Anortiitti

3.5.3 Oksidit ja hydroksidit

Jää (H2O) on veden kiinteä faasi 0 °C:n lämpötilassa ja kiteytyy heksagonaalisena mineraalina, jonka tiheys on 0.9175 g/cm3 ja kelluu veden päällä. Lumihiutaleet muodostuvat sublimoitumalla (vesihöyrystä eikä vedestä) ja kiteytyvät kuusikulmaiseen kiteeseen kuusisivuisten tähtien muodossa. Ulomman planeettajärjestelmän neljä kaasujättiläisplaneettaa koostuvat pääasiassa vesijäästä ja kaasusta.

Kvartsi (SiO2) on piidioksidin yleisin polymorfinen muunnos kivissä. Kiteistä piidioksidia esiintyy kivissä useina polymorfisina alfa-modifikaatioina: tridymiitti ja kristobaliitti, joilla kummallakin on toinen epästabiili beta-modifikaatio. Erilainen kiteytynyt SiO2 esiintyy lämpötilasta riippuen jopa 12 polymorfisena modifikaationa. Yhden modifikaation muuttuminen toiseksi on erittäin hidas prosessi. Joskus sekä korkeamman että matalamman lämpötilan polymorfiset modifikaatiot voivat olla stabiileja tietyn ajanjakson ajan. Kvartsi (kuva 3.5) kiteytyy kuusikulmaiseen järjestelmään, ja sitä tavataan luonnossa usein kuvan 1.23 mukaisessa kidemuodossa. Kvartsia esiintyy yleisimmin ja runsaimmin piikivien sedimenteissä, happamissa intruusiokivissä ja suonikivissä sekä useimmissa metamorfisissa kivilajeissa (myloniitit, kvartsiitit, fylliitit, kiillegneissit ja vihreät kiilleliuskeet, gneissit ja granuliitit).

Opal (SiO2-nH2O) on epäsäännöllisen muotoinen ja väriltään valkoinen mineraloidi (amorfinen mineraali). Väri muuttuu keltaiseksi, harmaaksi, ruskeaksi tai punaiseksi epäpuhtauksien läsnäollessa. Erityinen opaalityyppi muuttuu arvokkaaksi, eli sille on ominaista mahtavat virrat sinertävän harmaita ja valkoisia värejä. Opaali erittyy kuumista lähteistä ja geysiristä. Sedimenttikivissä, erityisesti kalkkikivissä, opaali muodostuu karbonaatista ja erittyy piitä sisältävistä liuoksista. Opaali voi esiintyä sekundaarisena mineraalina primääristen silikaattimineraalien, emäksisten ja ultraemäksisten kiillegneissien sään aikana. Levien, diatomien, piisienien ja radiolareiden luurangot koostuvat opaalista, ja niiden laskeutumisen ja diageneesin myötä muodostuu piipitoisia sedimenttikiviä.

Khalcedoni on kuitumainen kryptokiteisen kvartsin tyyppi, joka muodostaa hyvin tiheitä munuaisenmuotoisia klustereita. Se koostuu ohuista yhdensuuntaisista ja lineaarisesti järjestetyistä kuitukiteiden aggregaateista, joissa on yleensä β-kvartsin röntgenrakennepiirteitä. Sen ulkonäkö on vahamainen ja kiiltävä, ja se voi olla valkoista, harmaata, vaaleanpunaista, kellertävää, tummanruskeaa tai mustaa. Kellertävää ja punaista kalcedonia pidetään puolijalokivinä. Kalcedoni on usein piisedimenttien eli sarvivälkkeen (taulukko 6.7) ja radiolariitin ainesosa. Kalcedoni syntyy tyypillisesti uuttamalla piihappoa sisältävistä vesiliuoksista. Opaali muodostuu piidioksidin ja veden liuoksesta. Vesi suotautuu maan läpi ja poimii piidioksidia hiekkakivestä. Piidioksidipitoinen liuos laskeutuu halkeamiin ja onteloihin, kiteytyy uudelleen ja esiintyy kiinteinä epäsäännöllisinä massoina, konkretioina, linsseinä ja kyhmyinä. Se voi muodostua kalkkikivessä onteloiden täyttymisenä ja kallioperässä vulkaanisissa tai ekstrussiivisissa kivissä.

Agate on kalcedonin lajike, jossa on muokattuja ohuita lamelleja tai erivärisiä kerroksia (kuva 3.1). Akaatti, jossa on mustia ja valkoisia lamelleja, tunnetaan nimellä onyx. Tiheää ja läpinäkymätöntä kalcedonityyppiä, jossa on raudan ruskehtavan punaisen värin lisäyksiä, kutsutaan jaspikseksi, ja sitä käytetään korujen valmistukseen.

Korundi (Al2O3) on alumiinioksidin kiteinen muoto, ja siinä on pieniä määriä rautaa, titaania ja kromia. Se on kiveä muodostava mineraali ja kirkas läpinäkyvä luonnonmateriaali. Sillä voi olla erilaisia värejä epäpuhtauksien läsnä ollessa. Läpinäkyviä punaisia värilajikkeita kutsutaan rubiiniksi ja niitä käytetään arvokkaina jalokivinä. Kaikkia muita värejä sisältävää korundia kutsutaan safiiriksi. Se voi naarmuttaa lähes kaikkia muita mineraaleja äärimmäisen kovuutensa vuoksi. Puhtaalla korundilla on Mohsin kovuusasteikolla 9:n arvo. Sitä käytetään yleisesti hioma-aineena hiekkapaperista suuriin koneisiin, metallin, muovin ja puun työstöön. Korundi esiintyy mineraalina kiillegneississä, gneississä ja joissakin marmoreissa metamorfisissa terraaneissa. Sitä esiintyy myös vähän piidioksidia sisältävissä magmaattisissa syeniitti- ja nefeliinisyeniittiintruusiiveissa. Muut esiintymät ovat ultramafisten intruusiivien vieressä olevina massoina, jotka liittyvät lamprofiittigneisseihin, ja suurina kiteinä pegmatiiteissa.

Gibbsiitti on alumiinihydroksidi, joka tunnetaan nimellä ”hydrargilliitti” tai ”hydrargylliitti”, ja se kiteytyy monokliiniseen järjestelmään. Sitä esiintyy harvoin puhtaana ja se on usein sekoittuneena böhmiitin, kaoliniitin, hematiitin ja limoniitin kanssa bauksiiteissa ja lateriiteissa eli mahdollisena alumiinin lähteenä.

Böhmiitti γ-AlO(OH) tai böhmiitti on alumiinioksidi-hydroksidimineraali ja alumogeeli on amorfinen geeli Al(OH)3. Sitä esiintyy gibbsiitin kanssa bauksiitin ja lateriitin päämineraalien ainesosina.

Hematiitti (Fe2O3) (kuva 1.40) ja magnetiitti (FeO-Fe2O3) ovat hyvin yleisiä, mutta yleensä vähäisiä ainesosia monissa kivilajeissa. Magmaattiset ja hydrotermiset prosessit voivat kuitenkin muodostaa näistä mineraaleista suuria esiintymiä, jotka soveltuvat rautamalmin louhintaan.

Götiitti on amorfisina klustereina muodostunut rautahydroksidi, joka tunnetaan nimellä limoniitti. Limoniitti on ruskea rautamalmi, joka on muodostunut rautamineraalien kulumisen seurauksena. Limoniitti sisältää amorfisia Fe-hydroksideja, joissa on vaihtelevia määriä vettä.

Limoniittia esiintyy monissa kivissä, jotka antavat ruskean, keltaisen tai ruskehtavan värin. Se kehittyy tyypillisesti monien Fe2+- tai rautapitoista rautaa sisältävien mineraalien kemiallisen sään tuotteena. Hapettumisprosessissa se hapettuu kolmearvoiseksi raudaksi Fe3+, jota kutsutaan limonitisaatioprosessiksi. Limonitisaatio näkyy hyvin kellanruskeana värinä tuoreissa rikkoutuneissa vihertävänharmaissa kivissä halkeamien varrella ja niiden ympärillä. Savien ja monien muiden kivien ruskea, keltainen tai punaruskea väri on peräisin limoniitista. Hematiitti- ja sideriittiesiintymien yläpuolella oleva limoniitti muodostaa usein sään aiheuttaman kuoren, joka tunnetaan nimellä ”rautahattu”. Limoniitti ja götiitti ovat tärkeitä heikkolaatuisen rauta- ja nikkelimalmin lähteitä. Okra eli okra on luonnollinen savimaapigmentti, joka on rautaoksidin ja vaihtelevien savi- ja hiekkamäärien seos. Väri vaihtelee keltaisesta syvän oranssiin tai ruskeaan.

Kromiitti (FeO-Cr2O4) on rautakromioksidi (kuva 1.37) ja ilmeniitti (FeO-TiO2) on titaani-rautaoksidimineraali. Nämä mineraalit ovat tärkeitä kromin ja titaanin malmeja, ja ne ovat usein pieninä määrinä kiviaineksen ainesosia. Kromiitti ja ilmeniitti kiteytyvät korkeissa lämpötiloissa intrusiivisessa magmassa kiteytymisen alkuvaiheessa ja esiintyvät mafisten ja ultramafisten kivien tavanomaisina ainesosina.

Rutiili (TiO2) kiteytyy tetragonaaliseen systeemiin ja esiintyy tavallisesti sauva- tai neulakiteinä. Väri vaihtelee tummanpunaisesta mustaan. Se esiintyy yleensä alueellisessa metamorfoosissa ja liittyy kiteisiin liuskeisiin (gneissi, kiillegneissi, fylliitti ja amfiboliitit). Rutiili on yleinen mineraali klastisissa sedimenteissä ja sedimenttikivissä (hiekka/hiekkakivet), jotka kestävät hyvin säänkestävyyttä. Rutiilia esiintyy joki- ja offshore-esiintymissä yhdessä kultarikasteen kanssa merkittäviä määriä. Rutiili on yleinen happamissa magmakivissä sekundäärimineraalina.

Pyrolusiitti on mangaanioksidimineraali (MnO2) ja se kiteytyy tetragonaaliseen järjestelmään. Se sijaitsee yleensä liuska- ja neulasaggregaateissa, joiden väri vaihtelee tummanharmaasta mustaan. Se on muodostunut hydrotermisestä ja sedimenttisestä alkuperästä. Pyrolusiitti on laajalle levinnyt ja tärkein mangaanimalmi.

Psilomelaani (MnO-MnO2-nH2O) on mangaanioksidin kolloidinen modifikaatio veden kanssa. Se esiintyy munuaismaisina klustereina. Sitä esiintyy usein ohuina kuorina, pinnoitteina ja dendriitteinä erilaisten kivien, erityisesti kalkkikiven, kerrospinnoilla tai raoissa. Mineraalin väri on rautamusta tai sinimusta, kun taas psilomelaania sisältävät isäntäkivet ovat väriltään tummanharmaita tai mustia. Psilomelaani on peräisin mangaanilla rikastuneista vesiliuoksista erilaisten mangaanipitoisten mineraalien pintasäätötuotteena.

Spinelli (MgO-Al2O3) kuuluu erilaisten Al3+-, Fe3+- ja Cr3+ -spinellien isomorfisiin seoksiin. Mineraali on tyypillinen kontaktimetamorfismin tuote. Spinelli on peräisin savisedimenteistä, jotka ovat kosketuksissa magmaattisen intruusion kanssa, ja sitä esiintyy Skarnsin ja Hornfelsin alueella.