ΥΛΙΚΑ ΤΗΣ ΓΗΣ ΙI : Κρυσταλλοχημεία και Συστηματική των Ορυκτών 11η Διάλεξη: Σωροπυριτικά ορυκτά ΔΙΔΑΣΚΩΝ : Δ. ΠΑΠΟΥΛΗΣ Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Γεωλογίας

ΣΚΟΠΟΙ ΕΝΟΤΗΤΑΣ Δομή Σωροπυριτικών ορυκτών Δομή μη πυριτικών ορυκτών Χρήσεις και εμφανίσεις μη πυριτικών ορυκτών

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑΣ Σωροπυριτικά ορυκτά (sorosilicates) Τα κυριότερα μη πυριτικά ορυκτά

ΣΩΡΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ (SOROSILICATES) Μια κορυφή του τετραέδρου ενωμένη με γειτονικό τετράεδου Τύπος Si-O : (Si2O7)-6 Αναλογία Si/O = 2/7 Εικόνα 1: Επίδοτο (Παπούλης, 2015)

ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΣΩΡΟΠΥΡΙΤΙΚΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ Σχηματίζονται απομονωμένα ζεύγη τετραέδρων, τα οποία ενώνονται στη μία κορυφή τους

ΣΩΡΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ Τα πιο κοινά σωροπυριτικά ορυκτά: Οικογένεια του Επιδότου [Ca2Al2(Al,Fe+3)O(Si2O7)(SiO4)(OH)] Τρία άλλα, λιγότερο συνηθισμένα σωροπυριτικά ορυκτά είναι: Λωζονίτης [CaAl2Si2O7(OH)2·H2O] Πουμπελλυίτης [Ca2MgAl2(SiO4)(Si2O7)(OH)2·H2O Βεζουβιανός [Ca10(Mg,Fe)2Al4(SiO4)5(Si2O7)2(OH)4]

ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΕΠΙΔΟΤΟΥ Παρόλο που η βασική δομή του επιδότου είναι το ζεύγος τετραέδρων, είναι πιο εύκολο να ξεκινήσουμε τη δόμηση του από τα οκτάεδρα του Al Έτσι έχουμε οκτάεδρα AlO6 και AlO4(OH)2 που διατάσσονται κατά μήκος του άξονα b (θέσεις Μ2) Αυτά εναλλάσσονται με οκτάεδρα AlO6-9 και AlO4(OH)2-7, εκατέρωθεν των οποίων βρίσκονται επιπλέον οκτάεδρα FeO6-9 (σπανιότερα MnO6-9) Οι θέσεις αυτές ονομάζονται Μ1 και Μ3, αντίστοιχα Έτσι προκύπτει ο βασικός σκελετός των οκταέδρων

ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΕΠΙΔΟΤΟΥ 2 Αυτές οι αλυσίδες συνδέονται μεταξύ τους με απλά τετράεδρα ή ζεύγη τετραέδρων Ο συνδυασμός των οκταεδρικών αλυσίδων που συνδέονται με τα τετράεδρα, δημιουργεί μεγάλες κοιλότητες (θέσεις Α) Αυτές καταλαμβάνονται από μεγάλα ιόντα, με αριθμούς συνδιάταξης 7-11 Πιο συνηθισμένο ιόν είναι το Ca+2 με αριθμό συνδιάταξης 8 Η συμμετρία είναι τελικά μονοκλινής Επειδή στη δομή των επιδότων συμμετέχουν και ζεύγη τετραέδρων και μεμονωμένα τετράεδρα ο Χ.Τ. γράφεται και με τη μορφή : Ca2(Al,Fe+3)Al2OSiO4Si2O7(OH)

ΟΜΑΔΑ ΕΠΙΔΟΤΟΥ Παρατηρείται στερεά διαλυτότητα μεταξύ των ακραίων μελών: Κλινοζοϊσίτη: Ca2Al3OSiO4Si2O7(OH) Επιδότου: Ca2(Al,Fe+3)Al2OSiO4Si2O7(OH)

ΕΠΙΔΟΤΟ – ΑΚΡΑΙΟ ΜΕΛΟΣ ΕΠΙΔΟΤΟΥ Εικόνα 2: Επίδοτο Ca2(Al,Fe+3)Al2OSiO4Si2O7(OH) (Παπούλης, 2015)

ΟΜΑΔΑ ΕΠΙΔΟΤΟΥ 2 Το ένα ακραίο μέλος είναι καθαρά Al-ούχο (κλινοζοϊσίτης) Δεν υπάρχει καθαρά Fe-ούχο μέλος (επίδοτο : Fe,Al) O Fe+3 μπορεί να αντικαταστήσει μέχρι 1 από τα 3 Al+3 Ο όρος επίδοτο αναφέρεται και στη συγκεκριμένη οικογένεια ορυκτών αλλά και στο συγκεκριμένο ακραίο μέλος

ΟΜΑΔΑ ΕΠΙΔΟΤΟΥ Ζοϊσίτης : πολύμορφο του κλινοζοισίτη, με τον ίδιο χημικό τύπο αλλά με ορθορομβική συμμετρία Πιεμοντίτης : Mn-ούχος ποικιλία του επιδότου Ca2(Al,Mn+3,Fe)Al2OSiO4Si2O7(OH) Αλλανίτης : Ποικιλία του επιδότου πλούσια σε σπάνιες γαίες (REE), οι οποίες αντικαθιστούν το Ca (Ca,Mn,Ce,La,Y,Th)2(Al,Fe+3)Al(Fe+2,Fe+3,Ti)OSiO4Si2O7(OH)

ΖΟΪΣΙΤΗΣ Εικόνα 3: Ζοϊσίτης (Παπούλης, 2015)

ΣΩΡΟΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ 2 O Λωζονίτης [CaAl2Si2O7(OH)2·H2O] διαφέρει από το επίδοτο στο ότι τα οκτάεδρα συνδέονται μόνο από ζεύγη τετραέδρων και όχι και από μεμονωμένα τετράεδρα (ορθορομβική συμμετρία) Πουμπελλυίτης [Ca2MgAl2(SiO4)(Si2O7)(OH)2·H2O Μονοκλινής συμμετρία Βεζουβιανός [Ca10(Mg,Fe)2Al4(SiO4)5(Si2O7)2(OH)4] Τετραγωνική συμμετρία

ΟΡΙΣΜΕΝΑ ΜΗ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ Χαρακτηρίζονται από την ύπαρξη της ανιοντικής ρίζας CO3-2 στη δομή τους Τα Ο-2 σχηματίζουν ισχυρούς δεσμούς με τον C+4, λόγω του μεγάλου θετικού του φορτίου Οι ανιοντικές ρίζες CO3-2 ενώνονται πλευρικά μέσω διαφόρων κατιόντων (Μ2+), προκειμένου να σχηματίσουν τη δομή των ανθρακικών ορυκτών

ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ - ΟΜΑΔΕΣ Ομάδες ασβεστίτη και δολομίτη Ομάδα αραγωνίτη Ομάδα ένυδρων ανθρακικών

ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ - ΟΜΑΔΑ ΤΟΥ ΑΣΒΕΣΤΙΤΗ Τα κυριότερα ορυκτά: ΑΣΒΕΣΤΙΤΗΣ CaCO3 ΜΑΓΝΗΣΙΤΗΣ MgCO3 ΣΙΔΗΡΙΤΗΣ FeCO3 ΡΟΔΟΧΡΩΣΙΤΗΣ MnCO3

ΑΣΒΕΣΤΙΤΗΣ - CaCO3 Εικόνα 4: Ασβεστίτης (Παπούλης, 2015)

ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΤΗΣ ΟΜΑΔΑΣ ΤΟΥ ΑΣΒΕΣΤΙΤΗ Εναλλαγή κατιόντων Ca+2 ή Mg+2 ή Fe+2 ή Mn+2 και CO3-2 μέσα στο ρομβόεδρο Το τριγωνικό επίπεδο των CO3-2 είναι κάθετο στον άξονα c Το κατιόν βρίσκεται σε οκταεδρική συνδιάταξη με τα CO3-2

ΟΜΑΔΑ ΤΟΥ ΔΟΛΟΜΙΤΗ – ΤΑ ΚΥΡΙΟΤΕΡΑ ΟΡΥΚΤΑ Δολομίτης CaMg(CO3)2. Στον δολομίτη έως 20% του Mg μπορεί να έχει αντικατασταθεί από Fe Ανκερίτης Ca(Mg,Fe)(CO3)2

ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΤΗΣ ΟΜΑΔΑΣ ΤΟΥ ΔΟΛΟΜΙΤΗ Η δομή του είναι όμοια με του ασβεστίτη Συμμετέχουν δύο κατιόντα Εξαγωνική συμμετρία

ΟΜΑΔΑ ΤΟΥ ΑΡΑΓΩΝΙΤΗ – ΤΑ ΚΥΡΙΟΤΕΡΑ ΟΡΥΚΤΑ Αραγωνίτης CaCO3 (πολύμορφο υψηλής πίεσης του ασβεστίτη). Στροντιανίτης SrCO3 Κερουσίτης PbCO3

ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΤΗΣ ΟΜΑΔΑΣ ΤΟΥ ΑΡΑΓΩΝΙΤΗ Τα ιόντα CO3-2 διατάσσονται παράλληλα στον άξονα a Τα κατιόντα συνδέονται με αριθμό συνδιάταξης 9 Τα κατιόντα είναι πυκνά τοποθετημένα σε μια παραμορφωμένη εξαγωνική δομή Συμμετρία ορθορομβική

ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΤΗΣ ΟΜΑΔΑΣ ΤΟΥ ΑΡΑΓΩΝΙΤΗ 2 Στη δομή αυτή συμμετέχουν ιόντα με ακτίνα ιόντος >1,1 Å Ενώ στη δομή του ασβεστίτη συμμετέχουν ιόντα με ακτίνα <1,1 Å Το Ca+2 με ιοντική ακτίνα = 1,14 Å συμμετέχει και στις δύο δομές

ΟΜΑΔΑ ΕΝΥΔΡΩΝ ΑΝΘΡΑΚΙΚΩΝ Τα κυριότερα ορυκτά: ΜΑΛΑΧΙΤΗΣ Cu2CO3(OH) ΑΖΟΥΡΙΤΗΣ Cu3(CO3)2(OH)2

ΧΡΗΣΕΙΣ ΑΣΒΕΣΤΙΤΗ ΚΑΙ ΔΟΛΟΜΙΤΗ Ο ασβεστίτης αποτελεί κύρια πρώτη ύλη για το τσιμέντο portland Παραγωγή ασβέστη με πύρωση και απώλεια CO2 Χρησιμοποιείται ως «φίλτρο» για την αποθείωση αερίων μιγμάτων Βελτιωτικό πρόσθετο στη βιομηχανία ανοξείδωτου χάλυβα, στη χαρτοβιομηχανία, στην παραγωγή ασφάλτου και στους βιολογικούς καθαρισμούς Βελτιωτικό εδαφών

ΧΡΗΣΕΙΣ ΑΣΒΕΣΤΙΤΗ ΚΑΙ ΔΟΛΟΜΙΤΗ 2 Πρόσθετο στη βιομηχανία καθαρισμού ζάχαρης Μαλακό λειαντικό μέσο στα προϊόντα οικιακού καθαρισμού Στη φαρμακοβιομηχανία ως αντιόξινο σκεύασμα και σε σκευάσματα κατά της οστεοπόρωσης Πρόσθετο ζωοτροφών για τη βελτίωση της πέψης και την ενίσχυση του κελύφους των αυγών Διακοσμητικό και κατασκευαστικό υλικό (μάρμαρα) Αδρανή υλικά

ΧΡΗΣΕΙΣ ΜΑΓΝΗΣΙΤΗ Ο μαγνησίτης αποτελεί πηγή MgO (πρώτη ύλη για πυρίμαχα υλικά Ο μαγνησίτης χρησιμοποιείται ως πληρωτικό υλικό στην παρασκευή χρωμάτων, χαρτιού, πλαστικών και ελαστικών Ο μαγνησίτης χρησιμοποιείται ως έκδοχο στην παρασκευή μικροβιοκτόνων, εντομοκτόνων και άλλων γεωργικών φαρμάκων

ΕΜΦΑΝΙΣΕΙΣ ΚΑΙ ΚΟΙΤΑΣΜΑΤΑ ΜΑΓΝΗΣΙΤΗ Τα ελληνικά κοιτάσματα μαγνησίτη είναι κυρίως φλεβικού τύπου, απαντούν σε οφιολιθικά συμπλέγματα και είναι γνωστά ως κοιτάσματα λευκόλιθου (λευκός μαγνησίτης) Χαλκιδική (Εταιρία «ΕΛΛΗΝΙΚΟΙ ΛΕΥΚΟΛΙΘΟΙ») Εύβοια Λέσβος Νιγρίτα

ΟΞΕΙΔΙΑ Είναι ορυκτά στα οποία ένα ή περισσότερα μέταλλα συνδυάζονται με Ο-2 Σε αυτά ανήκει και ο πάγος (Η2Ο) Τα περισσότερα ορυκτά είναι αδιαφανή και η παρατήρηση τους γίνεται με μεταλλογραφικό μικροσκόπιο ανακλώμενου φωτισμού

ΟΜΑΔΑ ΣΠΙΝΕΛΙΟΥ Κρυσταλλώνεται στο κυβικό σύστημα Τα κατιόντα συνδιατάσσονται είτε σε τετραεδρικές είτε σε οκταεδρικές θέσεις με τα Ο-2 Γενικός χημικός τύπος : ΧΥ2Ο4 Χ : Δισθενή κατιόντα (π.χ.Fe+2, Mg+2) Y : Τρισθενή κατιόντα (π.χ. Fe+3, Cr+3, Al+3)

ΟΜΑΔΑ ΣΠΙΝΕΛΙΟΥ - ΤΑ ΚΥΡΙΟΤΕΡΑ ΟΡΥΚΤΑ Σπινέλιος: MgAl2O4 Μαγνητίτης: Fe3O4 (Fe+2Fe+32O4) Χρωμίτης: FeCr2O4

ΟΜΑΔΑ ΣΠΙΝΕΛΙΟΥ - ΧΡΗΣΕΙΣ Ο μαγνητίτης αποτελεί πηγή μεταλλικού Fe (παραγωγή χυτοσίδηρου, χάλυβα κ.λ.π.) Κονιοποιημένος μαγνητίτης αποτελεί πρόσθετο σε υψηλής πυκνότητας τσιμέντα (π.χ. για πυρηνικούς αντιδραστήρες) Ο χρωμίτης αποτελεί τη μοναδική πηγή μεταλλικού Cr (πυρίμαχα, βυρσοδεψία, καταλύτες, συντήρηση ξύλων κ.α.) Πρόσθετο στην παραγωγή ανοξείδωτου χάλυβα

ΤΕΛΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑΣ

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών,  Δ. Παπούλης (Επίκουρος Καθηγητής). «Υλικά της Γης ΙΙ: Κρυσταλλοχημεία και Συστηματική των Ορυκτών. Διάλεξη 11η». Έκδοση: 1.0. Πάτρα 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/GEO311/

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Όλες οι εικόνες που περιέχονται στην ενότητα 11 προέρχονται από το προσωπικό αρχείο του κ. Δημητρίου Παπούλη. Τέλος Ενότητας