ΥΛΙΚΑ ΤΗΣ ΓΗΣ ΙI : Κρυσταλλοχημεία και Συστηματική των Ορυκτών ΔΙΔΑΣΚΩΝ : Δ. ΠΑΠΟΥΛΗΣ Ακαδ. Έτος 2010-2011
8 η ΔΙΑΛΕΞΗ 23/11/10 ΙΝΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ (CHAIN SILICATES) ΔΙΠΛΕΣ ΑΛΥΣΙΔΕΣ (DOUBLE CHAIN)
INOΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ Ινοπυριτικά με ΑΠΛΕΣ ΑΛΥΣΙΔΕΣ (Single Chain Silicates) Ινοπυριτικά με ΔΙΠΛΕΣ ΑΛΥΣΙΔΕΣ (Double Chain Silicates)
INOΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΜΕ ΑΠΛΕΣ ΑΛΥΣΙΔΕΣ Δύο κορυφές του τετραέδρου ενωμένες με γειτονικά τετράεδρα Τύπος Si-O : (SiO 3 ) -2 ή (Si 2 O 6 ) -4 Αναλογία Si/O = 1/3 ή 2/6
INOΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΜΕ ΔΙΠΛΕΣ ΑΛΥΣΙΔΕΣ Το 50% των τετραέδρων ενωμένα με 3 κορυφές και το υπόλοιπο 50% ενωμένα με 2 κορυφές με γειτονικά τετράεδρα Τύπος Si-O : (Si 8 O 22 ) -12 Αναλογία Si/O = 4/11 ή 8/22
Δομή των τετραέδρων στα Ινοπυριτικά Ορυκτά με διπλές αλυσίδες Si 4 O 11-6 c
Δομή των τετραέδρων στα Ινοπυριτικά Ορυκτά με διπλές αλυσίδες Δύο παράλληλες αλυσίδες τετραέδρων Με περιοδικότητα 2 και διάσταση 5,2 Å (όμοια με τους πυρόξενους) Σε κάθε μία, τα τετράεδρα ενώνονται με τα γειτονικά τους με δύο κορυφές 5,2 Å
Δομή των τετραέδρων στα Ινοπυριτικά Ορυκτά με διπλές αλυσίδες Και ένα παρά ένα (τα τετράεδρα) ενώνονται με τα αντίστοιχα της απέναντι αλυσίδας (3 κορυφές ενωμένες με άλλα τετράεδρα) Οι διπλές αλυσίδες εκτείνονται κατά μήκος του άξονα c b c
Δομή των τετραέδρων στα Ινοπυριτικά Ορυκτά με διπλές αλυσίδες Οι διπλές αλυσίδες τοποθετούνται κατά μήκος του άξονα b, με τις κορυφές τους εναλλάξ πάνω - κάτω b
Δομή των τετραέδρων στα Ινοπυριτικά Ορυκτά με διπλές αλυσίδες Οι διπλές αλυσίδες στοιβάζονται η μια πάνω στην άλλη κατά μήκος του άξονα a c b a b
Δομή των τετραέδρων στα Ινοπυριτικά Ορυκτά με διπλές αλυσίδες Οι βάσεις των τετραέδρων της μιας αλυσίδας βρίσκονται απέναντι από βάσεις τετραέδρων της επόμενης Και τα κορυφαία ελεύθερα Ο -2 της μιας αλυσίδας βρίσκονται απέναντι από τα αντίστοιχα της επόμενης a b
Δομή των τετραέδρων στα Ινοπυριτικά Ορυκτά με διπλές αλυσίδες Εναλλαγή τετραέδρου-οκταέδρου-τετραέδρου
Η ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΙΝΟΠΥΡΙΤΙΚΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΜΕ ΔΙΠΛΕΣ ΑΛΥΣΙΔΕΣ Θέσεις Μ1, Μ2 : Οι θέσεις μεταξύ των κορυφαίων ελεύθερων Ο -2 Θέσεις Μ3 : Οι θέσεις ανάμεσα στις Μ1 Θέσεις Μ4 : Οι θέσεις μεταξύ των άκρων των βάσεων των τετραέδρων Θέσεις Α : Οι μεγάλες θέσεις μεταξύ των βάσεων των τετραέδρων Μ2 Μ1 Μ3 Μ4 Μ1 Μ2
Η ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΜΦΙΒΟΛΩΝ Τα ΟΗ - τοποθετούνται εντός των δακτυλίων που σχηματίζουν τα τετράεδρα στις διπλές αλυσίδες Οι θέσεις Μ3 και τα ΟΗ - βρίσκονται στην ίδια νοητή ευθεία Μ2 Μ1 Μ3 Μ1 Μ2 ΟΗ -
ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ Το όνομα τους προέρχεται από τη λέξη αμφίβολος εξαιτίας της μεγάλης ποικιλίας, αναφορικά με τη σύσταση και την εμφάνιση τους Κρυσταλλώνονται στο μονοκλινές και στο ρομβικό σύστημα Χαρακτηρίζονται από πρισματική μορφή
ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ Γενικός χημικός τύπος :WX 2 Y 5 Z 8 O 22 (OH,F) 2 W : Na + ή K + (μεγάλα κατιόντα) στις θέσεις Α με αριθμό συνδιάταξης 10-12 Οι θέσεις Α μπορεί να είναι πλήρεις, μερικώς κενές ή τελείως κενές
ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ Γενικός χημικός τύπος :WX 2 Y 5 Z 8 O 22 (OH,F) 2 Χ : Ca +2, Na +, Mn +2, Fe +2, Mg +2, Fe +3 στις θέσεις Μ4, με αριθμό συνδιάταξης 6 ή 8. Ο αριθμός συνδιάταξης της Χ θέσης, εξαρτάται από τον τρόπο που οι λωρίδες ΤΟΤ διέρχονται η μία την άλλη Αν είναι 8 προτιμούνται τα κατιόντα Ca +2 και Na + (μεγάλα κατιόντα) Αν είναι 6 : Προτιμούνται τα κατιόντα Fe +2, Mg +2 και Fe +3 (μικρότερα κατιόντα)
ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ Γενικός χημικός τύπος :WX 2 Y 5 Z 8 O 22 (OH,F) 2 Y: Mn +2, Fe +2, Mg +2, Fe +3, Al +3, Ti +4 στις θέσεις Μ1, Μ2 και Μ3 με αριθμό συνδιάταξης 6 (οκταεδρική) Ζ : Si +4 και Al +3 στις τετραεδρικές θέσεις
ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΙΑ ΑΜΦΙΒΟΛΩΝ - ΠΥΡΟΞΕΝΩΝ Οι θέσεις Μ1, Μ2 και Μ3 στις Αμφιβόλους είναι ανάλογες με τη θέση Μ1 στους Πυροξένους ΗθέσηΜ4 στις Αμφιβόλους είναι ανάλογη με τη θέση Μ2 στους Πυροξένους Με αποβολή ΟΗ - απότηδομήτωναμφιβόλων, αυτή μετασχηματίζεται σε δομή Πυροξένου
ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΙΑ ΑΜΦΙΒΟΛΩΝ - ΠΥΡΟΞΕΝΩΝ ΔΙΑΦΟΡΑ : Οι Αμφίβολοι μπορούν να περιέχουν Ca σε ποσοστό μέχρι 2/7 των οκταεδρικών θέσεων ενώ οι πυρόξενοι έως και 50%
ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΗΣ ΔΟΜΗΣ Ι Ένα ζεύγος γειτονικών διπλών αλυσίδων με τα αντικριστά κορυφαία Ο -2 τους και τα ενδιάμεσα κατιόντα Μ1, Μ2 και Μ3 αποτελούν τη δομική μονάδα των αμφιβόλων
ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΗΣ ΔΟΜΗΣ Ι Οι δομές Ι διαπλέκονται μεταξύ τους Οι θέσεις Μ4 και Α βρίσκονται μεταξύ των βάσεων τους Ο σχισμός των αμφιβόλων οφείλεται σε διαχωρισμό μεταξύ των Ι δομών A
ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΗΣ ΔΟΜΗΣ Ι Εμφανίζονται δύο σχισμοί με γωνίες 56 ο και 124 ο (διαγνωστικό κριτήριο αμφιβόλων) A
Ο ΣΧΙΣΜΟΣ ΣΕ ΠΥΡΟΞΕΝΟΥΣ ΚΑΙ ΑΜΦΙΒΟΛΟΥΣ ΠΥΡΟΞΕΝΟΙ ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ b a
Το διάγραμμα ταξινόμησης των αμφιβόλων Όχι Αμφίβολοι Τρεμολίτης Πιο κοινά Ακτινόλιθος Φερροακτινόλιθος Κενό συστάσεων Ανθοφυλλίτης Κουμινγκτονίτης Γκρουνερίτης
ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΜΦΙΒΟΛΩΝ ΟΡΘΟΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΘΕΣΗ Α Χ Υ Ζ Ανθοφυλλίτης (Mg,Fe +2 ) 7 Si 2 O 22 (OH,F) 2 ΚΛΙΝΟΑΜΦΙΒΟΛΟΙ Κουμιγκτονίτης (Fe +2,Mg) 7 Si 8 O 22 (OH,F) 2 Τρεμολίτης- Ακτινόλιθος Ca 2 (Mg,Fe +2 ) 5 Si 8 O 22 (OH,F) 2 Κεροστίλβη (Na,K) 0-1 Ca 2 (Mg,Fe +2,Al,Fe +3 ) 5 (Si,Al) 8 O 22 (OH,F) 2 Γλαυκοφανής Na 0-1 Na 2 (Mg,Fe +2 ) 3 (Al,Fe +3 ) 2 Si 8 O 22 (OH,F) 2
ΑΚΡΑΙΑ ΜΕΛΗ Σειρά Τρεμολίτη-Φερροακτινόλιθου Τρεμολίτης Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2
ΑΚΡΑΙΑ ΜΕΛΗ Σειρά Τρεμολίτη-Φερροακτινόλιθου Φερροακτινόλιθος Ca 2 Fe 5 Si 8 O 22 (OH) 2
ΑΚΡΑΙΑ ΜΕΛΗ Σειρά Τρεμολίτη-Φερροακτινόλιθου ΤΟ ΕΝΔΙΑΜΕΣΟ ΜΕΛΟΣ Ακτινόλιθος Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2
ΑΚΡΑΙΑ ΜΕΛΗ Σειρά Ανθοφυλλίτη Ανθοφυλλίτης Mg 7 Si 8 O 22 (OH) 2 Phl
ΑΚΡΑΙΑ ΜΕΛΗ Σειρά Ανθοφυλλίτη ΗσύστασηMg 7 Si 8 O 22 (OH) 2 ανταποκρίνεται στο ακραίο μέλος Οι συστάσεις αυτές εκτείνονται στο συστασιακό τριγωνικό διάγραμμα μέχρι και την αναλογία Mg 5 Fe 2 Όλες αυτές οι συστάσεις διατηρούν το όνομα ανθοφυλλίτης (ορθοαμφίβολος, με ορθορομβική συμμετρία)
ΑΚΡΑΙΑ ΜΕΛΗ Σειρά Κουμινγκτονίτη-Γκρουνερίτη Οι συστάσεις με αναλογία Mg/Fe μικρότερη από Mg 5 Fe 2 έχουν διαφορετική συμμετρία (μονοκλινή) Δεν αποτελούν πιο Fe-ούχα μέλη της σειράς του Ανθοφυλλίτη
ΑΚΡΑΙΑ ΜΕΛΗ Κουμινγκτονίτης Γκρουνερίτης Mg 5 Fe 2 Si 8 O 22 (OH) 2 Fe 7 Si 8 O 22 (OH) 2
ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΠΟΥ ΔΕΝ ΠΡΟΒΑΛΛΟΝΤΑΙ ΣΤΟ ΤΡΙΓΩΝΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ Κεροστίλβη, ο αφθονότερος αμφίβολος στη φύση Μοιάζει δομικά με τον Τρεμολίτη και ο χημικός της τύπος μπορεί να προέλθει με προσθήκη Na + ή/και K + στην Α θέση και Al +3 και Fe +3 στις Μ1, Μ2, Μ3 θέσεις Έτσι για την εξισορρόπηση του φορτίου απαιτείται αντικατάσταση Si +4 από Al +3 στις τετραεδρικές θέσεις έως και 25%
ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΠΟΥ ΔΕΝ ΠΡΟΒΑΛΛΟΝΤΑΙ ΣΤΟ ΤΡΙΓΩΝΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ Κεροστίλβη, ο αφθονότερος αμφίβολος στη φύση Πως μπορούμε να βρούμε τον χημικό της τύπο ; Ξεκινώντας από τη σύσταση του Τρεμολίτη Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2
Σχηματικά οι χημειογραφικές σχέσεις NaCa 2 (Mg,Fe) 5 Si 7 AlO 22 (OH) 2 (Εδενίτης-Φερροεδενίτης) NaCa 2 (Mg,Fe) 4 AlSi 6 Al 2 O 22 (OH) 2 (Παργασίτης-Φερροπαργασίτης) Si NaAl MgSi 2 NaAl 3 2Mg 2Si 2Al 2Al Κεροστίλβη Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Τρεμολίτης-Ακτινόλιθος Ca 2 (Mg,Fe) 3 Al 2 Si 6 Al 2 O 22 (OH) 2 (Τσερμακίτης-Φερροτσερμακίτης)
ΚΕΡΟΣΤΙΛΒΗ WX 2 Y 5 Z 8 O 22 (OH) 2 Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Na + Al +3 Na + + Al +3 Si +4 NaCa 2 Mg 5 Si 7 AlO 22 (OH) 2 Εδενίτης Τρεμολίτης Είσοδος Na + στην Α θέση Εξισορρόπηση φορτίου με αντικατάσταση Si +4 από Al +3
ΚΕΡΟΣΤΙΛΒΗ WX 2 Y 5 Z 8 O 22 (OH) 2 Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 2Al +3 2Al +3 Τρεμολίτης Αντικατάσταση 2Si +4 από 2Al +3 2Al +3 + 2Al +3 2Mg +2 2Si +4 Ca 2 Mg 3 Al 2 Si 6 Al 2 O 22 (OH) 2 Τσερμακίτης Εξισορρόπηση φορτίου με αντικατάσταση 2Mg +2 από 2Al +3
ΚΕΡΟΣΤΙΛΒΗ WX 2 Y 5 Z 8 O 22 (OH) 2 Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Na Al +3 2Al +3 Na + + 3Al +3 Mg +2 2Si +4 Τρεμολίτης Αν γίνουν ταυτόχρονα και οι δύο διαδικασίες NaCa 2 Mg 4 AlSi 6 Al 2 O 22 (OH) 2 Παργασίτης
ΚΕΡΟΣΤΙΛΒΗ Ανάλογες αντικαταστάσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν και αν αντί για τον τρεμολίτη ξεκινήσουμε από το αντίστοιχο Feούχο μέλος Οπότε προκύπτουν αντίστοιχα συστάσεις : NaCa 2 Fe 5 Si 7 AlO 22 (OH) 2 (Φερροεδενίτης)
ΚΕΡΟΣΤΙΛΒΗ Ανάλογες αντικαταστάσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν και αν αντί για τον τρεμολίτη ξεκινήσουμε από το αντίστοιχο Feούχο μέλος Οπότε προκύπτουν αντίστοιχα συστάσεις : Ca 2 Fe 3 Al 2 Si 6 Al 2 O 22 (OH) 2 (Φερροτσερμακίτης)
ΚΕΡΟΣΤΙΛΒΗ Ανάλογες αντικαταστάσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν και αν αντί για τον τρεμολίτη ξεκινήσουμε από το αντίστοιχο Feούχο μέλος Οπότε προκύπτουν αντίστοιχα συστάσεις : NaCa 2 Fe 4 AlSi 6 Al 2 O 22 (OH) 2 (Φερροπαργασίτης)
ΚΕΡΟΣΤΙΛΒΗ Προφανώς οι πιο συνηθισμένες συστάσεις είναι τα στερεά διαλύματα, δηλαδή : NaCa 2 (Mg,Fe) 5 Si 7 AlO 22 (OH) 2 (Εδενίτης-Φερροεδενίτης)
ΚΕΡΟΣΤΙΛΒΗ Προφανώς οι πιο συνηθισμένες συστάσεις είναι τα στερεά διαλύματα, δηλαδή : Ca 2 (Mg,Fe) 3 Al 2 Si 6 Al 2 O 22 (OH) 2 (Τσερμακίτης-Φερροτσερμακίτης)
ΚΕΡΟΣΤΙΛΒΗ Προφανώς οι πιο συνηθισμένες συστάσεις είναι τα στερεά διαλύματα, δηλαδή : NaCa 2 (Mg,Fe) 4 AlSi 6 Al 2 O 22 (OH) 2 (Παργασίτης-Φερροπαργασίτης)
ΚΕΡΟΣΤΙΛΒΗ Όλες οι συστάσεις αυτές αντιστοιχούν στο ορυκτό των αμφιβόλων Κεροστίλβη
ΚΕΡΟΣΤΙΛΒΗ O χημικόςτύποςτηςκεροστίλβης (Na,K) 0-1 Ca 2 (Mg,Fe +2,Al,Fe +3,Mn,Ti) 5 (Si,Al) 8 O 22 (OH,F) 2
ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΠΟΥ ΔΕΝ ΠΡΟΒΑΛΛΟΝΤΑΙ ΣΤΟ ΤΡΙΓΩΝΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ Na 2 (Mg,Fe +2 ) 3 (Al,Fe +3 ) 2 Si 8 O 22 (OH) 2 Mg 3 Al 2 Γλαυκοφανής Fe +2 3 Al 2 Φερογλαυκοφανής Mg 3 Fe +3 2 Μαγνησιοριβεκίτης Fe +2 3 Fe +3 2 Ριβεκίτης
ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΠΟΥ ΔΕΝ ΠΡΟΒΑΛΛΟΝΤΑΙ ΣΤΟ ΤΡΙΓΩΝΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ Γλαυκοφανής Χαρακτηριστικός σε πετρώματα πολύ υψηλών πιέσεων Ριβεκίτης Γνωστοί ως «μπλε Αμφίβολοι» Ριβεκίτης Na 2 Fe 3 Si 8 O 22 (OH) 2 Γλαυκοφανής Na 2 Mg 3 Al 2 Si 8 O 22 (OH) 2
ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΑΜΦΙΒΟΛΩΝ ΟΡΘΟΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΘΕΣΗ Α Χ Υ Ζ Ανθοφυλλίτης (Mg,Fe +2 ) - Si 2 O 22 (OH,F) 2 ΚΛΙΝΟΑΜΦΙΒΟΛΟΙ Κουμιγκτονίτης (Fe+2,Mg)- Si 8 O 22 (OH,F) 2 Τρεμολίτης- Ακτινόλιθος Ca 2 (Mg,Fe +2 ) 5 Si 8 O 22 (OH,F) 2 Κεροστίλβη (Na,K) 0-1 Ca 2 (Mg,Fe +2,Al,Fe +3 ) 5 (Si,Al) 8 O 22 (OH,F) 2 Γλαυκοφανής Na 0-1 Na 2 (Mg,Fe +2 ) 3 (Al,Fe +3 ) 2 Si 8 O 22 (OH,F) 2
ΧΡΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΜΦΙΒΟΛΩΝ Οι ινώδεις ποικιλίες (π.χ. τρεμολίτης, ακτινόλιθος, ανθοφυλλίτης κλπ) ως υποκατάστατα του αμιάντου Συμπαγής ποικιλία του ακτινόλιθου χρησιμοποιείται ως πολύτιμος λίθος (νεφρίτης- jade) Διακοσμητικά πετρώματα
Η ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΩΝ ΑΜΦΙΒΟΛΩΝ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΙΣ ΟΠΤΙΚΕΣ ΤΟΥΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Οπτικές ιδιότητες κεροστίλβης
ΟΙ ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΣΤΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ Κεροστίλβη // Nicols Nicols
ΟΙ ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΣΤΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ Nicols Nicols
ΟΙ ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΣΤΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ Κεροστίλβη // Nicols Nicols
ΟΙ ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΣΤΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ Ακτινόλιθος // Nicols Nicols
ΟΙ ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΣΤΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ Ακτινόλιθος // Nicols Nicols
ΕΜΦΑΝΙΣΕΙΣ ΑΜΦΙΒΟΛΩΝ Αμφίβολοι Μαγματικά ++ (πχ. συηνίτες) Μεταμορφωμένα ++ (π.χ. Αμφιβολίτες) Ιζηματογενή Ο τρεμολίτης και ο ακτινόλιθος βρισκονται συνήθως σε θερμικά μεταμορφωμένους Mg-ούχους ασβεστόλιθους, η κεροστίλβη βρίσκεται κυρίως σε όξινα και ενδιάμεσα εκρηξιγενή πετρώματα, ο γλαυκοφανής είναι χαρακτηριστικό ορυκτό μεταμορφωμένων πετρωμάτων στη γλαυκοφανητική φάση.