ΥΛΙΚΑ ΤΗΣ ΓΗΣ ΙI : Κρυσταλλοχημεία και Συστηματική των Ορυκτών ΔΙΔΑΣΚΩΝ : Δ. ΠΑΠΟΥΛΗΣ Ακαδ. Έτος 2010-2011
5 η ΔΙΑΛΕΞΗ 02/11/10 ΤΕΚΤΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ (FRAMEWORK SILICATES) Συνέχεια..
ΤΕΚΤΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ Όλες οι κορυφές του τετραέδρου ενωμένες με γειτονικά τετράεδρα Τύπος Si-O : SiO 2 Αντικατάσταση Si από Al σε αναλογία 1:1 (AlSiO 4 ) -1 ή Αντικατάσταση Si από Al σε αναλογία 3:1 (AlSi 3 O 8 ) -1 Αναλογία Si(±Al)/O=1/2
ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΤΕΤΡΑΕΔΡΩΝ ΣΤΑ ΤΕΚΤΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ
ΟΠΤΙΚΟΣ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥΕΙΔΟΥΣΤΟΥ ΠΛΑΓΙΟΚΛΑΣΤΟΥ
ΣΥΣΤΑΣΕΙΣ ΠΛΑΓΙΟΚΛΑΣΤΩΝ Αλβίτης NaAlSi 3 O 8 (An 0-10, Ab 90-100 ) Ολιγόκλαστο (An 10-30, Ab 70-90 ) Ανδεσίνης (An 30-50, Ab 50-70 ) Λαβραδόριο (An 50-70, Ab 30-50 ) Βυτωβνίτης (An 70-90, Ab 10-30 ) Ανορθίτης CaAl 2 Si 2 O 8 (An 90-100, Ab 0-10 )
Μέθοδος Michel Lévy Μέθοδος Carlsbad - Αλβίτη Βασίζονται στην αρχή ότι ο οπτικός προσανατολισμός των πλαγιόκλαστων μεταβάλλεται συστηματικά σε συνάρτηση με τη σύσταση τους Μετριέται η γωνία κατάσβεσης στο ίχνος του επιπέδου (010)
Μέθοδος Michel Lévy Ποιοικόκκοιεπιλέγονται; Επιλέγω κρύσταλλο με διδυμία κατά τον Αλβιτικό νόμο και κομμένο κάθετα στο επίπεδο (010) Τα χαρακτηριστικά τέτοιων κρυστάλλων θα τα βρείτε στο Εργαστηριακό Φυλλάδιο
Μέθοδος Michel Lévy Μετράω τη γωνία της κατάσβεσης α 1, που σχηματίζει η μία ομάδα λαμελλών, περιστρέφοντας την τράπεζα του μικροσκοπίου δεξιόστροφα. Μετράω τη γωνία της κατάσβεσης α 2, που σχηματίζει η δεύτερη ομάδα λαμελλών, περιστρέφοντας την τράπεζα του μικροσκοπίου αριστερόστροφα.
Μέθοδος Michel Lévy Ο μέγιστος μέσος όρος των τιμών α 1 και α 2 που προκύπτει από πολλαπλές μετρήσεις χρησιμοποιείται στο διάγραμμα Μέγιστη γωνία κατάσβεσης Χαμηλό Υψηλό % Ανορθίτης
Μέθοδος Michel Lévy Στις γωνίες <18 ο αντιστοιχούν δύο συστάσεις Μέγιστη γωνία κατάσβεσης An 0-20 : Οπτικά (+) An 20-35 : Οπτικά (-) Χαμηλό Υψηλό % Ανορθίτης
Μέθοδος Carlsbad-Αλβίτη Επιλέγω κρύσταλλο με διδυμία κατά τον Αλβιτικό νόμο και κατά Carlsbad, κομμένο κάθετα στο επίπεδο (010) Τα χαρακτηριστικά τέτοιων κρυστάλλων θα τα βρείτε στο Εργαστηριακό Φυλλάδιο.
Μέθοδος Carlsbad-Αλβίτη Στο αριστερό και στο δεξιό τμήμα του δίδυμου κρυστάλλου μετράω ξεχωριστά τις γωνίες κατάσβεσης μεταξύ των δύο ομάδων λαμελλών του Αλβιτικού νόμου
Μέθοδος Carlsbad-Αλβίτη Η μεγαλύτερη από τις δύο τιμές αντιστοιχεί στις συνεχείς καμπύλες και η μικρότερες στις διάστικτες Το σημείο τομής αντιστοιχεί στη σύσταση του πλαγιοκλάστου
ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ Σπάνια ορυκτά Δομή και φυσικές ιδιότητες όμοιες με των αστρίων Ο χημικός τύπος τους προκύπτει με αφαίρεση ενός ή δύο μορίων SiO 2 από αυτόν των αστρίων Ηαναλογία(Si+Al)/O παραμένει 1/2
ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ Αλκαλικός άστριος Νεφελίνης (K,Na)AlSi 3 O 8-2SiO 2 Κ 0,25 Νa 0,75 AlSiO 4 Καλιούχος άστριος Λευκίτης KAlSi 3 O 8 -SiO 2 ΚAlSi 2 O 6
ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ Νεφελίνης (Κ 0,25 Νa 0,75 AlSiO 4 )
ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ Λευκίτης (ΚAlSi 2 O 6 )
ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ Ομάδα Σοδάλιθου Σοδάλιθος [Na 4 Al 3 (SiO 4 ) 3 Cl] Εικόνα Ηλ. Μικροσκοπίου σοδάλιθου Κρύσταλλοι σοδάλιθου
ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ Ομάδα Σοδάλιθου Νοσεάνης [Na 8 Al 6 (SiO 4 ) 6 SO 4 ] Κρύσταλλος νοσεάνη
ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ Ομάδα Σοδάλιθου Χαουίνης [(Na,Ca) 4-8 Al 6 Si 6 (O,S) 24 (SO 4 ) 1-2 ]
ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΗ Ομάδα Σοδάλιθου Λαζουρίτης [Na 3 CaAl 3 (SiO 4 ) 3 S]
ΝΕΦΕΛΙΝΗΣ Δομή παρόμοια με του Τριδυμίτη Ιόντα Κ + και Na + καταλαμβάνουν οκταεδρικές θέσεις Αναλογία Na/Κ = 3/1
ΝΕΦΕΛΙΝΗΣ Δακτύλιοι τετραέδρων, μετιςκορυφέςτουςεναλλάξπάνω και κάτω Όλα τα προς τα πάνω τετράεδρα περιέχουν Si και όλα τα προς τα κάτω Al
ΝΕΦΕΛΙΝΗΣ Το ικρίωμα των τετραέδρων είναι παραμορφωμένο Τρεις θέσεις έχουν ωοειδές σχήμα και μία είναι σφαιρική
ΝΕΦΕΛΙΝΗΣ Το K + καταλαμβάνειτημεγάληθέσημεοκταεδρική συνδιάταξη Το Na + καταλαμβάνει τις 3 μικρότερες Na/K = 3/1
ΛΕΥΚΙΤΗΣ Η δομή του είναι ένα ανοικτό ικρίωμα Αποτελείται από τετραμελείς και εξαμελείς δακτυλίους τετραέδρων Si/Al Ιόντα Κ + καταλαμβάνουν τους κενούς χώρους
Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΛΕΥΚΙΤΗ
ΛΕΥΚΙΤΗΣ Πάνω από τους 625 ο C είναι κυβικός, αλλά κάτω από τους 625 o C παραμορφώνεται στο τετραγωνικό Αποτέλεσμα αυτής της παραμόρφωσης είναι η εμφάνιση σύνθετης διδυμίας Οι δείκτες διάθλασης n ε n ω (Δ = 0,001) Συμπεριφέρεται ως ισότροπο (ψευδοκυβικό, ψευδοϊσότροπο)
Ομάδα Σοδάλιθου Η δομή του είναι ένα ανοικτό ικρίωμα Δημιουργούνται μεγάλες κοιλότητες Ιόντα Na +, Cl -, SO 4-2, S -2 καταλαμβάνουν τους κενούς χώρους
Η ασυμβατότητα Χαλαζία Αστριοειδών Η παρουσία των Αστριοειδών περιορίζεται σε πετρώματα στα οποία ο χαλαζίας δεν υπάρχει. Αυτό συμβαίνει γιατί ταυτόχρονη παρουσία χαλαζία και Αστριοειδών οδηγεί στο σχηματισμό Αστρίων. Σε περίσσεια SiO 2 : KAlSi 2 O 6 + SiO 2 KAlSi 3 O 8 Τα αστριοειδή προέρχονται από την κρυστάλλωση μάγματος ακόρεστου σε SiO 2
ΖΕΟΛΙΘΟΙ Πάνω από 40 φυσικά είδη Περίπου 600 συνθετικά είδη Μεγάλη ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων Ευρύτατη χρήση στη βιομηχανία, σαν απόρροια των ιδιοτήτων τους και ιδιαίτερα της μεγάλης ικανότητας ανταλλαγής κατιόντων
ΖΕΟΛΙΘΟΙ Ομάδες Ζεολίθων Ομάδα Ανάλκιμου Ομάδα Χαμπαζίτη Ομάδα Γκιζμοντίνη Ομάδα Χεουλανδίτη Ομάδα Νατρόλιθου Ομάδα Μορντενίτη
ΖΕΟΛΙΘΟΙ Αναλογία (Si,Al)/O = ½ Αναλογία Si/Al : 1/1 έως 6/1
ΖΕΟΛΙΘΟΙ Δομή πολύ ανοικτή με κενούς χώρους Σχηματική απεικόνιση αντιπροσωπευτικών δομών ζεολίθων
ΖΕΟΛΙΘΟΙ Δομή πολύ ανοικτή με κενούς χώρους Σχηματική απεικόνιση αντιπροσωπευτικών δομών ζεολίθων
ΖΕΟΛΙΘΟΙ Σχηματική απεικόνιση αντιπροσωπευτικών δομών ζεολίθων
ΖΕΟΛΙΘΟΙ Τα διάκενα καταλαμβάνονται από ιόντα Κ +,Na +, Ca +2, Mg +2 και H 2 O Τα ιόντα και τα μόρια H 2 O είναι χαλαρά συνδεδεμένα
ΖΕΟΛΙΘΟΙ Έτσι η ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων των ζεολίθων είναι ιδιαίτερα μεγάλη
Μακροσκοπικές εικόνες Νατρόλιθου
Εικόνες Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σαρώσεως Χαμπαζίτη
Εικόνες Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σαρώσεως Χεουλανδίτη
Εικόνες Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σαρώσεως Εριονίτη
ΧΡΗΣΕΙΣ ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΩΝ ΝΕΦΕΛΙΝΗΣ Εξειδικευμένες εφαρμογές στην Υαλουργία Εξειδικευμένες εφαρμογές στην Κεραμοποιία Βελτιωτικά χρωμάτων, πλαστικών, αφρωδών ελαστικών Μελλοντική πιθανή πηγή Al
ΧΡΗΣΕΙΣ ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΩΝ Σοδάλιθος Ημιπολύτιμοι λίθοι
ΧΡΗΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ Βελτίωση σκληρών νερών (απορρόφηση Ca +2 ) Απομάκρυνση βαρέων μετάλλων ή τοξικών-ραδιενεργών ουσιών από απόβλητα
ΧΡΗΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ Πρόσθετο ζωοτροφών (ενίσχυση ενεργειακής αποτελεσματικότητας της τροφής, πρόληψη ασθενειών) Απορρόφηση NH 4+ (καθαρισμός νερών βιολογικών καθαρισμών και ιχθυοκαλλιεργειών. Απορρόφηση δυσάρεστων οσμών)
ΧΡΗΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ Άμμος υγιεινής κατοικίδιων
ΧΡΗΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ Βελτίωση εδαφών (αύξηση διαβροχής, ικανότητας ανταλλαγής ιόντων, ρύθμιση ph) Χωρίς ζεόλιθους Με ζεόλιθους
ΧΡΗΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ Ως πληρωτικά : Στη χαρτοβιομηχανία Στην παρασκευή τσιμέντου Στην παρασκευή οδοντόπαστας Ως δομικοί λίθοι (π.χ. Μεταξάδες Ν. Έβρου) Στην παρασκευή αδρανών
ΧΡΗΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ Κυρίως συνθετικοί ζεόλιθοι χρησιμοποιούνται ως : Καταλύτες στην οργανική χημεία. Ιδιαίτερα στη χημεία πετρελαίου (Διύλιση, Επεξεργασία-καθαρισμός ορυκτελαίων, πρόσθετο βελτιωτικό χαρτιού)
ΧΡΗΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ Κυρίως συνθετικοί ζεόλιθοι χρησιμοποιούνται ως : Αφυδατικό μέσο σε αέρια μίγματα (CO 2, Freon, Οργανικές ουσίες) «Μοριακά κόσκινα». Αφαίρεση συγκεκριμένων μικρών μορίων από μίγματα (π.χ. Ν 2 από αέρια για παρασκευή Ο 2 )
Τα Αστριοειδή στο μικροσκόπιο // Nicols Nicols Νεφελίνης
Τα Αστριοειδή στο μικροσκόπιο Νεφελίνης // Nicols Nicols
Τα Αστριοειδή στο μικροσκόπιο Νεφελίνης // Nicols Nicols
Τα Αστριοειδή στο μικροσκόπιο Λευκίτης // Nicols Nicols
Τα Αστριοειδή στο μικροσκόπιο Λευκίτης // Nicols Nicols
Τα Αστριοειδή στο μικροσκόπιο Λευκίτης // Nicols Nicols
Τα Αστριοειδή στο μικροσκόπιο Λευκίτης // Nicols Nicols
Τα Αστριοειδή στο μικροσκόπιο Σοδάλιθος (// Nicols)
Τα Αστριοειδή στο μικροσκόπιο Νοσεάνης // Nicols Nicols
ΕΜΦΑΝΙΣΕΙΣ ΧΑΛΑΖΙΑ ΚΑΙ ΑΣΤΡΙΩΝ Μαγματικά Μεταμορφωμένα Ιζηματογενή Χαλαζίας ++ (πχ. Γρανίτης) + (π.χ. πρασινοσχιστολιθική φάση) ++ (π.χ. ψαμμίτης) Άστριοι + (π.χ. Γρανίτης) ++ (π.χ. πρασινοσχιστολι θική φάση) ++ (π.χ. ψαμμίτης)
ΕΜΦΑΝΙΣΕΙΣ ΑΣΤΡΙΟΕΙΔΩΝ ΚΑΙ ΖΕΟΛΙΘΩΝ Μαγματικά Μεταμορφωμένα Ιζηματογενή Αστριοειδή ++ (πχ. Νεφελινικός συηνίτης) + (π.χ. μεταμόρφωση επαφής ασβεστολίθων) ++ (π.χ. ψαμμίτης) Ζεόλιθοι + (π.χ. δευτερογενώς στον βασάλτη) ++ (Ζεολιθική φάση) < 200 o C, <4Kbar ++ (π.χ. Λιμναίες αποθέσεις)
ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΕΣ ΕΜΦΑΝΙΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ Εκμεταλεύσιμες αποθέσεις ζεολίθων βρίσκονται : Στον Έβρο : Μεταξάδες (ερευνητική ομάδα Π. Τσώλη-Καταγα), Πεντάλοφος, Πετρωτά, Λευκίμη Στη Σάμο
ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΕΣ ΕΜΦΑΝΙΣΕΙΣ ΖΕΟΛΙΘΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ Εμφανίσεις ζεολίθων έχουν εντοπιστεί : Στη Βάθη Κιλκίς Στη Ροδόπη Στη Λέσβο (ερευνητική ομάδα Π. Τσώλη-Καταγα), Στο Ακρωτήρι Σαντορίνης (ερευνητική ομάδα Π. Τσώλη-Καταγα), Στην Κίμωλο κ.α.