Minerály tvořící horniny
Kameny se skládají z minerálů. Minerál je materiál, který se vyskytuje v přírodě a je obecně pevný, krystalický, stabilní a anorganický při pokojové teplotě.
Známe mnoho druhů minerálů, ale naprostá většina hornin je tvořena kombinací několika běžných minerálů, kterým se říká „horninotvorné minerály“. Minerály tvořící horniny jsou: živec, křemen, amfiboly, slídy, olivín, granát, kalcit, pyroxeny.
Minerály, které se v hornině vyskytují v nepatrném množství, se nazývají „akcesorické minerály“. Přestože se akcesorické minerály vyskytují pouze v nepatrném množství, mohou poskytnout užitečné informace o geologické historii horniny a často se používají k určení jejího stáří. Mezi běžné akcesorické minerály patří zirkon, monazit, apatit, titanit, turmalín, pyrit a další neprůhledné minerály.
Skalotvorný minerál, jakýkoli minerál, který utváří vyvřelé, sedimentární nebo metamorfované horniny a který působí jako intimní součást horninotvorných postupů, obvykle nebo výhradně. Tyto minerály mají naopak omezený způsob výskytu nebo vznikají neobvyklejšími postupy, jako jsou kovové rudy, žilné minerály a výplně dutin. Kromě toho některé precipitáty a sekundární minerály nejsou správně řazeny mezi horninotvorné minerály; vznikají později než výchozí hornina a mají tendenci ničit její původní osobitost. Někteří mineralogové omezují horninotvorné minerály na ty, které jsou v hornině hojně zastoupeny a obvykle se označují jako základní minerály, což je definice, která naznačuje, že jsou při studiu horninotvorných procesů nejdůležitější.
Kvantita a rozmanitost minerálů závisí na množství složek, ze kterých se v zemské kůře skládají. Osm z nich tvoří 98 % zemského povrchu: kyslík, dusík, hliník, železo, dusík, vápník, sodík a draslík. Chemismus mateřského tělesa přímo řídí strukturu minerálů vytvořených vyvřelými postupy. Například minerály jako olivín a pyroxen (objevené v čediči) vytvoří magma bohaté na železo a hořčík. Magma bohatší na křemík vytvoří minerály jako živec a křemen (jak bylo objeveno v žule). Na rozdíl od vlastního minerálu je nepravděpodobné, že by byl objeven v hornině s nepodobným celkovým chemismem; proto je pravděpodobné, že andalusit (Al2SiO5) bude objeven v hornině chudé na hliník, jako je křemenec.
Co jsou horninotvorné minerály?
Železa
Železa (KAlSi3O8-NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8) jsou souborem horninotvorných tektosilikátových minerálů, které tvoří hmotnostně asi 41 % pevninského povrchu Země. V intruzivních i extruzivních vyvřelých horninách krystalizují živce z magmatu ve formě žil a jsou přítomny také v mnoha druzích metamorfovaných hornin. Za anortozit se považuje hornina tvořená téměř výhradně vápenatým plagioklasovým živcem. V mnoha druzích sedimentárních hornin se živce také objevují.
Křemen
Křemen je minerál tvořený částicemi uhlíku a vody ve stálém rámci křemíko-kyslíkových tetraedrů SiO4, které sdílejí každý uhlík mezi dvěma tetraedry, což poskytuje SiO2 obecný chemický vzorec. Křemen je druhým nejběžnějším minerálem Země, hned po živci, v kontinentální kůře.
Existují dvě formy křemene, normální α-křemen a vysokoteplotní β-křemen, obě chirální. Při teplotě 573 °C (846 K) dochází k náhlé přeměně α-křemene na β-křemen. Protože po přechodu následuje značný kvantitativní posun, lze u keramiky nebo hornin, které procházejí touto teplotní hranicí, snadno vyvolat lom.
Amfibol
Amfibol je významný shluk inosilikátových minerálů, které tvoří hranoly nebo jehlicovité krystaly, skládající se z dvojřetězce tetraedrů SiO 4, spojených ve vrcholech a nesoucích ve svých konstrukcích obvykle ionty železa a/nebo hořčíku. Amfiboly mohou být zelené, černé, bílé, žluté, modré nebo hnědé. Amfiboly jsou v současnosti Mezinárodní mineralogickou asociací klasifikovány jako minerální superskupina, v jejímž rámci existují dvě kategorie a několik podskupin.
Slídy
Slídová skupina minerálů listových křemičitanů (fylosilikátů) zahrnuje několik téměř dokonalých produktů bazální štěpnosti. Všechny jsou monoklinické s tendencí k pseudohexagonálním krystalům a chemickým složením jsou srovnatelné. Téměř ideální štěpnost objasňuje hexagonální listová struktura jejich atomů, která je nejvýraznějším znakem slídy.
Termín slída pochází z latinského výrazu mica, což znamená drobek k lesku, a je pravděpodobně ovlivněn mikarem.
Olivín
Minerál olivín má vzorec (Mg2+, Fe2+)2SiO4 křemičitan železa zinku. Jedná se tedy o druh nesosilikátu nebo ortokřemičitanu. Je hlavním prvkem svrchního zemského pláště, v zemském podpovrchu je převládajícím minerálem, na zemi však rychle zvětrává.
Olivín obsahuje jen malé množství nekyslíkatých složek, křemíku, hořčíku a železa. Dalšími složkami, které se často vyskytují v největším množství, jsou mangan a nikl.
Olivín v polarizačním světle Olivín poskytuje své jméno souboru příbuzných minerálů (skupina olivínu) – včetně tefroitu (Mn2SiO4), monticelitu (CaMgSiO4) a kirschsteinitu (CaFeSiO4).
Garnát
Garnáty jsou souborem silikátových minerálů, které se již od doby bronzové používají jako drahé kameny a brusiva.
Všechny druhy granátů mají srovnatelné fyzikální vlastnosti a krystalové tvary, ale liší se chemickým složením. Jednotlivé druhy jsou pyrop, almandin, spessartin, gross (varianty hessonit nebo skořicový kámen a tsavorit), uvarovit a andradit.
Dvě řady pevných roztoků tvoří granáty: pyrop-almandin-spessartin a uvarovit-grossulár-andradit.
Kalcit
Kalcit je minerální uhličitan a nejstabilnější polymorf vápenatého oleje (CaCO3). Mohsova stupnice tvrdosti minerálů, založená na kontrastu tvrdosti poškrábání, popisuje hodnotu 3 jako „kalcit“.
Dalšími polymorfy uhličitanu vápenatého jsou minerály aragonit a vaterit. V časovém měřítku dnů nebo méně se aragonit při teplotách nad 300 °C mění na kalcit a vaterit je ještě méně stabilní.
Pyroxeny
Pyroxeny (často zkracované na Px) jsou souborem významných minerálů objevených v mnoha vyvřelých a metamorfovaných horninách, které tvoří horninové inosilikáty. Pyroxeny mají celkový vzorec XY(Si, Al)2O6, kde X znázorňuje vápník, sodík, železo (II) nebo draslík a častěji zinek, mangan nebo lithium, a Y zahrnuje ionty nižšího stupně, jako je chrom, hliník, železo (III), hořčík, kobalt, mangan, skandium, titan, vanad nebo i kov (II).
Ačkoli v silikátech, jako jsou živce a amfiboly, hliník široce nahrazuje křemík, ve většině pyroxenů k této náhradě dochází pouze v omezené míře. Sdílejí převažující rámec tvořený jednoduchými řetězci tetraedrů oxidu křemičitého. Pyroxeny krystalizující v monoklinické soustavě se nazývají klinopyroxeny a za ortopyroxeny se považují ty, které krystalizují v ortorhombické soustavě.