9. előadás

Fillo (réteg-) szilikátok és tekto-

(térhálós) szilikátok

Fillo- vagy rétegszilikátok

Az SiO4-tetraéderek három irányban történő

összekapcsolódásával végtelen réteg jön létre, melynek gyöke (Si2O5)

2– . A töltések kiegyenlítésére ehhez a tetraéderes réteghez kationok, illetve ezeken keresztül további rétegek kapcsolódhatnak

(rétegkomplexumok kialakulása). tagjainak száma attól függ, hogy mikor történik töltéskiegyenlítődés.

tetraéderes réteg

tetraéderes és oktaéderes rétegek egymáshoz kapcsolódása

Az oktaéderes rétegben lévő kationok legtöbbször két vagy három vegyértékűek. Ha két vegyértékűek (Fe2+, Mg), akkor a réteg a brucitéhoz hasonló, melyben minden kationhely betöltött. Egy ilyen réteget, ahol minden O-atomot és (OH)-csoportot 3 kation övez trioktaéderesnek nevezzük. Amikor viszont az oktaéderes rétegben három vegyértékű kationok vannak (Al, Fe3+), minden hármas kationhelynél egy nincs betöltve, mint a gibbsitnél. Ezeknél minden O-atomot és (OH)-csoportot csak két kation övez, ezeket nevezzük dioktaéderesnek.

dioktaéderes réteg (gibbsit-típus)

trioktaéderes réteg (brucit-típus)

A tetraéderes és oktaéderes rétegek egymásutánjából levezethetők a legfontosabb filloszilikát csoportok. Legegyszerűbb a t-o rétegkomplexum. Ha az oktaéderes réteg másik oldalán is megjelenik egy tetraéderes réteg, akkor t-o-t rétegkomplexumot kapunk, és így tovább.

t-o szerkezet (dioktaéderes)

t-o-t szerkezet (trioktaéderes)

A filloszilikátok jellegzetes tulajdonságai: rétegkomplexumokkal

párhuzamosan kitűnő hasadás, kis keménység, kis sűrűség.

Megjelenésük a szerkezetnek megfelelően pikkelyes-leveles,

kristályaik lemezesek, vékony táblásak, a pikkelyek többnyire

rugalmasak, ritkábban merevek.

A földkéregben magmás és metamorf kőzetek uralkodó kőzetalkotói. Jelentőségüket tovább növeli az a tény, hogy ezeknek a kőzeteknek a mállása során is nagy tömegben képződnek (elsősorban piroxének, amfibolok, földpátok, illetve kőzetüveg átalakulásából). Talajok ásványi komponensei között is mindig megtalálhatók. Jelenlétük a növényvilág szempontjából nagy fontosságú (vízháztartás, vitális kationok felvétele stb).

Csillám-típusú t-o-t rétegkomplexumok

Pirofillit - Al2Si4O10(OH)2; triklin, monoklin

Talk - Mg3Si4O10(OH)2; triklin

Az oktaéderes réteg talk esetén brucit-típusú,

míg a pirofillitnél gibbsit-típusú (trioktaéderes,

illetve dioktaéderes szerkezet).

Leveles halmazok;

kis keménység (1-1,5),

zsírszerű tapintás (zsírkő)

Színtelen, illetve halványzöld.

A talk és pirofillit Mg-, illetve Al-gazdag

kőzetek kisfokú metamorfózisa során

képződik leginkább.

talk

pirofillit

Csillámok: t-o-t rétegkomplexumok rétegközi kationokkal

Szerkezetükben a rétegkomplexumokat

rétegközi kationok kötik össze. Ennek oka,

hogy a tetraéderes rétegben a Si4+ egy részét

Al3+ helyettesíti, így negatív töltéstöbblet

jelentkezik a t-o-t rétegkomplexumok felületén.

A csillámok általános képlete:

IM2-31-0T4O10A2,

ahol I = K, Na, Ca, Ba; M = Li, Fe2+, Fe3+,

Mg, Al, Ti, Cr; = üres hely; T = Al, Fe 3+, Si,

Ti, A = F, OH.

Valódi csillámok, ha a rétegközi kationoknak több, mint az 50%-a egy

vegyértékű (az I pozícióban K és Na van); 2/ Merevcsillámok, ha a rétegközi

kationoknak több, mint 50%-a két vegyértékű (az I pozícióban Ca található); 3/

Rétegközi kationhiányos csillámok, ha a rétegek közötti pozitív töltés értéke

0,85 és 0,6 között van.

Valódi csillámok, Dioktaéderes sorozat (monoklin)

Muszkovit - KAl2[AlSi3O10](OH)2

Kis keménységű, kis sűrűségű.

pikkelyes-leveles aggregátumok,

kristályaik álhexagonális táblák.

Elterjedt kőzetalkotó: elsősorban metamorf,

kisebb mértékben magmás kőzetek, és

törmelékes üledékek elegyrésze.

Hidrotermás mállás során gyakran

keletkezik (szericit változat).

Valódi csillámok. Trioktaéderes sorozat (monoklin)

Annit (biotit-sor) - KFe3[AlSi3O10](OH)2

Flogopit - KMg3[AlSi3O10](OH)2

annit (biotit)

flogopit

Kis keménységűek, kis sűrűségűek.

Pikkelyes-leveles aggregátumok,

kristályaik álhexagonális táblák.

Elterjedt kőzetalkotó ásványok: a

biotit-sor metamorf és magmás

kőzetekben, míg a flogopit alkáli

magmás kőzetekben elterjedt.

A biotit törmelékes üledékek

gyakori elegyrésze.

Mállásukból agyagásványok

keletkeznek.

Rétegközi kationhiányos csillámok

Glaukonit (K,Na)(Mg,Fe2+)0,33(Fe3+,Al)1,67[(Si,Al)4O10](OH)2

Illit [K,(H3O+)]Al2[Si3AlO10](OH)2

Rétegközi pozíciókban kationokat tartalmaznak. Mivel kevesebb

alkálifémkationt tartalmaznak, mint a valódi csillámok, gyengébb a

rétegek közötti összetartás. Jellemző a kálium jelenléte rétegközi

helyzetben.

Földes vagy agyagszerű megjelenésűek. Kristályaik nagysága nem

nagyobb mint 2–4 m. Üledékes kőzetek (agyagok, homokkövek),

nagyon kisfokú metamorfitok és talajok komponensei.

Az illit a kerámiaipar fontos ásványa.

illit glaukonit

Szmektit-csoport (monoklin)

Montmorillonit (Na,Ca0,5)0,33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2 . nH2O

Nontronit (Na,Ca0,5)0,33(Fe3+,Al)2(Si,Al)4O10(OH)2 . nH2O

Rétegközi helyzetben

kationokat és vizet tartalmaznak.

Jellemzőjük: reverzibilis

duzzadóképesség, szerves és

szervetlen anyagok adszorptív

megkötése, ioncserélő-képesség.

Üledékes kőzetek, talajok

komponensei, ipari mennyiségű

szmektitet a bentonit tartalmaz.

Földes megjelenés, táblás kristályaik

roppant aprók, 1–4 m-esek.

Szmektitek megjelenései

Klorit-csoport (monoklin)

Klinoklor - Mg3(Mg2Al)[Si3AlO10](OH)8

T-o-t rétegkomplexumok között brucit-

típusú oktaéderes réteg helyezkedik el.

Az oktaéderes rétegek és a t-o-t

rétegkomplexumok hidrogénkötéssel

kapcsolódnak egymáshoz. A legtöbb

kloritban Mg vagy Fe2+ a jellegzetes

kationok az oktaéderes rétegben.

Metamorf kőzetek, illetve üledékek

jellegzetes elegyrésze. Magmás kőzetek

színes elegyrészeinek elbontódása során

gyakran képződik és azok zöld színét

okozhatja.

Kaolinit-típusú t-o rétegkomplexumok,

Kaolinit - Al2Si2O5(OH)4; triklin

Halloysit - Al2Si2O2(OH)4 . H2O;

monoklin, triklin

t-o rétegkomplexum (gibbsit-típusú réteggel).

Egy-egy rétegkomplexum hidrogénkötéssel

kapcsolódik egy másikhoz. A halloysitnál

emellett a rétegkomplexumok között

rétegközi víz is megjelenik.

Földpátok és csillámok mállásából nagy

mennyiségben keletkeznek. A legfontosabb

kerámiaipari nyersanyagok.

halloysit

kaolinit

Szerpentin-alcsoport

Antigorit Mg3Si2O5(OH)4; monoklin

Krizotil Mg3Si2O5(OH)4; monoklin, rombos

t-o rétegkomplexum (brucit-típusú

réteggel). A tetraéderes és oktaéderes

rétegek között nincs jó illeszkedés. Emiatt

a rétegek nem sík felületűek, hanem

redőzöttséget, görbületet, illetve

hengerszerű alakzatokat formáznak.

Vaskos-tömeges, illetve szálas-rostos

(azbeszt-megjelenés).

A szerpentinásványok Mg-gazdag,

bázisos-ultrabázisos kőzetek kisfokú

metamorfózisa során képződnek.

krizotil antigorit krizotil

A rétegek hengerré görbülnek

szálas azbeszt megjelenés

krizotil

Tekto- vagy térhálós szilikátok

A tektoszilikátok szerkezetében az SiO4-tetraéderek a tér mindhárom irányában végtelen hálózattá kapcsolódnak össze (térhálós szerkezetek). A Si4+-t gyakran Al3+ helyettesíti, emiatt a rács semlegesítéséhez további kationok belépése szükséges. Attól függően, hogy hány Si4+ -t helyettesít Al3+, milyen kationnal történik a semlegesítődés, illetve az SiO4- és AlO4-tetraédereknek a térben milyen elrendeződése van, számos szerkezeti típus létrejöhet.

A tektoszilikátok csoportosításának alapja (az ún. zeolitos) víz jelenléte vagy hiánya. A zeolitos víz nélküli tektoszilikátokat a pótanion megléte vagy hiánya, illetve a Si : Al arány alapján osztályozzuk.

A tektoszilikátok közé sok gyakori ásvány tartozik. Közöttük vannak a földpátok, melyek az összes ásványok között a legnagyobb mennyiségben jelennek meg a földkéregben, annak mintegy 55%-át alkotják! A földpátok mellett a zeolitok is nagy elterjedésűek és gazdasági szempontból jelentős ásványok.

Földpátpótlók

Nefelin - (Na,K)(AlSiO4); hexagonális

Leucit - K(AlSi2O6); tetragonális, köbös

Akkor keletkeznek a magma-olvadékból, amikor az SiO2

mennyisége kevés a földpátok képződéséhez. Elsősorban

bázisos vagy alkáli magmás kőzetekben jönnek létre.

leucitkristályok vulkáni kőzetben

leucit

nefelin

Földpát-csoport

Általános képletük az alábbi két típussal

írható le:

R+(AlSi3O8) és R2+(Al2Si2O8), ahol

R+ = Na, K (ritkán Rb, NH4)

R2+ = Ca (ritkán Ba, Sr).

A földpátok nagy többsége a NaAlSi3O8

(albit) – KAlSi3O8 (ortoklász) –

CaAl2Si2O8 (anortit)

háromkomponensű rendszerbe

tartozik. A NaAlSi3O8 – KAlSi3O8

sorozat tagjai az alkáliföldpátok, míg

a NaAlSi3O8 (albit) – CaAl2Si2O8

(anortit) sorozat tagjai a plagioklász

földpátok.

Az albit és ortoklász közötti tagok esetén magas

hőmérsékleten teljes elegyedés lehetséges, de

alacsonyabb hőmérsékleten, illetve lassú lehűlésnél ezeknél

szételegyedés következik be.

Utóbbi jelenség neve: pertitesedés.

ortoklász

albit

A földpátok szimmetriája monoklin vagy

triklin. Termetük zömök prizmás vagy

táblás. Kivétel az adulár (ortoklász

hidrotermás eredetű változata).

Laza szerkezet: az (Al,Si)4O8 térhálóban nagy

hézagok vannak, ide épülhetnek be a

töltéskiegyenlítő kationok. Ha egy Si4+-ot

egy Al3+ helyettesít, akkor a kationhiányt

egy vegyértékű K+ vagy Na+ ion egyenlíti

ki. Ha viszont 2Si4+ 2Al3+ helyettesítés

történik, akkor két vegyértékű kation

(Ca2+ vagy Ba2+) épül be a szerkezetbe.

Alkáliföldpátok

Szanidin - (K,Na)AlSi3O8; monoklin

Kitűnő hasadás, Zömök prizmás termet.

Üvegfény, átlátszó-áttetsző.

Savanyú vulkáni kőzetek jellegzetes

földpátja.

szanidin riolitban

„üveges földpát”

Mikroklin - KAlSi3O8; triklin

Ortoklász - KAlSi3O8; monoklin

Zömök prizmás termet (adulár álrombos)

Kitűnő hasadás, színtelen, fehér,

húsvörös színek.

Mélységi magmás kőzetek és

metamorfitok jellegzetes földpátjai.

Pegmatitokban óriási kristályok.

Kerámiaipar fontos nyersanyagai.

Díszítőkő felhasználás.

mikroklin (amazonit) ortoklász gránitban

ortoklász (adulár)

Plagioklász földpátok Albit - NaAlSi3O8; triklin Oligoklász (An10 - An30) Andezin (An30 - An50) Labradorit (An50 - An70) Bytownit (An70 - An90)

Anortit - CaAl2Si2O8; triklin

Az albit–anortit izomorf elegysor tagjai. tartoznak. A kristályrácsot (Si,Al)O4

tetraédereknek az alkáliföldpátokhoz hasonló kapcsolódása hozza létre.

A plagioklászoknál, képződésük alapján, két sorozatot különböztetünk meg: 1/ nagy hőmérsékleten keletkezettek, itt folyamatos az elegyedés (a felső-albiton belül); 2/ kis hőmérsékleten keletkezettek (alsó-albit), ezek nem mutatnak folyamatos elegyedést.

A plagioklászokban mikroszkopikus méretű szételegyedések gyakoriak (holdkő-effektus, labradorizálás stb).

albit

Földpátok szín- és fényjátéka (szételegyedés és zárványok miatt)

labradorizálás holdkő

napkő

A plagioklász földpátok a legelterjedtebb kőzetalkotó ásványok. A kőzettanban savanyú plagioklászoknak nevezzük a magas albit-tartalmú tagokat, ezzel szemben a bázisos plagioklászoknak magas az anortit-tartalma.

A kiömlési magmás kőzetek plagioklászai gyakran zónásak, a kristályok belseje anortitban, míg szegélye albitban gazdag. Amíg a savanyú plagioklászok savanyú és intermedier magmatitokban (gránit, diorit, andezit, riolit), addig a bázisos plagioklászok bázisos-ultrabázisos magmatitokban elterjedtek (gabbró, bazalt).

A földpátokból hidrotermás hatásra elsősorban zeolitok képződnek. Felszíni körülmények között viszont legtöbbször rétegszilikátok, pl. agyagásványok (kaolinit, montmorillonit, illit, halloysit stb.) keletkeznek belőlük.

zónás plagioklász

plagioklász fenokristályok

vulkáni kőzetben

Tektoszilikátok zeolitos vízzel; zeolit-csoport

A tektoszilikátok sajátos csoportja, melyekben az SiO4- és AlO4-tetraéderek oly

módon kapcsolódnak össze széles variációkban, hogy a rácsban csatorna és kalitka

alakú, nyitott üregek találhatók.

A rácsra jellemző csatornák a különböző kationok, anionok, illetve kisméretű

molekulák széleskörű cseréjét teszik lehetővé. Az üreges rácsukban lévő, lazán

adszorpciósan kötött zeolitos víz már enyhe hevítéssel eltávolítható anélkül, hogy a

rács összeomlana. A dehidratált ásvány, vízben vagy páradús közegben az elvesztett

vizet újra felveheti. A rács hézagaiban lévő inaktív kationok eltávolíthatók és az

eltávozó kationok más fémionnal kicserélhetők. A zeolitok gazdasági jelentősége

szelektív adszorpciós képességükben rejlik, így molekula- vagy

ionszűrőként használhatók.

Láncszerkezetű zeolitok (rostos zeolitok)

Szerkezetükben az SiO4 és AlO4 tetraéderek összekapcsolódása láncokat

eredményez. A láncok közötti térben inaktív kationok és vízmolekulák

helyezkednek el.

Nátrolit - Na2[Al2Si3O8] . 2H2O; rombos

rostos-szálas; fehér.

Bázisos vulkanitok hólyagüregeiben.

Földpátokból keletkezik hidrotermás

úton.

Analcim - Na[AlSi2O6] . H2O; köbös

Phillipsit - (Na,K,Ca0,5,Ba0,5)x[AlxSi16-xO32] . 12H2O; monoklin

Vulkáni kőzetek hólyagüregeiben

fordulnak elő leginkább.

analcim

phillipsit

Rétegszerkezetű zeolitok (leveles zeolitok)

A tetraéderek összekapcsolódása rétegszerű szerkezetet eredményez. Ez a szerkezeti

típus alapvetően lemezes vagy táblás habitust eredményez.

Heulandit (Ca0,5,Sr0,5,Ba0,5,Mg0,5,Na,K)[Al9Si27O72] . 24H2O; monoklin

Sztilbit (Ca0,5,Na,K)9[Al9Si27O72] . 28H2O; monoklin

sztilbit

heulandit

Kalitkaszerkezetű zeolitok (kockás zeolitok)

A kristályrácsban kalitkaszerű egységek vannak. Ezek egymáshoz

kapcsolódásától függően különböző átmérőjű csatornahálózat alakul ki. Ezekben

a csatornákban jelennek meg a Si–Al vázon kívüli kationok, melyek más

kationokkal, vagy molekulákkal lecserélhetők (ioncserélőképesség).

Kabazit (Ca0,5,Na,K,Mg)4[Al4Si8O24] . 12H2O; trigonális