Primarni i Sekundarni Minerali

СЕМИНАРСКИ РАД ПРИМАРНИ И СЕКУНДАРНИ МИНЕРАЛИ

Професор:

Студент:

 Резиме: Литосфера - чврсти омотач Земље, изграђен је од стена - природних минералних агрегата дефинисаног састава и склопа. Стене су, дакле, све природне творевине одређеног хемијског састава и структуре, без обзира на њихову чврстину. Изузимајући органске продукте. Стене могу бити изграђене од једног (мономинералне) или више минерала (полиминералне). Минерали, конститутивни елементи стена, најчешће се дефинишу као природна чврста тела одређеног хемијског састава, који се тачно може приказати хемијском формулом (структурном или емприријском) и тачно одређене унутрашње грађе. Највећи број минерала има кристалну структуру, мањи број је аморфан, разликују се по боји, тврдоћи, маси, провидности... Боја им је различита (од провидне со зелене, ружичасте, црне), она утиче на распадање минерала и стена (тамнији се брже загревају, јаче шире, врше притисак на околне минерале, честтим загревањем и хлађењем долази до пуцања и ситњења минерала). Тврдоћа представља отпорност минерала према парању. Према тврдоћи сви минерали су распоређњни у десет група (Мосова скала). Тврдоћа је значајна за распадање минерала. Према постанку минерали се деле на: Примарне - настају хлађењем усијане магме и одатле им назив пирогени( grč.pyr = ватра, genesis = стварање). Секундарне - настају распадањем пирогених минерала под утицајем H2O, CO2, O2, различитих минералних и органских киселина.  Кључне речи:  Минерали  Примарни минерали  Секундарни минерали

Примарни и секундарни минерали

1. Увод: Минерали, конститутивни елементи стена, најчешће се дефинишу као природна чврста тела одређеног хемијског састава, који се тачно може приказати хемијском формулом (структурном или емприријском) и тачно одређене унутрашње грађе. Број минерала који су до данас у природи пронађени и одређени прелази 3000, али то извесно није коначан број јер савремене метофр којр др користе приликом њиховог прецизног одређивања омогућавају детаљнија рашчлањавања унутар појединих минералних врста и дефинисање нових минерала. Од око 150 минерала који учествују у изградњи стена (петрогени минерали), свега неколико десетина представљају битне састојке који својим присуством одређују врсту стене. Минерали се, као што је речено, одликују својим хемијским саставом о пдређеном унутрашњом грађом, од чега им зависе физичке особине и спољашњи облици.

2

Примарни и секундарни минерали 2. Хемијски састав минерала: У хемијском погледу минерали могу бити различита, понекад доста сложена, једињења или, ређе, елементи. Међу петрогеним минералима најчешћи су, што логично проистичне из познатог хемијског састава Земљине коре, силикати, док су мање заступљени оксиди, карбонати, сулфиди и сулфати. Важан састојак неких минерала је вода. Она се може јавити у више облика и то:  Механички уклопљена - када је вода захваћена приликом раста кристала( овакве механичке уклопке, било да су течни, гасовити или чврсти, називамо инклузијама) и практично представља у њему страно тело. Као таква, јасно је да се не приказује хемијском формулом минерала;  Хигроскопна - поједини минерали имају особину хигроскопности, односно упијања влаге из околне средине. Воду из оваквих биљних минерала је лако одстранити загревањем неколико десетина степени без последица по његова основна својства. Такође не улази у хемијски састав минерала. Па се не приказује хемијском формулом; 

Колоидна - код минерала насталих коагулацијом из колоидних раствора вода може, сасвим слабо везана, облагати честице. Количина колоидне воде није стриктно одређена, па се њен садржај у хемијским формулама означава са nH2O. Исушивањем везе које држе воду се лако кидају. Карактеристичан пример је минерал опал - SiO2 × nH2O;



Кристална вода - вода се код минерала који је садрже у оваквом облику везује у време кристализације и њен распоред у кристалним решеткама је тачно одређен. Количина кристалне воде је строго дефинисана, па се приказује у хемијским формулама минерала ( гипс - CaSO4 × 2H2O). Одстрањивањем овако везане воде својства минерала се мењају;

 Конституциона - представља део структуре минерала. Хидроксилне групе (ОН) чврсто су везане у кристалним решеткама и оваква вода се не може одстранити без рушења кристалне структуре минерала. У хемијским формулама означава се са (ОН).

3. Облик и начин појављивања минерала 3

Примарни и секундарни минерали У природи минерали се могу појавити као тела правилног и неправилног облика. Уколико имају правилну унутрашњу грађу - дефинисану кристалну решетку у којој постоји тачно одређен распоред јона (атома и молекула), тада ће им и спољашњи облик бити правилан. Такве минерале називамо кристалима. У случајевима када не постоји правилна унутрашња грађа, минерали се појављују у неправилним - аморфним облицима. Нису, међутим, ни сва зрна кристалних минерала у потпуности развијена, што ће зависити од услова кристализације, односно раста кристала. Уколико постоји довољна концентрација материје у раствору или растопу, довољно времена за развиће кристала и довољно простора, минерал ће се појавити у правилном - идиоморфном облику. Како у природи најчешће нису у потпуности задовољени сви ови услови, минерал може бити само делимично правилан - хипидиоморфан или неправилан - ксеноморфан. Ретка су изолована минерална зрна - монокристали, већ су минерали удружени у кристалне агрегате или кристалне друзе. Аморфни минерали, услед неправилне унутрашње грађе имају и неправилне спољашње облике па се појављују у виду бубрежастих или гроздастих агрегата. Оно што је такође за њих карактериситчно је да су изотропни, односно да су им физичке особине једнаке у свим правцима, што није случај са кристалима. Чест је случај да се материја истог хемијског састава појављује у различитим (кристалним или аморфним) облицима што називамо полиморфизмом. Примери за полиморфизам су појављивање угљеника у два потпуно различита минерала(графитмекан, црне боје, непровидан и дијамнт -веома тврд, провидан, изванредне сјајности) или SIO2 материје која гради неколико кристалних и аморфних облика различитих физичких особина. Изоморфизам је појава да минерали различитог (ипак сличног) хемијског састава имају сличну унутрашњу грађу, па су им тако слични и начин појављивањаи физичке особине.Често овакви минерали граде и такозване изоморфне смеше или изоморфне низове. Кристали представљају чврста тела правилног облика, са симетрично распоређеним основним елементима. Елементи кристала су пљосни - равне површине које ограничавају кристал; ивице - праволинијски елементи који настају на додиру двеју пљосни и рогљеви - који се формирају на додиру најмање трију ивица. Облици могу бити троугаони, квадратни, правоугаони, многоугаони итд.

4

Примарни и секундарни минерали Свака минерална врста не кристалише на исти начин, однсоно облици минерала зависе од елемената симетрије ( осе симетрије, равни симетрије и центра симетрије). У основи сваког кристалног система су односи такозваних кристалографских оса. У кристалу морамо да замислимо најмање три кристалографске осе ( дужи које спајају центре двеју наспрамних пљосни или ивица) које се секу у центру кристала градећи осни крст. Особености

сваког

кристалног

система

се

заснивају

на

односима

дужина

кристалографских оса и углова које оне међу собом заклапају. На основу ових карактеристика можемо да издвојимо неколико система кристализације. ● Тесерална - Све три кристалографске осе су једнаке дужине и све три међусобне граде углове. Овом систему припадају многи, често веома компликовани облици. Најкарактеристичнији су, међутим, хексаедар (коцка) и окаедар. ●Тетрагонална - Хоризонталне осе ( а и b) једнаке су дужине, а оса c је дужа или краћа. У осном крсту све три осе граде праве углове. Типични облици овог система су тетрагинална призма или тетрагонална бипирамида. ●Хексагонална - за овај систем карактеристичне су три хоризонталне осе једнаке дужине, које међусобом заклапају углове од 120°, док раван коју оне образују стоји под правим углом са осом c, која је у овом случају дужа или краћа. Најједноставнији облици који се овом приликом појављују су хексагонална призма или хексагонална бипаримида. ●Ромбоедарска - Ово је посебан вид хексагоналне кристализације, издвојен као самостални систем. Као последица разлике у елементима симетрије појављују се непотпуни хексагонални облици. Најкарактеристичнији облик је ромбоедар. ●Ромбична - Све три осе су различите дужине, али међусобно заклапају праве углове. ●Моноклинична - Кристалографске осе су различите дужине. Осе b и c стоје под правим углом, док оса a (она гледа ка посматрачу) стоји под косим углом у односу на раван коју дефинишу b и c. ●Триклинична - Све три осе су различите дужине и међу собом стоје под косим угловима. Осим простих кристалних облика, минерали се често појављају у виду такозваних кристалних близанаца. Близанци се карактеришу срастањем или прорастањем двеју или више индивидуа према тачно одређеним законитостима.,Неки облици додирног, продорног или полисинтетичког ближњења су крарактеристични за поједине минералне врсте и могу нам помоћи при њиховој одредби. 4. Физичке особине минерала 5

Примарни и секундарни минерали За ближе дефинисање појединих минералних врста, поред карактеристичних кристалних(или аморфних) облика и начина појављивања, неопходни је познавати и њихове најважније физичке особине. Неке од физичких особина су непроменљиве за сваки поједини минерал, па ће тако представљати основу за њихово препознавање. ● Боја - Пошто минерали могу бити провидни, делимично провидни или непровидни, значи да они део светлости пропуштају, део апсорбују, а део одбијају. Боја минерала је одређена оним делом спектра који није апсорбован. Сваки минерал има своју изворну боју која је последица његовог састава и структуре. Такву боју називамо идиохроматском. У природи, међутим, чест је случај да минерали услед, макар и минималног, садржајамеханичких примеса стране материје бивају сасвим друкчије обојени. Ово је такозвана алохроматска боја. Уколико су минерали делимично захваћени процесима распадања, они могу да добију нову - псеудохроматску боју. ● Огреб - Иако су минералиразличито алохроматски обојени, њихов огреб, односно боја праха се не мења. До боје огреба можемо да дођемо на једноставан начин: минерал спрашимо или њиме загребемо по белој тврдој подлози. Као шодлогу најчешће користимо неглазирану порцеланску плочицу или дно лабораторијске порцеланске посуде. Колико боја огреба може да буде значајна за идентификацију минерала, може се видети на примерима неких металичних минерала. Хематит, на пример, оксид тровалентног гвожђа, може алохроматски бити мрк, црвен, сив или црн, али му је огреб увек карактеристичне црвене боје. ● Сјајност - Особина која зависи од способности минерал да у различитом интензитету одбијају светлост. Значај ове особине се огледа у томе што се карактеристична сјајност може запазити и код минералних зрна сасвим малих димензија. Најзначајнији типови сјајности су: дијамантска, стакласта, масна, седефаста, свиласта, металична. ● Прелом - Важна особина код минерала који имају слабо изражену цепљивост или је попут аморфних кристала уопште немају. Може бити: раван, нераван, шкољкаст... Цепљивост може према интензитету да се окарактерише као: врло савршена, савршена, јасна, изражена итд, до минерала који практично немају цепљивост.

6

Примарни и секундарни минерали ● Тврдина - Тврдина минерала дефинише се као отпорност минерала према парању. Минерали веће тврдине могу да парају само оне са мањом тврдином, односно минерал мање тврдине оставља огреб на минералу веће тврдине. Минерали једнаке тврдине се међусобно не парају. За утврђивање тврдине неког минерала користимо такозвану Мосову скалу. У њој су одређени индекс минерали класификовани су према тврдини, и то: Талк, Гипс, Калцит, Флуорит, Апатит, Ортоклас, Кварц, Топаз, Корунд, Дијамант. ● Еластичност - Уколико деловањем неке силе изазовемо деформацију минерала, он по престанку деловања силе може да се врати у првобитно стање или да остане деформисан. Способност повратка у првобитно стање називамо еластичност. Постоје изразито еластични минерали, као што су лискуни, као и они који су сасвим нееластични ( хлорит и талк). За минерале који се под дејством силе не трансформишу, већ лако пуцају, кажемо да су крти ( кварц). ● Густина - Густина минерала зависи од материје од које је изграђен и његове унутрашње структуре. Густина петрогених минерала се креће од 2,5-3,5 g/cm3. Неки минерали ( посебно металични) имају и вишеструко већу густину. ● Магнетичност - Магнетичност минерала може да нам послужи при њиховој сепарацији. Неке минерале, наиме, привлачи магнет и за њих кажемо да су магнетични или парамагнетични, док су други дијамагнетични, односно магнет их не привлачи. ● Електричне особине - Поједини минерали производе електрицитет док га други уопште не производе. Проводљивост неких минерала се мења у зависности од температуре или притиска којима их излажемо. ● Радиоактивност - Радиоактивност се у минералима појављује као последица садржаја радиоактивних елемената. 5. Физиолошке особине минерала Укус, мирис или опип минерала можемо да подведемо под физиолошке особине и да их, као и физичке, користимо за идентификацију појединих минералних врста. Укус лако растворњивих минерала је карактеристичан. Тако, на пример, халит има слан, а силвин горко слан укус. Мирис се понекад ослобађа кад минерал изложимо трењу или удару. Минерали арсена реалгар и аурипигмент, при том имају мирис белог лука, минерали глина често имају мирис амонијака. Опип може да буде карактеристично масан код минерала као што су талк или азбест или хладан ако су у питању минерали велике топлотне проводњивости.

7

Примарни и секундарни минерали 6. Примарни минерали Примарни минерали су пореклом из магме. У природи их има веома много, али само неколико изграђују највећи део стена: Кварц - по саставу је SiO2, различите боје због примеса, настаје кристализацијом магме, сматра

се

једним

од

најрезистентнијих

минерала и земљишту. Уколико се распада, не формира друге минерале, испира се и поново кристалише. Идиохроматски је безбојан, мада се може појавити у варијететима разних боја на основу којих добија име. Тако, осим безбојног,

када

га

називамо

горским

кристалом, срећемо жути - цитрин, љубичасти - аметист, црни - морион итд. Употреба кварца

Слика 1. Горски кристал http://enciklopedijakristala.blogspot.rs

је разноврсна. Правилни кристали повољних

карактеристика примењују се у електронској и оптичкој индустрији, а примерци лепих боја и за израду накита. Кварцни песак је незаменљива сировина у стакларској индустрији. Фелдспати - Најраспорстрањенији минерали, у магматским стенама их је око 60%, по хемијском саставу су алумосиликати K, Na i Ca, различите боје су, доста тврди, у току процеса распадања постају извор базичних катјона (Ca, Na и K). Безбојни су или бели, тврдине 6-6,5, стакласте сјајности. Цепљивост им је савршена. Деле се у две групе: 

Ортокласи(KAlSi3O8) калијума.

су

Представници

алумосликати су

санидин

и

микроклин. 

Плагиокласи су изоморфна смеша Na и Ca силиката.

8

Слика 2. Санидин https://en.m.wikipedia.org/wiki/Sanidine#/medi a/File%3ASanidine.jpg

Примарни и секундарни минерали

Пироксени - Сложеније су грађе, то су силикати Ca, Mg и Fe, боје зелене до црне, најпознатији минерал из ове групе је аугит. Аугити су по свом саставу калцијскомагнезијско-гвожђевити

силикати

са

променљивим садтжајем алуминијума. Боја им варира од светлозелене до тамнпзелене или црне. Углавном их срећемо код базичним магматским стенама, мање у метаморфним и

Слика 3. Аугит https://en.m.wikipedia.org/wiki/Augite#/media/File %3AAugite_Rwanda.jpg

седиментим. Амфиболи - Су сложеније грађе, најраспрострањенији минерал је хорнбленда. Срећемо их у магматским стенама, распадањем дају минерале глине. Лискуни - имају најсложенију кристалну структуру, листасту структуру, изграђени су од трослојних ламела, по хемијском саставу алумосиликати K, Na, Mg и Fe са конституционом водом. Трослојне ламеле су међусобно повезане као листови књиге преко калијумовог јона. Представљају извор калијума. Најпознатији минерали из ове групе су мусковит и биотит. Према

хемијском

саставу

можемо

издвојити неколико карактеристичних типова:  Мусковит - калијски лискун  Парагонит - натријски лискун,  Флогопит - магнезијски лискун,  Биотит - Магнезијско- гвожђевити лискун,  Лепидолит- литијски лискун,  Цинвалдит - литијско - гвожђевити лискун.

Слика 4. Мусковит https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/26/Mus covite-Albite-122887.jpg

9

Примарни и секундарни минерали

7. Секундарни минерали Секундарни хидратисани минерали силикатног типа представљају минерале глине. Спадају међу најактивније састојке земљишта заједно са органским материјама, поседују велику специфичну површину, везују у својим решеткама многе јоне, посебно базичне катјоне чиме повећавају плодност земљишта. Утичу на структуру, везаност, бубрење, на водно-ваздушне особине... У земљишту могу настати на два начина:  Трансформацијом примарних или секундарних минерала  Синтезом из продуката распадања Код процеса трансформација, примарни минерали се најпре уситњавају, затим се врши процес хидратације и на крају замена јона у кристалним решеткама или отпуштањем јона или везивањем јона из земљишног раствора. Код образовања минерала путем синтезе продуката распадања долази до потпуног разлагања претходних минерала на саставне компоненте, па се онда из њих синтетишу нове кристалне решетке и образују минерали глине. Групу секундарних минерала чине:  Хидроксиди  Сулфиди  Сулфати  Карбонати  Фосфати  Хлориди  Нитрати

10

Примарни и секундарни минерали

7.1. Хидроксиди Бокситни минерали - Ову групу чини неколико

хидроксида

алуминијума

различитог састава(дијаспор, хидраргилит, џипсит) који граде боксите

- основну

сировину за добијање алуминијума. Назив потиче од имена лежишта Les Baux у Француској. Настају површинским распадањем стена, веома често распадањем карбонатниј стена,

Слика 5. Боксит

али могу настати и хидротермално. Бокситне https://www.google.rs/search?

q=bauxite+mineral&client=ms-android-

агрегате је врло лако разликоватиод глина јер samsung&prmd=inv&source=lnms&tbm=isch&sa= X&ved=0ahUKEwjVpcqq7ZTTAhUCVRoKHfmZD6sQ

додавањем воде не показују пластичност. У _AUIBygB&biw=360&bih=559#imgrc=E2Zзнатним количинама боскита има у Црној 9ZimfAeIMM: Гори.

Лимонит (Fe2O3 × nH2O) је минрал који настаје распадањем свих минерала са садржајем гвожђа. Аморфан је и јавља се у виду скрама, превлака, бубрежастих и земљастих маса. Налази се у великом броју стена, као и у кори распадања где, ако је у већим концентрацијама, представља руду гвожђа. 7.2. Сулфиди Сулфиди су као петрогени минерали веома ретки, али представљају веома важну групу металичних минерала. У стенама се најчешће јавља пирит, бисулфид гвожђа. Пирит је месинганожуте боје, металне сјајности, без цепљивости, а огреб му је зеленксто-црн,

спада

у

најраспорстрањеније сулфиде.

Слика 6. Пирит https://www.google.rs/search? q=pirit+mineral&clientvn&source=lnms&tbm=isch&s a=X&ved=0ahUKEwiooeHV7ZTTAhXF1xoKHf9eAb gQ_AUIBygB&biw=360&bih=559#imgrc=mJGsCiZh QdVSLM:

11

Примарни и секундарни минерали

7.3.Сулфати Сулфати су соли сумпорне киселине. Мање су заступљени у стенама од минерала из групе карбоната, али су чести у кори распадања. Настају на средњим и ниским температурама директно из раствора услед презасићењаили хлађења хидротерми. Овој групи минерала припадају анхидрит и гипс. 7.4. Карбонати Карбонати су соли угљене киселине и веома

су

значајни

и

као

петрогени

минерали и као минералне сировине. Према

структурним

разликујемо

карактеристикама

ромбоедарске

и ромбичне

карбонате. Ромбоедарски су петролошки значајнији,

а

неки

од

њихових

предсравника су: калцит и доломит.

Слика 7. Доломит https://en.m.wikipedia.org/wiki/File:DolomiteManésite-_Navarre.jpg

7.5. Фосфати Неки од представника фосфата су апатит, фосфорит, вивијани. Апатит Ca5ClF(PO4)3 је пента калцијум фосфат са присуством Cl и F. То је примарни фосфат беле, сиве или зеленкасте боје. Често га има у граниту. Сировина је за производњу фосфорних ђубрива. Највећа лежишта се налазе у Русији.

Слика 8. Апатит

Фосфорит Ca3(PO4)3 је секундарни фосфат. https://en.m.wikipedia.org/wiki/Apatite#/media/Fi Најчешће се ствара органским путем, јер је

le%3AApatite_Canada.jpg

фосфорна киселина саставни део животиња и биљака, када се труљењем ослобођени амонофосфат спаја са CaCO3 и ствара Ca фосфат. Вивијанит Fe3(PO4)2·8H2O јавља се приликом редукциониј процеса у мочварама или у дубљим хоризонтима оглејених земљишта. Голубије плаве до зелене је боје, карактеристичан је за глејни хоризонт. 12

Примарни и секундарни минерали

7.6. Халоиди Ова група минерала у природи је представљена великим бројем минерала, али они имају мали значај као петрогени минерали. Халит - кухињска со има велики значај јер се користи у људској исхрани. 7.7. Нитрати Чилска шалитра (NaNO3 ) у природи се налази у белим ситнозрнастим агрегатима. Главна налазишта су у Чилеу у узаној сушној зони уз морску обалу, Налази се у смеши са другим солима. Употребљава се као минерално ђубриво. Калијумова шалитра (KNO3) користи се такође као минерално ђубриво. Лежишта се налазе у Мађарској, северној Африци, Индији, Чилеу.

8. Закључак: Минерали и стене су део човекове свакодневнице, представљају нераскидиви део природе. Имају велики значај и утицај на живот човека, јер су основни део ланца 13

Примарни и секундарни минерали исхране, јер заправо, од њих настаје земљиште. Од минерала и стена се изграђују куће, путеви, из њих се естрахују корисни и племенити метали, а многи минерали се користе у исхрани и фармацији

Слика 9. Аметист https://www.google.rs/search? q=pirit+mineral&clientvn&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiooeHV7ZTTAhXF1xoKHf9e AbgQ_AUIBygB&biw=360&bih=559#imgrc=mJGsCiZhQdVSLM:

9. Литература Јаковљевић Ј.(2010): Физика и хемија земљишта, Висока Техничка школа Струковних студија Пожаревац, Пожаревац; 14

Примарни и секундарни минерали Јовановић В, Срећковић-Батоћанин Д.(2009): Основи геологије, завод за уџбенике, Београд.

15