PIERWIASTKI RODZIME, STOPY I ZWIĄZKI MIĘDZYMETALICZNE

Transkrypt

1 GROMADA I PIERWIASTKI RODZIME, STOPY I ZWIĄZKI MIĘDZYMETALICZNE Procentowy udział pierwiastków rodzimych w skorupie ziemskiej nie przekracza 0,1 %wag. Najczęstsze z nich, wyłączając składniki atmosfery, to: C (grafit, diament), S, Au, Pt (platynowce), Cu i metale kruche (As, Sb, Bi). W obrębie pierwiastków rodzimych wyróżnia się trzy klasy: Klasa 1. Metale, ich stopy i związki międzymetaliczne Klasa 2. Metale kruche, ich stopy i związki międzymetaliczne Klasa 3. Metaloidy KLASA 1. METALE, ICH STOPY I ZWIĄZKI MIĘDZYMETALICZNE Metale ciężkie charakteryzują się najgęstszym upakowaniem atomów w strukturze. W metalach obecne są często podstawienia izomorficzne innych metali. Mogą one tworzyć pomiędzy sobą stopy oraz związki międzymetaliczne. Stopy są to izomorficzne roztwory stałe (w strukturze metalu tworzą się podstawienia innych metali nie powodujące zmian jego struktury). Związek międzymetaliczny jest to faza krystaliczna o innej strukturze niż struktury metali wchodzących w jej skład. W obrębie tej klasy wyróżnia się grupy: miedzi rodzimej, żelaza rodzimego, platyny rodzimej i rutenu rodzimego. Ciężkie metale rodzime charakteryzują się kowalnością, połyskiem metalicznym oraz dobrym przewodnictwem cieplnym i elektrycznym. Miedź rodzima Cu regularny Kryształy (klasa 48-ścianu), skupienia ziarniste, dendryty, druty, wpryśnięcia. Barwa miedzianoczerwona, częste ciemniejsze naloty produktów utleniania. Rysa miedzianoczerwona, błyszcząca. Zbliźniaczenia wg (111), polisyntetyczne. Twardość wg skali Mohsa 2,5-3, VHN G 8,93 g/cm 3. Minerały współwystępujące: kupryt, tenoryt, malachit, azuryt, chalkozyn. Występowanie w pęcherzach pogazowych skał wylewnych (pochodzenie hydrotermalne), w strefach utleniania oraz cementacji złóż kruszców Cu, w skałach osadowych (łupki margliste, piaskowce). W Polsce stwierdzona w Górach Świętokrzyskich (Miedzianka, Miedziana Góra), w Karpatach (Monasterzec), w Górach Kaczawskich (Stara Góra), w Rudawach Janowickich (Miedzianka, Wieściszowice), w złożach monokliny przedsudeckiej.

2 Srebro rodzime Ag regularny Kryształy (klasa 48-ścianu) z przeważającymi postaciami: (100), (111) i (110), dendryty, druty, skupienia pierzaste, siatkowe, wpryśnięcia, pseudomorfozy po argentycie Ag 2 S i siarkosolach. Izostrukturalne z miedzią rodzimą. Barwa srebrzystobiała, żółtawa, częste ciemniejsze naloty produktów utleniania. Rysa srebrzysta, błyszcząca. Zbliźniaczenia wg (111), polisyntetyczne. Twardość wg skali Mohsa 2,5-3, VHN G 9,6-12,0 g/cm 3. Minerały współwystępujące: argentyt, akantyt, pirargyryt, proustyt, kruszce Co, Ni, Bi, tetraedryt, galena, cerusyt, kalcyt, kwarc. Z rtęcią tworzy amalgamaty. Występowanie w hydrotermalnych żyłach kruszcowych, w strefach utleniania oraz cementacji, w skałach osadowych (łupki mansfeldzkie cechsztyn Niemiec i Dolnego Śląska). W Polsce stwierdzone na Dolnym Śląsku w Miedziance, Kowarach, Kletnie, pegmatytach Białej Doliny koło Szklarskiej Poręby, w rudzie malachitowej w Miedziance (Góry Świętokrzyskie), w Tatrach (Krywań, Mnich),. Złoto rodzime Au regularny Kryształy (klasa 48-ścianu) z przeważającymi postaciami: (100), (111) i (110), grudki (samorodki), blaszki, dendryty, druty, wpryśnięcia. Izostrukturalne z miedzią i srebrem rodzimym. Barwa złocista w różnych odcieniach w zależności od domieszek innych metali (Ag, Cu, Pd, Bi). Rysa złocista, połyskująca. Zbliźniaczenia wg (111). Twardość wg skali Mohsa 2,5-3, VHN G 15,5 19,3 g/cm 3. Minerały współwystępujące: piryt, arsenopiryt, chalkopiryt, galena, antymonit, tellurki Ag i Cu, kwarc. Z rtęcią tworzy amalgamaty. Ze srebrem tworzy naturalny stop elektrum (Au, Ag). Występowanie w żyłach hydrotermalnych związanych z kwaśnym magmatyzmem, jako submikroskopowej wielkości wrostki w minerałach kruszcowych (krystalozole), odporne na działanie czynników atmosferycznych, w strefach wietrzenia przechodzi do utworów okruchowych (piaski złotonośne). W Polsce stwierdzone na Dolnym Śląsku w Złotym Stoku (w czapie żelaznej złoża arsenu oraz w arsenopirycie), w Czarnowie, Starej Górze, Radomicach k. Wlenia (w kruszcach arsenu), Kletnie, w Kleczy i Pilichowicach (G. Kaczawskie), w rudzie malachitowej w Miedziance (G. Świętokrzyskie), w Tatrach (żyły kwarcowe Krywania). W złożach okruchowych (piaskach złotonośnych) przedpola Sudetów (okolice Złotoryi, Lwówka, Legnicy, Bolesławca), Głuchołaz (G. Opawskie). W cechsztyńskich łupkach miedzionośnych (średnio 100 kg złota rocznie jako produkt uboczny produkcji Cu).

3 Rtęć rodzima Hg trygonalny Krystalizuje w temperaturze poniżej 38,9 o C, występuje w postaci płynnej, dzielącej się na krople. Barwa cynowobiała. Rysa - brak. G 13,5 g/cm 3. Minerały współwystępujące: cynober, tetraedryt. Tworzy amalgamaty wraz z Au i Ag (moschellandsbergit, kongsbergit, eugenit Ag 11 Hg 2 ). Występowanie w złożach hydrotermalnych niskich temperatur, w osadach gejzerów, w strefach utleniania złóż cynobru oraz innych kruszców Hg, w skałach osadowych (impregnacje). W Polsce stwierdzona w żyłach kruszcowych w obrębie andezytów pienińskich, w skałach ilastych,w obrębie żyłek cynobru w Sobięcinie k. Wałbrzycha. Żelazo rodzime α-fe regularny Rodzimki (samorodki). Barwa stalowoszara lub żelazistoczarna. Rysa szara, połyskująca. Łupliwość wg (100). Kowalne. Zbliźniaczenia - brak. Twardość wg skali Mohsa 4-5, VHN G 7,88 g/cm 3. Magnetyczne. Żelazo rodzime pochodzenia ziemskiego występuje jako składnik zasadowych skał magmowych, np. bazaltów. Na wyspie Disko (Grenlandia) eksploatowano samorodki o ciężarze sięgającym 20 t. Znane ze skał osadowych (USA, Kanada). Żelazo meteorytowe występuje w większości meteorytów (poza chondrytami węglistymi i niektórymi achondrytami). Jest głównym składnikiem meteorytów żelaznych, w których występuje jako kamacyt (do 7,5% Ni) i taenit (8 55% Ni). Regularne zrosty kamacytu i taenitu ujawniające się na wytrawionej, polerowanej powierzchni meteorytów żelaznych noszą nazwę struktur Widmanstättena. meteoryt żelazny Platyna rodzima Pt regularny Naskorupienia, promieniste konkrecje. Barwa biała. Rysa srebrzysta, połyskująca. Przełam nierówny. Zbliźniaczenia - brak. Twardość wg skali Mohsa 4-4,5, VHN G g/cm 3. Minerały współwystępujące: spinele chromowe, oliwiny, pirotyn, pentlandyt, chalkopiryt. Występowanie w ultrazasadowych skałach olwinowych i oliwinowochromitowych (np. dunitach) oraz w gabrach w towarzystwie siarczków (Ural, Kolumbia Brytyjska, Nowa Zelandia, Kanada, RPA). W strefie utleniania stopów Pt-Fe przekrystalizowywuje tworząc naskorupienia i konkrecje promieniste. W strefie wietrzenia przechodzi do utworów okruchowych (piaski platynonośne) (Ural, Syberia, Brazylia, Kalifornia, Borneo).

4 KLASA 2. METALE KRUCHE, ICH STOPY I ZWIĄZKI MIĘDZYMETALICZNE Do klasy tej należą pierwiastki o charakterze półmetalicznym: arsen rodzimy, antymon rodzimy i bizmut rodzimy, krystalizujące w układzie trygonalnym w klasie skalenoedru dytrygonalnego. Arsen rodzimy As trygonalny Rzadkie kryształy o pokroju igiełkowym lub romboedrycznym, naskorupienia, skupienia gruzełkowe. Barwa cynowobiała (na świeżym przełamie), pokryty brunatnym lub czarnym nalotem. Rysa szara lub czarna. Połysk metaliczny (na świeżym przełamie), matowy. Łupliwość doskonała (0001), wyraźna (0114). Przełam ziarnisty, zadziorowaty. Kruchy. Zbliźniaczenia lamelkowe. Twardość wg skali Mohsa 3-4, VHN G 5,4-5,9 g/cm 3. Minerały współwystępujące: srebro rodzime, As-siarkosole Ag, Co i Ni, galena, baryt. Występowanie w utworach hydrotermalnych. W Polsce stwierdzony w Ciechanowiach (Rudawy Janowickie), w kop. Wolność w Kowarach. Antymon rodzimy Sb trygonalny Kryształy pseudoregularne lub o pokroju tabliczkowym, skupienia ziarniste, zbite, naskorupienia. Barwa cynowobiała z ciemnymi nalotami. Rysa ołowianoszara ze słabym połyskiem metalicznym. Połysk metaliczny (na świeżym przełamie), matowy. Łupliwość doskonała (0001). Przełam ziarnisty, zadziorowaty. Kruchy. Zbliźniaczenia polisyntetyczne. Twardość wg skali Mohsa 3-3,5, VHN G 6,7 g/cm 3. Minerały współwystępujące: antymonit i inne kruszce Sb. Występowanie w utworach hydrotermalnych. W Polsce stwierdzony w żyle kwarcowej z antymonitem w Czarnowie (Rudawy Janowickie). Bizmut rodzimy Bi trygonalny Jako wrostki w innych minerałach, skupienia ziarniste, dendryty. Barwa srebrzystobiała z odcieniem różowym (na świeżym przełamie), pokryty ciemnymi nalotami. Rysa szara. Łupliwość doskonała (0001), wyraźna (0121). Przełam zadziorowaty. Kruchy ale kowalny. Zbliźniaczenia polisyntetyczne, parkietowe lub gałązkowe. Twardość wg skali Mohsa 2-2,5, VHN G 9,7 9,8 g/cm 3. Minerały współwystępujące: bizmutynit, kasyteryt, piryt, arsenopiryt, tetraedryt. Występowanie w utworach hydrotermalnych, w złożach kruszców Sn i W oraz Co i U. W Polsce stwierdzony w Rędzinach, Ciechanowiach, Miedziance i Czarnowie (Rudawy Janowickie), w Kowarach, w pegmatytach Szklarskiej Poręby (Zbójeckie Skały, Jóźwin), w Kletnie, w okolicach Chełmca k. Jawora, w Przecznicy (Pogórze Izerskie), w łomach granitu w Granicznej i Borowie k. Strzegomia, w łupkach miedzionośnych monokliny przedsudeckiej, w wierceniach w rejonie Myszkowa.

5 KLASA 3. METALOIDY W skład metaloidów wchodzą polimorfy C (grafit i diament), siarka rodzima oraz selen i tellur rodzimy. Grafit 2H Grafit 3R C heksagonalny trygonalny Grafit 2-H występuje w przewadze, jest stabilny w dużym zakresie ciśnień i temperatur. Grafit 3-R jest rzadszy, nie występuje w przyrodzie samodzielnie. W strukturze grafitu istnieją dwie możliwości przestrzennego usytuowania warstw zbudowanych z heksagonalnych pierścieni atomów węgla. Sekwencja ABAB... jest charakterystyczna dla heksagonalnej struktury grafitu 2-H, a ABCABC... dla trygonalnego grafitu 3-R. Kryształy o pokroju płytek heksagonalnych są często zrostami wg (0001) płytkowych osobników dwóch odmian strukturalnych grafitu: 2-H i 3-R, skupienia ziarniste, łuseczkowe, ziemiste. Barwa czarna z odcieniem srebrzystym. Rysa czarna, połyskliwa. Połysk półmetaliczny lub matowy. Łupliwość doskonała (0001). Cienkie blaszki elastyczne. Zbliźniaczenia - brak. Twardość wg skali Mohsa 1, VHN G 2,1-2,3 g/cm 3. Minerały współwystępujące: kwarc, kalcyt, wollastonit. Występowanie w łupkach metamorficznych (ł. grafitowe), kontaktowo zmienionych wapieniach, żyłach pegmatytowych oraz licznych skałach magmowych. Stosunkowo odporny na wietrzenie przechodzi do skał okruchowych. Składnik meteorytów (Morasko). W Polsce występuje w ł. grafitowych w okolicach Stronia Śląśkiego, w Żelowicach k. Strzelina, w marmurach Sławniowickich k. Nysy i w Przewornie k. Strzelina, w mułowcach i piaskowcach GZW. Diament C regularny Kryształy idiomorficzne z wygiętymi ścianami (klasa 48-ścianu, rzadziej czworościan poszóstny), skupienia ziarniste niekiedy o budowie promienistej lub zbitej. Największe znalezione diamenty to Cullinan 3025 karatów (1 karat = 0,2 grama), Excelsior 969,5 karata, Victoria 457 karatów, Orłow 199 karatów. Bezbarwny, często zabarwiony na różne odcienie. Połysk diamentowy. Łupliwość dobra (111). Przełam muszlowy. Kruchy. Zbliźniaczenia wg (111). Twardość wg skali Mohsa 10. G 3,52 g/cm 3. Minerały współwystępujące: moissanit (SiC), pirop, spinel chromowy, pirokseny rombowe, oliwin, flogopit. Występowanie. Złoża pierwotne diamentów związane są z magmowymi skałami ultrazasadowymi kimberlitami (Kimberly - RPA, Jakucja, rejon Archangielska - Rosja). Tworzy okruchowe złoża wtórne (Indie, Brazylia, Australia, Rosja, Ghana, Kongo, Angola, Sierra Leone).

6 Siarka rodzima α-s rombowy α-s w temperaturze 95,3 o C ulega przemianie w β-s topiącą się w 119,3 o C. Z roztworu krystalizuje rombowo, a ze stopu jednoskośnie. Kryształy o pokroju bipiramidalnym, grubotabliczkowym, skupienia ziarniste, wpryśnięcia, naskorupienia i nacieki. Barwa żółta, biaława, pomarańczowa, czerwona, brunatna, zielonawa, czarna. Rysa słomianożółta, biała. Połysk na ścianach kryształów - diamentowy, na przełamie - tłusty. Przełam muszlowy lub nierówny. Krucha. Pali się krótkim, niebieskim płomieniem. Zbliźniaczenia wg (011). Twardość wg skali Mohsa 1,5-2. G 2,0 g/cm 3. Minerały współwystępujące: celestyn, baryt, kalcyt, aragonit, gips, haueryt. Występowanie jako produkt ekshalacji wulkanicznych. Najważniejsze złoża siarki powstały wskutek redukcji siarczanów, głównie gipsu (CaSO 4 2H 2 O), przy udziale bakterii oraz węglowodorów np. złoża USA, Meksyk, Ukraina, Włochy (Sycylia) oraz Polska (Machów, Jeziórko k. Tarnobrzega, Piaseczno, Grzybów k. Staszowa, Szydłów, Swoszowice (Kraków), Górny Śląsk GROMADA II WĘGLIKI, AZOTKI, FOSFORKI I KRZEMKI