7.11  Cyklosilikáty

7.11.1  Skupina beryl – cordierit

7.11.1.1  Beryl

7.11.1.2  Cordierit

7.11.1.3  Sekaninait

7.11.2  Skupina turmalínu

7.11.2.1  Skoryl

7.11.2.2  Elbait

7.11.2.3  Dravit

7.11.3  Skupina axinitu

Struktura cyklosilikátů (též cyklických silikátů) je charakterizována spojením minimálně tří tetraedrů SiO₄ do uzavřených kruhů (cyklů), sdílením vždy dvou vrcholových kyslíků. Poměr Si:O je u jednoduchých cyklů 1:3. Většinou dochází k propojení 6 tetraedrů SiO₄ (beryl, turmalín) a vzniká tak typická aniontová skupina (Si₆O₁₈)^-12. Méně často jsou ve strukturách vytvářeny trojčlenné (benitoit) nebo čtyřčlenné (axinit) cykly tetraedrů, velmi vzácné jsou např. dvojité šestičetné prstence (milarit).

7.11.1  Skupina beryl – cordierit

Skupina sdružuje cyklosilikáty s jednoduchým šestičlenným prstencem, který je ve struktuře orientován v rovině (001). Kruhové skupiny jsou orientovány nad sebou, takže ve směru osy c vznikají poměrně prostorné kanálové dutiny. Tyto intersticiální prostory jsou obsazovány ionty OH, H₂O, F, He, Na, Cs nebo K a hrají významnou roli při intersticiální substituci (viz kapitola 3.6.1.2.) v těchto minerálech.

Beryl je tradičně řazen mezi cyklosilikáty, ale někteří autoři se přiklánějí k možnosti řadit jej do skupiny tektosilikátů, protože existuje trojrozměrné propojení tetraedrickými pozicemi Be.

Cordierit je důležitým vedlejším minerálem některých hornin a je krajním členem izomorfní řady cordierit – sekaninait.

7.11.1.1  Beryl

Teoretické složení je vyjádřeno vzorcem Be₃Al₂(Si₆O₁₈), často se ale uplatňuje intersticiální substituce (kapitola 3.6.1.2.), kdy část Si je nahrazena méně valentním iontem (Be⁺², Al⁺³) a další kationty pak vstupují do intersticiálních kanálových dutin, např. Na, K, Li, Rb, Cs, Sc, Ca, H₂O nebo He.

Symetrie berylu je hexagonální (oddělení dihexagonálně dipyramidální). Ve struktuře jsou hexagonální šestičetné prstence Si₆O₁₈ rozmístěny nad sebou, paralelně s rovinou (001) a ve směru [001] vznikají intersticiálné kanálové dutiny. Prstence jsou do prostoru spojovány přes tetraedry BeO₄ a oktaedry AlO₆ (obrázek 711-1). Mřížkové parametry: a = 9,215; c = 9,192; Z = 2. Práškový RTG difrakční záznam je na obrázku 711-2.

Často vytváří dlouze nebo krátce sloupcovité krystaly prizmatického typu s jednoduchým omezením, někdy s bohatšími dipyramidalnímy tvary (obrázek 711-3). Velikost krystalů může být v některých pegmatitech i několik metrů. Agregáty jsou jemně zrnité nebo stébelnaté.

Fyzikální vlastnosti: T = 7,5 – 8; H = 2,6 – 2,9. Beryl může být bezbarvý, bílý, nejčastěji zelený nebo žlutozelený (obrázky 711-4 a 711-5). Někdy vykazuje sektorovou stavbu. Velmi ceněné jsou drahokamové odrůdy: zelený smaragd, světlemodrý akvamarín, růžový vorobjevit a morganit, žlutý heliodor nebo purpurově červený bixbit. Má skelný lesk a nedokonalou štěpnost podle (0001).

Beryl je typickým akcesorickým minerálem některých granitických pegmatitů, kde často vystupuje s dalšími minerály Be (Písek, Otov, Maršíkov, Rožná). Je znám též z některých greisenů (Cínovec, Horní Slavkov). Typický výskyt smaragdů je ve svorech v asociaci s kyselými intruzívy (Habachtal), vzácně se objevuje na žilách alpské parageneze. Beryl je poměrně odolný, takže se místy objevuje v náplavech.

Důležitými dignostickými znaky je barva, tvar krystalů a tvrdost.

7.11.1.2  Cordierit

V teoretickém vzorci Mg₂Al₃(AlSi₅O₁₈) je definována částečná substituce Al v tetraedrických pozicích. Nahrazováním hořčíku atomy Fe přechází do druhého koncového členu – sekaninaitu. Běžné cordierity obsahují až 50 % sekaninaitové složky. Velmi pravidelná je přítomnost vody ve struktuře, minoritně mohou být přítomny Mn, Na nebo Li.

Symetrie je rombická (oddělení rombicky dipyramidální). Popsána byla i vysokoteplotní polymorfní modifikace indialit s hexagonální symetrií (izotypní s berylem). Rombická forma je tvořena šestičlenými prstenci tetraedrů SiO₄, kde je vždy část Si substituována atomy Al. Další atomy Al v tetredrické koordinaci propojují prstence do prostorové kostry. Toto uspořádání silně připomíná strukturu tektosilikátů, ve které se střídají tetraedry Al a Si. Atomy Mg jsou v oktaedrické koordinaci (obrázek 711-6). Mřížkové parametry: a = 9,721; b = 17,062; c = 9,339; Z = 4. Práškový RTG difrakční záznam je na obrázku 711-7.

Krystaly jsou krátce sloupcovité, často s pseudohexagonální symetrií (obrázek 711-8), agregáty jsou zrnité nebo tvoří zarostlá zrna (obrázek 711-9), někdy až drahokamové kvality. Cordierit často cyklicky dvojčatí, což je nejlépe vidět v polarizačním mikroskopu.

Fyzikální vlastnosti: T = 7; H = 2,5 –2,7. Barva je modrá, fialová nebo nazelenalá (obrázek 711-10), může být bezbarvý. Má skelný lesk a na některých krystalech je makroskopicky patrný dichroismus. Vykazuje špatnou štěpnost, spíše odlučnost podle báze (001). Cordierit snadno podléhá přeměně (pinitizace), při které vzniká směs sericitu a chloritů. Pro určování jsou důležité optické vlastnosti cordieritu.

Při kontaminaci magmat plášťovými horninami vznikají cordieritové žuly (Nový Mnich). Cordierit je horninotvorným minerálem v silně metamorfovaných horninách bohatých Al v typické asociaci s křemenem, andalusitem, granátem, slídami a živci (cordieritové ruly a migmatity Vanov, Horní Bory). Je typickým minerálem kontaktních rohovců a cordierit-andalusitových břidlic.

Diagnostickými znaky je výskyt ve formě zrna a nápadná barva.

7.11.1.3  Sekaninait

Složení koncového členu je Fe₂Al₃(AlSi₅O₁₈), obvykle obsahuje určitý podíl Mg, Ca, Mn a vodu. Minerál je pojmenován po profesoru Sekaninovi, který působil na PřF MU.

Symetrie je rombická (oddělení rombicky dipyramidální). Je izostrukturní s cordieritem. Mřížkové parametry: a = 17,234; b = 9,824; c = 9,298; Z = 4. Práškový RTG difrakční záznam je na obrázku 711-11.

Tvoří nedokonalé krystaly kónického tvaru s velmi nápadnou odlučností podle (001). Agregáty jsou zrnité (obrázek 711-12).

Fyzikální vlastnosti: T = 7 – 7,5; H = 2,8. Barva je světle modrá až modrofialová, skelný lesk. Nápadná je odlučnost podle (001), na plochách jsou časté produkty přeměn.

Popsán byl z pegmatitu v Dolních Borech, kde se vyskytuje v krystalech až 60 cm velkých. Vzácně se objevuje v granitických horninách.

7.11.2  Skupina turmalínu

Minerály skupiny turmalínu jsou nejhojnějšími minerály s podstatným obsahem bóru, které se vyskytují v horninách zemské kůry. Skupina turmalínu dnes zahrnuje 14 samostatných minerálů s odlišným chemickým složením. Obecný vzorec turmalínu je uváděn jako:

XY₃Z₆T₆O₁₈(BO₃)₃V₃W, kde do jednotlivých pozic vstupují:

X = Na, Ca,  (vaknce)

Y = Mg, Fe²⁺, Li, Al, Fe³⁺

Z = Al, Mg, Fe³⁺, Cr³⁺, V³⁺

T = Si, Al, B

B = B

V = OH, O

W = OH, F, O

Složení turmalínů je velmi citlivé na chemické složení původní taveniny nebo hydrotermálních fluid, na složení asociujících minerálů a PT podmínky vzniku. Mezi nejběžnější koncové členy patří skoryl, dravit, uvit, tsilasit nebo elbait.

Základem struktury turmalínu (obrázek 711-13) je tzv. turmalínový komplex, který se skládá z prstence šesti tetraedrů SiO₄, na který se vážou tři oktaedry ZO₆, tři skupiny BO₃ a čtyři hydroxylové skupiny. Tyto komplexy mají hexagonální nebo ditrigonální symetrii a váží se ke spirálovitým řetězcům oktaedrů (YO₆), které mají směr [001]. Velké kationty typu X obsazují větší dutiny nad středy šestičetných prstenců.

Krystaly mají zpravidla polární vývoj, který vede k výrazným pyroelektrickým i piezoelektrickým vlastnostem. Krystaly jsou sloupcovité (obrázek 711-14), někdy též čočkovité, prizmatické plochy často vertikálně rýhované.

Parageneze výskytu turmalínů souvisí s jejich chemickým složením.