GROMADA VI SOLE KWASÓW TLENOWYCH

Transkrypt

1 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 [UO 2 ] 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 [SO 4 ] 2-, w arsenianach [AsO 4 ] 3-, w węglanach [CO 3 ] 2_, a w boranach [BO 3 ] 3- i [BO 4 ] 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 [SiO 4 ] 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 Na 3 H[CO 3 ] 2 2H 2 O wydłuŝone kryształy o doskonałej łupliwości, tw , 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 MgCO 3, sferokobaltyn CoO 3, smitsonit ZnCO 3, syderyt FeCO 3, rodochrozyt MnCO 3 i kalcyt. Minerały te krystalizują w układzie trygonalnym, w klasie skalenoedru dytrygonalnego 32m. W szeregu tym promień kationów rośnie od Mg 2+ do Ca 2+. Magnezyt MgCO 3 - rzadko tworzy kryształy o pokroju romboedrycznym, częściej występuje w skupieniach gruboziarnistych jako magnezyt krystaliczny- lub w skupieniach drobnoziarnistych magnezyt ziemisty, - twardość Uwaga, skupienia ziarniste mają czasem twardość około 6.0 z powodu tego, Ŝe skupienia magnezytu przesycone są chalcedonem chalcedon posiada twardość 6.0,

2 - łupliwość romboedryczna (101 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 FeCO 3 - 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 , doskonała łupliwość romboedryczna (101 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 (ZnCO 3 ) 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 MnCO 3 - 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 ; typowa łupliwość romboedryczna (101 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 CaCO 3 - powszechnie tworzy kryształy, często o duŝej liczbie postaci romboedry, skalenoedry, słupy; często tworzy szczotki krystaliczne. Stwierdzono zaleŝność występowania postaci krystalograficznych od warunków krystalizacji stęŝenia CO 2,

3 - 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 (101 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 CaCO 3, stroncjanit SrCO 3, cerusyt PbCO 3 i witeryt BaCO 3. Minerały z tego szeregu krystalizują w układzie rombowym, w klasie bipiramidy rombowej mmm. Aragonit CaCO 3 - 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 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 SrCO 3 - kryształy słupowe lub igiełkowe, skupienia ziarniste, pręcikowe, promieniste lub włókniste, zbite, - tw , 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 PbCO 3 - kryształy o pokroju tabliczkowym i bipiramidalnym, igiełkowy, często zbliźniaczony, - skupienia ziarniste, zbite, naskorupienia, skupienia ziarniste, ziemiste, - tw , łupliwość wyraźna,

4 - minerał bardzo cięŝki cwł 6,5 g/cm 3, - 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 PbSO 4 i piromorfitem Pb 5 [Cl (PO 4 ) 3 ], - powstaje w utworach hydrotermalnych niskich temperatur - współwystępuje z galeną, anglezytem, tarnowskitem, - w Polsce: okolice Olkusz i Chrzanowa. Witheryt BaCO 3 - kryształy o pokroju bipiramid, takŝe skupienia ziarniste, płytkowe, promieniste, zbite, - tw , - 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(CO 3 ) 2 - kryształy romboedryczne, skupienia ziarniste, takŝe zbite, - tw ; 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(CO 3 ) 2 - kryształy romboedryczne, - skupienia ziarniste, - tw ; łupliwość doskonała romboedryczna (101 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(CO 3 ) 2 - kryształy romboedryczne, - tw , - biały, róŝowawy; połysk szklisty, - występuje w utworach hydrotermalnych,

5 KLASA 3. WĘGLANY BEZWODNE ZAWIERAJĄCE INNY ANION Azuryt Cu 2+ 3 [OH CO 3 ] 2 - krystalizuje w klasie słupa jednoskośnego, - kryształy o pokroju tabliczkowym, rzadziej słupowym, - często tworzy skupienia ziarniste, ziemiste lub zbite, - tw ; 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 Śląsk- Złoty Stok, Boguszów. Malachit Cu2+ 2 [(OH) 2 CO 3 ] - klasa słupa jednoskośnego 2/m, - rzadkie kryształy pokrój igiełkowy; najczęściej tworzy skupienia drobnoziarniste, naskorupienia, naloty, - tw , - 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 Zn 5 [(OH) 3 CO 3 ] 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 Na 2 CO 3 10Η 2 Ο - tworzy wykwity, naskorupienia, skupienia ziarniste i zbite, - tw , - minerał lekki cwł 1,5 g/cm 3, - 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 CaAl 2 [(OH) 4 (CO 3 ) 2 ] 4H 2 O - 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.

6 Cechy fizyczne najwaŝniejszych węglanów Nazwa Wzór Sposób występ. Twardość Łupliwość Barwa/zabarwienie Parageneza Szczególna cecha Kalcyt CaCO 3 romboedry, słupy, skalenoedry; sk. ziarniste, naciekowe, zbite, oolity 3,0 doskonała romboedryczna bezbarwny; Ŝółtawy, róŝowawy Utwory hydroterm. śyły kruszconośne, Utwory biogeniczne, Na zimno rozpuszcza się w zimnym 3% HCl Aragonit CaCO 3 Tabliczki, igiełki, naskorupienia, wykwity, Grochowce, skupienia ziarniste, naciekowe 3,5-4,0 Wyraźna Bezbarwny, białawy, Ŝółtawy, niebieskawy, fiołkowy, brunatny karbonatyty Utwory hydrotermalne niskich temperatur Magnezyt MgCO 3 Sk.ziemiste 3,5 4,5 - biały Produkt serpentynizacji Syderyt FeCO 3 romboedry, doskonała Utwory konkrecje romboedryczna osadowe śółtawy, w konkrecjach brunatny do czarnego Łatwo rozpuszcza się w 3% HCl Rodochrozyt MnCO 3 Skalenoedry, sk. zbite 3, malinowy, róŝowy Tlenki Mn - Cerusyt PbCO 3 Tabliczki, 3,0 3,5 bezbarwny, Galena Silny połysk igiełki Ŝółtawy Dolomit CaMgCO 3 Romboedry, sk. zbite, pseudomorfozy po kalcycie 3,5 4,0 doskonała romboedryczna bezbarwny, biały, szarawy Kalcyt, serpentyny Po sproszkowaniu rozpuszcza się w HCl Ankeryt CaFeCO 3 romboedry 3,5 4,0 - Biały, czerwonawy, zielonawy Dolomit, syderyt, kwarc Azuryt Cu 2+ 3 [OH CO 3] 2 Tabliczki, słupki, sk.zbite, ziemiste Malachit Cu 2 2+ [(OH) 2 CO 3] Tabliczki, słupki, sk.zbite, ziemiste 3,5 4,0 - szafirowy Malachut, pseudomalachit, inne wtórne min. Cu 3,5 4,0 - Szmaragdowo zielony Azuryt. Pseudomalachit, inne wtórne min. Cu Uwaga: Makroskopowe rozpoznanie jasnych węglanów, kiedy posługujemy się 3% HCl. - - Łatwo rozpuszcza się w HCl Łatwo rozpuszcza się w 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

7 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 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 [BO 3 ] 3- lub tetraedrytczne [BO 4 ] 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 [BO 4 ] 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/cm 3, - białawy lub słabo zabarwiony, połysk szklisty lub ziemisty, - smak alkaliczny słodkawo-cierpki, - powstaje wskutek ewaporacji wód jeziornych zasobnych w B 2 O 3. KLASA 3. BORANY ŁAŃCUCHOWE Kolemanit Ca[B 3 O 4 (OH) 3 ] H 2 O - 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 Mg 3 [Cl B 7 O 13 ] - znane są dwie odmiany polimorficzne: gdy T<265 0 C 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,

8 - niewielkie kryształy czworościenne, skupienia gruzłowate i bulaste w karnalitowcu, - tw ; niewyraźna łupliwość, - bezbarwny, biały, zielonkawy, Ŝółtawy; połysk szklisty lub ziemisty, - występuje w sodowo-potasowych złoŝach soli. Opracowała: dr hab. Maria Czaja