MINERAŁY ILASTE Minerały ilaste są uwodnionymi glinokrzemianami Al, Mg i Fe, należącymi do krzemianów warstwowych. W zależności od wzajemnego układu warstw oktaedrów i tetraedrów mogą one należeć do krzemianów: dwuwarstwowych o typie budowy 1:1, gdzie warstwa oktaedrów jest trwale i jednostronnie połączona z warstwą tetraedrów trójwarstwowych o typie budowy 2:1, gdzie warstwa oktaedrów zamknięta jest między dwoma warstwami tetraedrów zwróconych do siebie wierzchołkami. Minerały ilaste na podstawie budowy dzieli się na: dwuwarstwowe: grupa kaolinitu (kandyty) - kaolinit, hydrohaloizyt i dickit. trójwarstwowe: grupa hydromik: illit i hydromuskowit, grupa montmorillonitu (smektyty): montmorillonit i beidellit, grupa wermikulitu: wermikulit. allofany - formy bezpostaciowe, Al₂ ^. SiO₂ ^. nH₂O. Minerały ilaste powstają głównie w wyniku wietrzenia chemicznego innych glinokrzemianów, mogą także krystalizować z roztworu. Rodzaj powstających minerałów ilastych zależy od składu chemicznego wietrzejącego minerału pierwotnego oraz od warunków środowiska (odczynu, obecności różnych jonów itp.). Odczyn kwaśny sprzyja powstawaniu kaolinitu, obojętny lub alkaliczny - montmorillonitu. Grupa minerałów ilastych wyróżnia się zespołem charakterystycznych cech, do których należą: 1. Powierzchnia właściwa 2.Elektroujemne ładunki - 3.Właściwości fizyczne - w zależności od uwilgotnienia minerały ilaste wykazują odmienne właściwości. W stanie wilgotnym są one plastyczne i maziste, zaś w trakcie suszenia kurczą się, przechodząc w zwięzły i silnie scementowany materiał. Właściwości te decydują o szeregu właściwości fizycznych gleb, takich jak pęcznienie i kurczliwość, czy plastyczność i lepkość Najważniejszymi przedstawicielami minerałów ilastych są: kaolinit, illit, montmorillonit i wermikulit. KAOLINIT Al₄(OH)₈(Si₄O₁₀) Postać występowania: kaolinit krystalizuje w układzie jednoskośnym. Pokrój kryształów: łuseczkowy. Połysk: tłusty, matowy, perłowy. Rysa: biała. Twardość: 2,25. Łupliwość: doskonała. Gęstość: 2,63 g ^. cm^-1. Kaolinit najczęściej jest produktem wietrzenia glinokrzemianów (głównie skaleni) w środowisku wilgotnym i w obecności CO₂ (odczyn kwaśny). ILLIT najczęściej jest produktem wietrzenia glinokrzemianów (głównie skaleni). MONTMORILLONIT powstaje w strefie wietrzenia ciemnych skał magmowych: diabazów, bazaltów i gabra w warunkach alkalicznych. Jest on głównym składnikiem iłów bentonitowych. WERMIKULIT jest produktem wietrzenia lub hydrotermalnego rozkładu biotytu. ALLOFANY Al₂O₃ ^. nSiO₂ ^. mH₂O Część substancji ilastej występuje w glebach w postaci amorficznej. Odnosi się to do niektórych uwodnionych tlenków żelaza i glinu oraz części krzemionki, zwłaszcza w glebach powstałych z popiołów wulkanicznych. Grupę tych związków określa się wspólnym mianem allofanów, będących słabo dotychczas poznaną kombinacją krzemionki i półtoratlenku glinu. Pojemność sorpcyjna allofanów jest bardzo duża. Na szczególną uwagę zasługuje fakt, iż pojemność ta odnosi się nie tylko do kationów (jak w przypadku pozostałych minerałów ilastych), ale również do anionów. Mechanizm powstawania niezrównoważonych ładunków w tego typu minerałach nie został jeszcze poznany, wiadomo jednak, iż mają one charakter zależny od pH.

Skalenie Minerały z tej grupy skaleni są ilościowo najszerzej rozpowszechnionymi składnikami skorupy ziemskiej. Są minerałami skałotwórczymi większości skał magmowych oraz wielu skał metamorficznych.Skalenie: potasowe K[AlSi₃O₈] - ortoklaz, sanidyn, mikroklin, adular. Sodowo wapniowe plagioklazy tworza ciągły szereg izomorficzny: albit (Ab) Na[AlSi₃O₈], oligoklaz 90-70% Ab , andezyn 70-50% Ab, labrador 50-30% Ab, bytownit 30-10% Ab , anortyt (An) Ca[Al₂Si₂O₈]. Sodowe sa kwasne wapniowe zasadowe.

Skaleniowce leucyt i nefelin.

MINERAŁY Z GRUPY KRZEMIONKI Do grupy tej należy najważniejszy minerał skałotwórczy - kwarc, a także dwa inne minerały: chalcedon i opal. KWARC SiO₂ Postać występowania: kwarc  krystalizuje w układzie heksagonalnym, zaś kwarc  - w trygonalnym. Pokrój kryształów: kryształy kwarcu mają formę złożoną (słup heksagonalny, romboedr, trapezoedr, ściany piramidy podwójnej). Barwa: kwarc  - bezbarwny, szarawy, czasem aż do czarniawego, rzadziej lekko niebieskawy, z odcieniem sinawym. Kwarc  - w zasadzie także bezbarwny, choć mnogość wszelkich domieszek powoduje powstawanie form niekiedy silnie zabarwionych, które traktuje się zazwyczaj jako odmiany o odmiennych nazwach mineralogicznych. Odmianę bezbarwną nazywa się kryształem górskim, białą - kwarcem mlecznym, szaroczarną - kwarcem dymnym, intensywnie czarną - morionem, żółtą - cytrynem, czerwonawą - krwawnikiem, wreszcie fioletową - ametystem. Osobniki barwne (np. cytryn, ametyst) używane są jako kamienie ozdobne. Połysk: na ścianach kryształów typowo szklisty, na powierzchni przełamu - tłusty (jednakowo dla obu odmian). Rysa: biała. Twardość : 7,0 - wzorcowa w skali Mohsa. Łupliwość: brak, posiadają tylko przełam: kwarc  - muszlowy, kwarc  - muszlowy lub nieregularny, w obu przypadkach o gładkiej powierzchni. Gęstość: 2,65 g ^. cm^-1. WYSTĘPOWANIE Znane są trzy polimorficzne odmiany krystalicznej krzemionki: kwarc, krystobalit i trydymit, różniące się między sobą temperaturą krystalizacji CHALCEDON SiO₂ Postać występowania: skrytokrystaliczna Barwa: oprócz osobników bezbarwnych, szarych, białych występują odmiany rozmaicie zabarwione: odmianę czerwona nazywa się karneolem, czarną - onyksem, jasnozieloną - chryzoprazem, zieloną z czerwonymi plamami - heliotropem, o wstęgowym, zmiennym zabarwieniu - agatem. Wiele z barwnych odmian chalcedonu stosuje się jako kamienie ozdobne. Połysk: matowy, ziemisty, tłusty Rysa: szara. Twardość: 7,0. Łupliwość: brak, występuje przełam muszlowy. Gęstość: 2,55 - 2,63 g ^. cm^-1. WYSTĘPOWANIE Chalcedon stanowi skrytokrystaliczną odmianę kwarcu. Występuje on w wielu skałach osadowychtakich jak opoki i gezy. . OPAL SiO₂ ^. nH₂O Postać występowania: koloidalna, sztywny żel Barwa: bezbarwny - hialit, barwy białej - opal mleczny, oprócz tego występują odmiany rozmaicie zabarwione (np. żółta, zielona, czerwona). Mieniący się różnymi barwami opal szlachetny zawdzięcza tę właściwość zróżnicowanej budowie fizycznej wywołującej interferencję fal świetlnych. Połysk: szklisty, woskowy. Rysa: szara. Twardość: 5,5-6,0. Łupliwość: brak. Gęstość: 1,9-2,2 g ^. cm^-1. WYSTĘPOWANIE Opal jest koloidalną, bezpostaciową krzemionką (stwardniałym żelem), zawierającą zmienne ilości wody. Wystepuje on w skałach wulkanicznych jako produkt wtórny, wydzielony z wód hydrotermalnych w szczelinach i próżniach skalnych, w osadach gejzerów i gorących źródeł oraz jako produkt uboczny wietrzenia krzemianów.

FOSFORANY, ARSENIANY, WANADANY

W przyrodzie znana jest duża liczba minerałów tej klasy, lecz ich procentowy udział w budowie skorupy ziemskiej jest niewielki. Najliczniejsze wśród nich są fosforany.

Fosforany, arseniany i wanadany są związkami w skład których wchodzą aniony zespolone (PO₄)^3-, (AsO₄)^3-, (VO₄)^3- i katony metali, głównie wapnia, magnezu, żelaza, manganu, glinu, uranu, oraz pierwiastków ziem rzadkich.

Materiały należące do tej klasy odznaczają się dużą różnorodnością składu chemicznego.

Arseniany (np. mimetezyt Pb₅Cl[AsO₄]₃ ) oraz wanadany ( np. wanodynit - Pb₅Cl[VO₄]₃) mają mniejsze znaczenie oraz występują mniej powszechnie.

SIARCZANY, CHROMIANY, MOLIBDENIANY I WOLFRAMIANY

Siarczany stanowią dość liczną grupę minerałów, lecz niewiele z nich jest trwałych i odgrywa znaczącą rolę w budowie skorupy ziemskiej. Siarczany są to połączenia jonów metali (Ba, Sr, Pb, Ca, Mg) z anionem zespolonym [SO₄]^2- które niekiedy zawierają również inne jony takie jak (OH)^-, Cl^-, (CO₃)^2-.

Siarczany są minerałami stosunkowo miękkimi których twardość nie przekracza 3,5 wg skali Mohsa. Przeważnie są to minerały bezbarwne lub zabarwione oraz przezroczyste. Znaczna ich część rozpuszcza się w wodzie. Są to przede wszystkim produkty ewaporacji (parowania) wód morskich oraz jeziornych. Wiele siarczanów tworzy się również w strefie utleniania kruszców siarczkowych oraz jako produkty działalności niskotemperaturowych roztworów hydrotermalnych. Barty BaSo_4, Anhydryt CaSo₄, Gips CaSo₄ (razy) 2H₂O

Chromiany stanowią nieliczną grupę minerałów (np. krokoit - PbCrO₄) . Powstają one głównie w strefach utleniania niektórych złóż siarczkowych. Nie mają większego praktycznego znaczenia.

Molibdeniany najczęściej występują jako produkty utleniania w strefie wietrzeniowej złóż siarczków (Mo, Pb, Zn)

Wolframiany występują w różnorodnych warunkach geochemicznych. Są minerałami tworzącymi się w stosunkowo wysokich temperaturach związanych z metamorfizmem kontaktowym, lub utworami pomagmowymi.

HALOGENKI Do halogenków zaliczamy grupę minerałów obejmujących chlorki, fluorki, bromki i jodki, a więc sole kwasów fluorowodorowego, chlorowodorowego (solnego), bromowodorowego i jodowodorowego. Fluor, chlor, brom i jod w procesach magmowych nie koncentrują się w większych ilościach. Przeważająca część tych pierwiastków przechodzi do roztworów hydrotermalnych, z których mogą krystalizować w formie halogenków. Najbardziej rozpowszechniony jest fluoryt CaF₂ i fluorki glinu. W warunkach osadowych dochodzi natomiast do znacznej koncentracji chlorków (halit NaCl , sylwin i inne), które razem z siarczanami tworzą czasem ogromne złoża. Obecnie od 70 do 75% chloru i bromu, a także ponad 90% jodu skorupy ziemskiej znajduje się w wodzie morskiej.

KRZEMIANY I GLINOKRZEMIANY

Krzemiany, sole kwasów krzemowych o ogólnym wzorze m SiO₂nH₂O, na ogół nie znanych w stanie wolnym. Występujące w przyrodzie krzemiany naturalne odpowiadają kwasom: (H₂SiO₃)_n (kwas metakrzemowy), H₄SiO₄ (kwas ortokrzemowy) i in.

Glinokrzemiany, krzemiany glinu, podwójne tlenki o ogólnym wzorze mAl₂O₃⋅nSiO₂. Najprostszemu wzorowi (Al₂O₃⋅SiO₂) odpowiadają: andaluzyt, sylimanit, dysten.

Krzemiany wyspowe to krzemiany stanowiące najprostsze związki w grupie minerałów

krzemianowych. Zawierają one nie połączone ze sobą tetraedry [SiO₄]^{4 -}. Wśród krzemianów wyspowych występuje wiele ważnych minerałów skałotwórczych. Oliwiny (O): Forsteryt Mg2[SiO4], Fajalit Fe2[SiO4], Granaty (C): Pirop Mg3Al2[SiO4]3, Almandyn Fe3²⁺Al2[SiO4]3. Spessartyn Mn3Al2[SiO4]3, Grossular Ca3Al2[SiO4]3, Andradyt Ca3Fe2^3+[SiO4]3, Uwarowit Ca3Cr2[SiO4]3, Cyrkon Zr[SiO4], Sillimanit AlAl[O/SiO4], Tytanit CaTi[O/SiO4], Topaz Al2[(F,OH)2/SiO4].

Krzemiany grupowe to minerały należące do tej grupy zawierają aniony [Si₂O₇]^6- , powstałe w wyniku kondensacji dwóch tetraedrów , posiadających jedno wspólne naroże. Głównym przedstwicielem krzemianów grupowych jest epidot. Grupa zoisytu i epidotu: Zoisyt (O), Klinozoisyd (M), Epidot (M), Allanit (=Ortyt), Wezuwian .

Krzemiany pierścieniowe - Minerały należące do tej grupy nie są zbyt rozpowszechnione w przyrodzie. W ich

strukturze wewnętrznej występuje pierścieniowy rodnik [Si_nO3_n].

Najważniejszymi z rolniczego punktu widzenia krzemianami pierścieniowymi są zeolity.

Tworzą się one zazwyczaj w warunkach hydrotermalnych i związane są z procesami pomagmowymi, a zwłaszcza powulkanicznymi. Stanowią liczną grupą minerałów o złożonym chemizmie i skomplikowanej budowie wewnętrznej (są one glinokrzemianami sodu i wapnia). Charakterystyczną cechą ich budowy jest występowanie dużych luk wewnątrz sieci krystalicznej. Luki te łączą się w kanały, w których zamknięte są m.in. drobiny wody. Jest to tzw. woda zeolityczna.

Turmaliny (T): Schorl , Dravit , Elbait

Krzemiany łańcuchowe - minerały należące do tej grupy zbudowane są z tetraedrów połączonych w wydłużone

łańcuchy złożone z anionów [Si₂O₆]^6- (każdy tetraedr posiada dwa naroża wspólne z sąsiednimi tetraedrami). Wiele minerałów zaliczanych do krzemianów łańcuchowych posiada duże znaczenie skałotwórcze. Najważniejszą grupę stanowią tu pirokseny.

Grupa piroksenów obejmuje wiele minerałów o dużej zmienności składu chemicznego i

postaci kryształów. Ogólnie mówiąc, są one krzemianami wapnia, magnezu i żelaza, w mniejszym stopniu manganu, sodu a także glinu. . Pirokseny - a) Rombowe (O): Mg-Fe²⁺ Enstatyt Mg2[Si2O6], Ferrosilit Fe2[Si2O6] b) Jednoskośne (M): Mg - Fe2+

Klinoenstatyt Mg2[Si2O6], Pigeonit (Mg,Ca,Fe)[Si2O6], Ca - Mg - Fe2+ Diopsyd CaMg[Si2O6], Hedenbergit CaFe[Si2O6], alkaliczne Jadeit NaAl[Si2O6], Egiryn Na,Fe³⁺[Si2O6].

Krzemiany wstęgowe - powstają przez równoległe łączenie dwóch łańcuchów typu

piroksenów i tworzą płaskie wstęgi zbudowane z anionów [Si₄O₁₁]^6-. Wśród krzemianów wstęgowych najważniejszymi minerałami są amfibole.

Amfibole a) Rombowe (O): Mg-Fe²⁺ Antofyllit (Mg,Fe)7[OH/Si4O11]2, Gedryt (Jak antofyllit ale z Al) b) Jednoskośne (M): Mg - Fe2+ Cummingtonit Mg7[OH/Si4O11]2, Gruneryt Fe7[OH/Si4O11]2, Ca - Mg - Fe2+ Tremolit Ca2Mg5[(OH,F)/Si4O11]2, Hornblenda

(Mg,Fe²⁺,Fe³⁺Al,Ti)5 [(OH,F)/(Al,Si)Si3O11], alkaliczne Glaukofan krzemian Na, Mg i Al

Krzemiany warstwowe posiadają tetraedry połączone narożami w płaską

sześcioboczną sieć, utworzoną z warstwowych anionów [Si₄O₁₀]⁴ . Pozostałe wierzchołki tetraedrów łączą się z oktaedrami, tworzącymi kolejną warstwę.

Krzemiany warstwowe zbudowane są więc z kolejno zmieniających się warstw tetraedrów i

oktaedrów tworzących pakiety. Minerały należące do tej grupy zaliczane są do najważniejszych zarówno z gleboznawczego, jak i skałotwórczego punktu widzenia.

Pakiet typu 1:1 - grupa kaolinitu i serpentynitu: Podgrupa kaolinitu - kandydy (d) Kaolinit Al4[(OH)8/Si4O10], Dickit, Nakryt , Haloizyt. Podgupa serpentynu - Antygoryt , Chryzotyl , Lizardyt . Pakiet typu 2:1 Grupa pirofyllitu i talku: Pirofyllit, Talk, Miki zwyczajne Muskowit KAl2[(OH,F)2/AlSi3O10], Serycyt, Paragonit, Hydromki: Illit (K,H3O)Al2[(OH)2/AlSi3O10] , Hydromuskowit, Glaukonit. Grupa montmorillonitu: Montmorillonit, Sapnit, Wermikulit. Pakiet typu 2:1:1 = Chloryty : Pennin, Klinochlor, Repidolit. Wstęgowo-warstwowe - grupa pałygorskitu: Palygorskit, Sepiolit.

Krzemiany szkieletowe stanowią produkt najsilniejszej kondensacji tetraedrów, które łączą

się równomiernie we wszystkich kierunkach, poprzez narożne atomy tlenu. W ten sposób powstaje trójwymiarowy szkielet o skomplikowanej konstrukcji. Większość krzemianów szkieletowych stanowią glinokrzemiany, które zbudowane są z anionów [(Al.,Si)_xO_2x]^-n. Częściowe zastąpienie krzemu (Si⁴⁺) przez glin (Al³⁺) w niektórych tetraedrach powoduje pojawienie się dodatkowego ładunku ujemnego, który jest kompensowany przez duże kationy, takie jak Na, K, Ca i inne.

Grupa krzemianów szkieletowych obejmuje minerały występujące we wszystkich grupach

skał. Są one również istotnymi komponentami materiału glebowego.

Do krzemianów szkieletowych należą:minerały z grupy krzemionki(zaliczane niekiedy do tlenków) skalenie skaleniowce (skalenoidy)

Krzemiany przestrzenne Grupa SiO2: Kwarc ß (T) SiO2, Trydymit, Opal (Am), Chalcedon(skrytoklistaliczna odmiana kwarcu) , Skalenie: a) potasowo-sodowe Sanidyn (M) K[AlSi3O8], Anortoklaz (M) (K,Na)[AlSi3O8], Albit (A) Na[AlSi3O8], Ortoklaz (M) K[AlSi3O8], Mikroklin (A) K[AlSi3O8], Pertytyprzerosty skaleni potasowych i sodowych, Adular K[AlSi3O8]. b) sodowo-wapniowe (=plagioklazy) tworza ciągły szereg izomorficzny: albit (Ab) Na[AlSi₃O₈], oligoklaz 90-70% Ab , andezyn 70-50% Ab, labrador 50-30% Ab, bytownit 30-10% Ab , anortyt (An) Ca[Al₂Si₂O₈]. c) barowe

Celsjan Ba[Al2Si2O8]. Skaleniowce (=foidy): Nefelin KNa3[AlSiO4]4, Leucyt K[AlSi2O6]2 szereg sodalitu Glinokrzemiany Na-Ca z anionami Cl{-}, SO4{2-}, S{2-}, (Sodalit, Hauyn, Nosean, Lazuryt), Zeolity Uwodnione glinokrzemiany Ca, Na, K Analcym, Heulandyt, Natrolit, Chabazyt , Laumonit, Stilbit

Polimorfizm (wielopostaciowość) wiele minerałów może występować zależnie od warunków termodynamicznych w różnych modyfikacjach krystalograficznych. Zjawisko to nosi nazwę polimorfizmu. Wyraża się w zdolności tworzenia przez te same substancje chemiczne dwóch lub więcej faz krystalicznych różniących się strukturą wewnętrzną postacią krystalograficzną i własnościami fizycznymi. Występuje zarówno wśród pierwiastków (np. S, C, Fe) jak i zw. Chem. (np. SiO₂, TiO₂, H₂O, CaCO₃, itp.)Przejście jednej modyfikacji w drugą może być wywołane zmianą temp. Ciśnienia pola elektrycznego itp.Ze wzg na charakter przemian polimorficznych rozróżnia się: polimorfizm enancjotropowy (odwracalny) oraz polimorfizm monotropowy (nieodwracalny). Z ważniejszych przemian polimorficznych monotropowych wymienić można : Węgiel C - grafit (heksagonalny) - diament (regularny), Siarczek cynku ZnS - wurcyt (heks.) - sfaleryt(reg.), Węglan wapnia CaCO₃ - aragonit (rombowy) - kalcyt (trygonalny)

Izomorfizm

DIADOCHIA [gr.], zdolność wzajemnego zastępowania się różnych atomów, jonów lub cząsteczek w sieciach krystal. roztworów stałych, warunkiem występowania diadochii są zbliżone rozmiary i zbliżone właściwości polaryzacyjne zastępujących się atomów (jonów, cząsteczek); diadochia prowadzi do występowania różnych substancji w takich samych lub zbliżonych strukturach krystal. i powoduje, że mogą one mieć identyczne lub podobne zewn. postaci krystalograficzne.

---