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 Na
•
3H[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 drobnoziarnistych-ziemisty,
-
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 szklisty-skupienia 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+
CO
2 [(OH)2
3]
-
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 Zn
5[(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
Barwa/zabarwienie Parageneza
Szczególna
cecha
Kalcyt
CaCO3
romboedry,
3,0
doskonała
bezbarwny;
Utwory
Na zimno
słupy,
romboedryczna Ŝółtawy,
hydroterm.
rozpuszcza
skalenoedry;
róŜowawy
śyły
się
sk. ziarniste,
kruszconośne,
w zimnym
naciekowe,
Utwory
3% HCl
zbite, oolity
biogeniczne,
karbonatyty
Aragonit
CaCO3
Tabliczki,
3,5-4,0
Wyraźna
Bezbarwny,
Utwory
Łatwo
igiełki,
białawy, Ŝółtawy,
hydrotermalne
rozpuszcza się
naskorupienia,
niebieskawy,
niskich
w 3% HCl
wykwity,
fiołkowy, brunatny temperatur
Grochowce,
skupienia
ziarniste,
naciekowe
Magnezyt
MgCO3
Sk.ziemiste
3,5 – 4,5
-
biały
Produkt
-
serpentynizacji
Syderyt
FeCO3
romboedry,
doskonała
śółtawy, w
Utwory
-
konkrecje
romboedryczna konkrecjach
osadowe
brunatny do
czarnego
Rodochrozyt MnCO3
Skalenoedry,
3,5 - 4.0
-
malinowy, róŜowy
Tlenki Mn
-
sk. zbite
Cerusyt
PbCO3
Tabliczki,
3,0 – 3,5
bezbarwny,
Galena
Silny połysk
igiełki
Ŝółtawy
Dolomit
CaMgCO3
Romboedry,
3,5 – 4,0
doskonała
bezbarwny, biały,
Kalcyt,
Po
sk. zbite,
romboedryczna szarawy
serpentyny
sproszkowaniu
pseudomorfozy
rozpuszcza się
po kalcycie
w HCl
Ankeryt
CaFeCO3
romboedry
3,5 – 4,0
-
Biały,
Dolomit,
czerwonawy,
syderyt, kwarc
zielonawy
Azuryt
Cu 2+
3
[OH CO3]2
Tabliczki,
3,5 – 4,0
-
szafirowy
Malachut,
Łatwo
słupki, sk.zbite,
pseudomalachit, rozpuszcza się
ziemiste
inne wtórne
w HCl
min. Cu
Malachit
Cu 2+
2
[(OH)2 CO3] Tabliczki,
3,5 – 4,0
-
Szmaragdowo
Azuryt.
Łatwo
słupki, sk.zbite,
zielony
Pseudomalachit, rozpuszcza się
ziemiste
inne wtórne
w HCl
min. Cu
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