Anorthite

Minerał tlenkowy jest związkiem chemicznym zawierającym co najmniej jeden atom tlenu, jak również co najmniej jeden inny pierwiastek, taki jak żelazo. Tlenki powstają, gdy pierwiastki są utleniane przez tlen w powietrzu. Wodorotlenki to związki, w których grupy anionowe OH zawierają jon OH- jako grupę OOH. Niektóre minerały z grupy minerałów tlenkowych i wodorotlenkowych, a zwłaszcza krzemionka, żelazo i glin, są bardzo ważnymi i rozpowszechnionymi składnikami mineralnymi skał. Najliczniejsze z tej grupy wymieniono w tabeli 3.6.

Lód (H2O) jest fazą stałą wody w temperaturze 0°C i krystalizuje jako minerał heksagonalny o gęstości 0.9175 g/cm3 i unosi się na wodzie. Płatki śniegu powstają w wyniku sublimacji (z pary wodnej, a nie z wody) i krystalizują się w krysztale heksagonalnym w postaci sześciobocznych gwiazd. Cztery planety gazowych olbrzymów w zewnętrznym Układzie Planetarnym składają się głównie z wody-lodu i gazu.

Kwarc (SiO2) jest najczęstszą polimorficzną modyfikacją dwutlenku krzemu w skałach. Krystaliczny dwutlenek krzemu występuje w kilku polimorficznych modyfikacjach alfa w skałach: trydymit i krystobalit, każda z inną niestabilną modyfikacją beta. Różnorodnie skrystalizowany SiO2 występuje aż w 12 modyfikacjach polimorficznych w zależności od temperatury. Przemiana jednej modyfikacji w drugą jest procesem niezwykle powolnym. Czasami w określonym czasie stabilne mogą być zarówno modyfikacje polimorficzne o wyższej, jak i niższej temperaturze. Kwarc (rys. 3.5) krystalizuje w układzie heksagonalnym i często występuje w przyrodzie w postaci krystalicznej, jak pokazano na rys. 1.23. Kwarc najczęściej i najobficiej występuje w osadach skał krzemionkowych, kwaśnych skałach intruzyjnych i żyłowych, a także w większości skał metamorficznych (mylonitr, kwarcyt, filit, mika, i zielone łupki, gnejs, i granulit).

Opal (SiO2-nH2O) jest mineraloidem (minerałem bezpostaciowym) o nieregularnych kształtach i ma barwę białą. Kolor zmienia się na żółty, szary, brązowy lub czerwony w obecności zanieczyszczeń. Szczególnym rodzajem opalu staje się opal szlachetny, czyli charakteryzujący się niesamowitymi przepływami niebiesko-szarych i białych barw. Opal wydalany jest z gorących źródeł i gejzerów. W skałach osadowych, zwłaszcza wapienia, opal jest tworzony przez węglan i wydalany z roztworów zawierających krzem. Opal może występować jako minerał wtórny w procesie wietrzenia pierwotnych minerałów krzemianowych, podstawowych i ultrabazowych skał iglastych. Szkielety glonów, okrzemek, gąbek krzemowych i radiolarii składają się z opalu, a wraz z ich osadzaniem i diagenezą tworzą krzemionkowe skały osadowe.

Chalcedon jest włóknistym rodzajem skrytokrystalicznego kwarcu, który tworzy bardzo gęste nerkowate skupiska. Składa się z cienkich równoległych i liniowo ułożonych agregatów włóknistych kryształów, które zwykle wykazują rentgenowskie cechy strukturalne kwarcu β. Ma woskowy i błyszczący wygląd i może być biały, szary, różowy, żółtawy, ciemnobrązowy do czarnego koloru. Żółtawy i czerwony kolor chalcedonu jest uważany za kamień półszlachetny. Chalcedon jest częstym składnikiem osadów krzemionkowych, a więc chertu (tab. 6.7) i radiolarytu. Chalcedon powstaje zwykle przez ekstrakcję z roztworów wodnych zawierających kwas krzemowy. Opal powstaje z roztworu dwutlenku krzemu i wody. Woda przesącza się w dół przez ziemię i zbiera krzemionkę z piaskowca. Bogaty w krzemionkę roztwór osiada w szczelinach i pustkach, rekrystalizuje się i pojawia się jako stałe nieregularne masy, konkrecje, soczewki i guzki. Może tworzyć w wapieniu jako wypełnienie pustek i w skale podstawowej wulkanicznych lub extrusive rocks.

Agat jest odmianą chalcedonu ze zmodyfikowanym cienkiej laminy lub warstw o różnych kolorach (Fig. 3.1). Agat z czarnymi i białymi blaszkami znany jest jako onyks. Gęsty i nieprzezroczysty typ chalcedonu z domieszkami żelaza brązowawo-czerwony kolor nazywa się Jasper i jest używany do wyrobu biżuterii.

Korund (Al2O3) jest krystaliczną formą tlenku glinu i ma ślady żelaza, tytanu i chromu. Jest to minerał skałotwórczy i jasne przezroczyste materiały naturalne. Może mieć różne kolory w obecności zanieczyszczeń. Przezroczyste odmiany czerwonego koloru są znane jako rubin i używane jako wysokiej wartości klejnotów. Korund z wszystkich innych kolorach jest nazywany szafir. To może zarysować prawie każdy inny minerał z powodu skrajnej twardości. Czysty korund ma twardość 9 w skali twardości Mohsa. Jest on powszechnie stosowany jako materiał ścierny, od papieru ściernego do dużych maszyn, obróbki metali, tworzyw sztucznych i drewna. Korund występuje jako minerał w łupkach mikowych, gnejsach i niektórych marmurach w terranach metamorficznych. Występuje również w niskokrzemionkowych sjenitach iglastych i intruzjach sjenitów nefelinowych. Pozostałe miejsca występowania to masy przylegające do intruzji ultramafickich, związane z wałami lamprofirowymi oraz duże kryształy w pegmatytach.

Gibbsite jest wodorotlenkiem glinu znanym jako „hydrargillite” lub „hydrargyllite” i krystalizuje w układzie monoklinicznym. Jest rzadko spotykany w stanie czystym i często mieszany z boehmitem, kaolinitem, hematytem i limonitem w boksytach i laterytach, czyli jako możliwe źródło aluminium.

Boehmite γ-AlO(OH) lub böhmite jest minerałem tlenku glinu-wodorotlenku i alumogel jest bezpostaciowym żelem Al(OH)3. Występuje wraz z gibbsytem jako główne składniki mineralne boksytu i laterytu.

Hematyt (Fe2O3) (Fig. 1.40) i magnetyt (FeO-Fe2O3) są bardzo powszechnymi, lecz zwykle mało istotnymi składnikami wielu skał. Jednak procesy magmowe i hydrotermalne mogą tworzyć duże złoża tych minerałów nadających się do wydobycia rud żelaza.

Goethite to wodorotlenek żelaza tworzący się w postaci bezpostaciowych skupisk i znany jako limonit. Limonit jest brązową rudą żelaza powstałą w wyniku zużycia minerałów żelaza. Limonit zawiera amorficzne wodorotlenki Fe ze zmiennymi ilościami wody.

Limonit występuje w wielu skałach, które dają brązowy, żółty lub tan kolor. Zwykle rozwija się jako produkt wietrzenia chemicznego wielu minerałów zawierających Fe2+ lub żelazo żelazne. W procesie utleniania utlenia się on w trójwartościowe żelazo Fe3+, co znane jest jako proces limonityzacji. Waponityzacja jest dobrze widoczna w żółto-brązowym kolorze w świeżo odłamanych zielonkawo-szarych skałach wzdłuż i wokół spękań. Brązowe, żółte lub czerwono-brązowe zabarwienie glin i wielu innych skał pochodzi od limonitu. Limonit nad złożami hematytu i syderytu często tworzy skorupę wietrzeniową i znany jest jako „żelazna czapka”. Limonit i goethyt są ważnymi źródłami niskoprocentowych rud żelaza i niklu. Ocher lub ochra to naturalny pigment ziemi gliniastej, który jest mieszaniną tlenku żelaza i różnych ilości gliny i piasku. Kolor waha się od żółtego do głęboko pomarańczowego lub brązowego.

Chromit (FeO-Cr2O4) jest tlenkiem chromu żelaza (rys. 1.37), a ilmenit (FeO-TiO2) jest minerałem tlenku tytanu i żelaza. Minerały te są ważnymi rudami chromu i tytanu, a w niewielkich ilościach często są składnikami skał. Chromit i ilmenit krystalizują się w wysokich temperaturach w intruzywnej magmie w początkowej fazie krystalizacji i obecne jako regularne składniki skał maficznych i ultramafickich.

Rutyl (TiO2) krystalizuje w systemie tetragonalnym i powszechnie występuje w postaci kryształów prętów lub igieł. Kolor waha się od ciemnoczerwonego do czarnego. Występuje zazwyczaj w metamorfizmie regionalnym i jest związany z łupkami krystalicznymi (gnejsami, łupkami mikowymi, filitami i amfibolitami). Rutyl jest powszechnym minerałem w osadach klastycznych i skałach osadowych (piaskowce/piaskowce), o dużej odporności na wietrzenie. Rutyl występuje w znaczących ilościach w złożach rzecznych i przybrzeżnych wraz z koncentratem złota. Rutyl jest powszechny w kwaśnych skałach iglastych jako minerał wtórny.

Pyrolusyt jest minerałem tlenku manganu (MnO2) i krystalizuje w układzie tetragonalnym. Zwykle występuje w agregatach pasmowych i igiełkowych o barwie ciemnoszarej do czarnej. Powstaje pochodzenia hydrotermalnego i sedymentacyjnego. Pirolusyt jest szeroko rozpowszechnioną i główną rudą manganu.

Psilomelan (MnO-MnO2-nH2O) jest koloidalną modyfikacją tlenku manganu wodą. Występuje w postaci skupisk przypominających nerki. Jest często spotykany w postaci cienkich skorupek, powłok i dendrytów w powierzchniach warstwowych lub szczelinach różnych skał, zwłaszcza wapiennych. Kolory minerałów są żelazno-czarne lub niebiesko-czarne, podczas gdy skały, które zawierają psilomelan są ciemnoszare lub czarne w kolorze. Psilomelan pochodzi z roztworów wodnych wzbogaconych w mangan jako produkt wietrzenia powierzchniowego różnych minerałów zawierających mangan.

Spinel (MgO-Al2O3) jest członkiem izomorficznych mieszanin różnych spineli Al3+, Fe3+, i Cr3+. Minerał ten jest typowym produktem metamorfizmu kontaktowego. Spinel pochodzi z osadów ilastych w kontakcie z intruzją magmową i znajduje się w rejonie Skarns i hornfels.