlednost, průsvitnust:vzácně průsvitný vzhled: nekovový lesk: na krystalových plochách vysoký štěpnost:neštěpný tvrdost: 6 tvar: trojboké sloupce horninové prostředí: kyselé magmatity a metamorfity jiné vlastnosti: křehkost, malá mechanická pevnost podélné rýhování paralelní s osou sloupce

16. Systém horninotvorných minerálů Skupina amfibolů silikáty Fe, Mn, Mg barva: zelené zelenohnědé, hnědé barva vrypu: bílá průhlednost, průsvitnust: průsvitný vzhled: nekovový lesk: dobrý lesk štěpnost: dokonalá viz obr. Paralelní s osou sloupce tvrdost: 6.5 tvar: protáhlé sloupce horninové prostředí: magmatity a metamorfity jiné vlastnosti : ne v sedimentech

17. Systém horninotvorných minerálů Skupina pyroxenů silikáty Fe, Mg, Mn barva: temnější než amfiboly, hnědé, hnědočerné, temně zelené barva vrypu: bělavá průhlednost, průsvitnust: neprůsvitná vzhled: nekovový lesk: dokonalý štěpnost: dokonalá tvrdost:6.5 tvar: zavalité, kratší sloupce horninové prostředí: magmatity, etamorfity, ne sedimenty jiné vlastnosti: málo odolný Fe

18. Systém horninotvorných minerálů Skupina olivínu Je to řada silikátů Fe a Mg (forsterit a fayalit), které se mísí a FeMg silikát je minerál olivín barva: trávově zelená, zelenožlutá až hnědavá barva vrypu: bílá průhlednost, průsvitnost: průsvitný vzhled: nekovový lesk: mastný skelný - vysoký štěpnost: nedokonalá tvrdost: 6.5 tvar: špačkovité tvary horninové prostředí: bazické magmatity jiné vlastnosti: při metamorfoze procesem serpentinizace vzniká vláknitý minerál chrysotil - azbest (nebo šupinkovitý serpertin)

19. Systém horninotvorných minerálů Skupina granátů Pyrop – český granát Mg - Fe Almandin Hesonit Grosular Andradit Uvarovit a další barva: většinou červenohnědé až červené barva vrypu: bělavá průhlednost, průsvitnost: vzácně průsvitné vzhled: nekovový lesk: na lomu matný štěpnost: neštěpný tvrdost: 6.5 tvar: kubické mnohostěny horninové prostředí: magmatity, metamorfity jiné vlastnosti: těžký minerál (rýžování), neodolný Fe

20. Systém horninotvorných minerálů Skupina granátů Pyrop – český granát Mg - Fe Almandin Hesonit Grosular Andradit Uvarovit a další barva: většinou červenohnědé až červené barva vrypu: bělavá průhlednost, průsvitnost: vzácně průsvitné vzhled: nekovový lesk: na lomu matný štěpnost: neštěpný tvrdost: 6.5 tvar: kubické mnohostěny horninové prostředí: magmatity, metamorfity jiné vlastnosti: těžký minerál (rýžování), neodolný Fe

21. Systém horninotvorných minerálů Skupina slíd světlé - tmavé muskovit, biotit, sericit, flogopit silikáty s OH, Mg Muskovit barva: čirý až zlatavě žlutavý barva vrypu: bílý průhlednost, průsvitnost: průsvitný až průhledný vzhled: nekovový lesk: vysoký - slídový štěpnost: dokonalá tvrdost: 5 tvar: tabulky, šupinky, lístky horninové prostředí: ve všech horninách jiné vlastnosti:odolný, flexibilní

22. Systém horninotvorných minerálů Biotit (silikát s Fe) barva: hnědá, hnědočervená barva vrypu: bílá průhlednost, průsvitnust: průsvitný vzhled: nekovový lesk: slídový - dokonalý štěpnost: výborná tvrdost: 5.5 tvar: destičky , tabulky, lístky, šupinky horninové prostředí: magmatity, metamorfity, ne sedimenty jiné vlastnosti: neodolný, snadno zvětrává

23. Systém horninotvorných minerálů Slídám podobné minerály, drobnější až mikroskopické Skupina chloritu barva: zelené, hnědozelené barva vrypu: bílé průhlednost, průsvitnost: neprůhledné, neprůsvitné vzhled: nekovový lesk: hedvábný štěpnost: ano tvrdost: 5 tvar: jehličky, šupinky horninové prostředí: epizonálně metamorfované horniny jiné vlastnosti:

24. Systém horninotvorných minerálů Produkt rozpadu a rozkladu minerálů (živců) Submikroskopické minerály (zkoumají se elektronovou mikroskopií) Skupina jílových minerálů sk. kaolinitu sk.montmorilonitu sk. Illitu glaukonit – foto, indikátor mořské sedimentace, pigment a tmel pískovců Minerály s vrstevní strukturou tetraedrů. Vlastnosti: sorbce, nasákavost, bobtnavost, žáruvzdornost, výměna bází, schopnost expandovat Dominantní minerál v pelitech.