#rodonit

Kremičitany (alebo silikáty) predstavujú veľkú skupinu minerálov, ktoré ako základné stavebné jednotky obsahujú jednotky [SiO4] (tetraedrické obklopenie atómu kremíka 4 atómami kyslíka). Je pozoruhodné, že chémia kremičitanov je taká rôznorodá, kým napríklad uhličitanov je oveľa menej a všetky sú štruktúrne podobné: sú to iónové zlúčeniny s obsahom uhličitanového aniónu (CO3)2-. Dôvod, prečo je toľko kremičitanov je pevná väzba kremík-kyslík, vďaka čomu jednotky [SiO4] sa môžu spájať do rôznych útvarov, reťazcov, môžu vytvárať vrstvy či 3D štruktúry. Pevnosť väzby uhlík-kyslík je oveľa menšia, čo je príčinou toho, prečo uhličitany nerobia to isté.

Obr. 1 Štruktúra jednotky [SiO4]

Delenie

Kremičitany sa kategorizujú podľa ich štruktúry:

Nesosilikáty (alebo ortosilikáty)

Tieto kremičitany obsahujú izolované anióny [SiO4]4-, ktoré môžu byť prepojené cez oktaedrické jednotky [MO6], v ktorej M predstavuje katión kovu. Príkladom je olivín (Mg, Fe)2SiO4, ktorý obsahuje tieto izolované ióny. Do tejto skupiny patrí aj spessartín Mn3Al2[SiO4]3, ktorý sa dá nájsť v Čučme, na halde z Čiernej bane. V spessartíne môžeme vidieť prepojenie [SiO4] jednotiek s jednotkami [AlO6] (atóm hliníka je obklopený 6 atómami kyslíka, vzniknutý polyéder má tvar oktaédra) ktoré tvoria základ štruktúry a vo vznikajúcich dutinách sa budú nachádzať manganaté ióny Mn2+.

Obr. 2 Vzorka olivínu a jej kryštálová štruktúra (horná časť) a kryštál spessartínu z Čučmy pod mikroskopom (zväčšenie: 40x) s kryštálovou štruktúrou (dolná časť)

Sorosilikáty

Sorosilikáty obsahujú izolované ióny, ktoré vzniknú spojením niekoľkých tetraedrických [SiO4] jednotiek. Najjednoduchším prípadom je spojenie dvoch [SiO4] jednotiek za vzniku pyrosilikátového aniónu [Si2O7]6-, takýto anión nájdeme v hemimorfite Zn4[Si2O7](OH)2 . H2O.

Obr. 3 Pyrosilikátový anión

V prípade spojenia 3 alebo viacerých jednotiek [SiO4] môžu vzniknúť aj izolované anióny cyklického tvaru, ktoré sa zaraďujú do svojej vlastnej skupiny s názvom cyklosilikáty. Z tejto skupiny by som vyzdvihol 2 známe minerály. Jeden z nich je benitoit BaTiSi3O9, v ktorom sa nachádza anión zloženia [Si3O9]6- (spojenie 3 [SiO4] jednotiek), druhým minerálom je skoryl (čierna odroda turmalínu), čo som tiež našiel v Čučme. Skoryl obsahuje anión zloženia [Si6O18]12- s tvarom pripomínajúca hviezdu. Jej štruktúru je veľmi dobre vidieť na obrázku č. 4 označené žltou farbou.

Obr. 4 Vzorka benitoitu a jej kryštálová štruktúra (horná časť) a vzorka skorylu z Čučmy a jej kryštálová štruktúra (dolná časť)

Inosilikáty

V inosilikátoch jednotky [SiO4] sa spájajú do dlhých lineárnych reťazcov, ktoré môžu byť buď jednoduché alebo zdvojené. Minerály s obsahom jednoduchých reťazcov majú skupinový názov pyroxény, príkladom je enstatit MgSiO3. Amfiboly sú inosilikáty s obsahom zdvojeného reťazca, predstaviteľom tejto skupiny je aktinolit Ca2(Mg,Fe)5[Si8O22](OH)2 (môžete ho nájsť v Muránskej Dlhej Lúke).

Obr. 5 Ukážka reťazcov v pyroxénoch a v amfiboloch

Do skupiny inosilikátov sa zaraďuje aj rodonit CaMn4[Si5O15] (hlavný minerál z Čiernej bane), ktorý obsahuje jednoduché, päťčlánkové reťazce.

Obr. 6 Vzorka rodonitu z Čučmy (naľavo) a štruktúra kremičitanového reťazca v ňej (napravo)

Fylosilikáty

Fylosilikáty sú minerály s vrstevnatou štruktúrou. V tomto prípade každá [SiO4] jednotka sa spája s tromi ďalšími [SiO4] jednotkami cez atómy kyslíka, vďaka čomu vzniká kremičitanová vrstva. Keďže každá jednotka zapája len 3 atómy kyslíka, 4. ostane voľný a tie sa využijú nato, aby sa na túto vrstvu mohla napojiť iná vrstva, ktorá sa nazýva oktaedrická vrstva. Oktaedrická preto, lebo vo väčšine prípadov ide o vrstvu gibbsitu (Al(OH)3) alebo brucitu (Mg(OH)2), kde atómy hliníka/horčíka sú oktaedricky obklopené 6 atómami kyslíka.

Môže dôjsť k vzniku buď dvoj- alebo trojvrstiev. V prípade dvojitej vrstvy sa na jednu kremičitanovú vrstvu napojí jedna oktaedrická vrstva (je to ako v prípade chlebíčkov: na krajec chleba dáme salámu, syr alebo niečo iné podľa vlastného výberu. Krajec chleba predstavuje kremičitanovú vrstvu, kým saláma alebo syr oktaedrickú). Príkladom je chryzotil Mg3(OH)4[Si2O5] (dvojvrstva = kremičitanová vrstva + vrstva brucitu), ktorý sa dá zbierať v lome Teliatko v Dobšinej.

Obr. 7 Vzorka chryzotilu z lomu Teliatko (Dobšiná) a jeho kryštálová štruktúra

V prípade trojitej vrstvy máme na oktaedrickú vrstvu napojenú zhora a aj zdola kremičitanovú (v tomto prípade to pripomína sendvič – znova saláma a syr predstavuje oktaedrickú vrstvu, ktorá je uväznená medzi dvoma krajcami chleba, čiže medzi kremičitanovými vrstvami). Príklad: mastenec Mg3(OH)2[Si4O10](tiež ho môžete nájsť v Muránskej Dlhej Lúke, trojvrstva = 2 kremičitanové vrstvy + vrstva brucitu).

Obr. 8 Štruktúra trojitej vrstvy v mastenci

Ak v kremičitanovej vrstve nahradíme niektoré atómy kremíka atómami hliníka, dostaneme sa k skupine hlinitokremičitanov s názvom sľudy. Na rozdiel od kremičitanovej vrstvy (ktorá je nábojovo neutrálna), táto vrstva je záporne nabitá v dôsledku prebytku záporných nábojov. Každá látka musí byť navonok elektricky neutrálna, preto v tomto prípade záporný náboj je eliminovaný kladne nabitými časticami (katiónmi), ktoré sa vsunú medzi jednotlivé dvoj- alebo trojvrstvy. Výborným príkladom na to je muskovit KAl2[(OH, F)2AlSi3O10].

Obr. 9 Vzorka muskovitu z Čučmy (naľavo) a jeho kryštálová štruktúra (napravo)

Tektosilikáty

Pri tektosilikátoch každá [SiO4] jednotka sa spája s 4 ďalšími jednotkami, čím vzniká trojrozmerná štruktúra v priestore s dutinami. Aj v tomto prípade môže dôjsť k výmene niektorých atómov kremíka na hliník za vzniku hlinitokremičitanov. V dutinách môžu byť uveznené kladne, ale aj záporne nabité častice. Táto skupina sa delí na 3 podskupiny:

Živce – v týchto štruktúrach sú dutiny malé s obsahom katiónov

Foidy

Zeolity – veľmi zaujímavá skupina minerálov, budem o nich písať podrobnejšie v budúcnosti

Zdroje:

Obr. 1: https://www.chemtube3d.com/sio44/

Obr. 2: https://home.hiroshima-u.ac.jp/kawazoe/html/Kawazoe03-Crystal-EN.html 

https://www.researchgate.net/figure/The-6-M-4-T-2-10-2-sheet-in-the-crystal-structure-of-a-spessartine-b_fig4_279657483  

Obr. 3: https://en.wikipedia.org/wiki/Pyrosilicate

Obr. 4: https://geology.com/gemstones/benitoite/ 

 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Schorl_structure.png   

 http://www.geologyin.com/2018/03/benitoite-rarest-gemstone-found-only-in.html

Obr. 5 http://www.geo.umass.edu/courses/geo311/pyroxenes.pdf

Obr. 6 https://en.wikipedia.org/wiki/Silicate_mineral#/media/File:Rhodonite-chain.png 

Obr. 7 https://www.123rf.com/photo_40236099_chrysotile-asbestos-crystal-structure-atoms-shown-as-combination-of-sphere-and-polyhedral-representa.html

Obr. 8 https://www.researchgate.net/figure/Crystal-structure-of-talc-ore-Camara-2003_fig1_321584398

Obr. 9 http://www.thisoldearth.net/Mineral_cleavage.cfm

Túto haldu som navštívil zatiaľ 2krát. Prvýkrát som tam bol v júli 2018 a druhýkrát v minulom lete. Keď porovnám stav haldy v jednom a v druhom roku, tak musím povedať, že šanca nálezu je čoraz menšia. Halda postupne zarastá, šanca nájsť niečo pekné na povrchu je malá (ale nie nemožná), preto odporúčam kopať. 

Opis lokality

Táto halda sa nachádza v lesnom teréne, cca. 800 m od autobusovej stanice Čučma, závod (viď na obrázku č. 4). Nájsť ju a dostať sa tam je veľmi jednoduché, stačí ísť po zelenej turistickej značke od zastávky a po približne 800 m si zbystrite pozornosť, halda sa vám objaví po vašej pravej strane. Určite ju neprehliadnete, pretože je to nápadná vyvýšenina.  Počas cesty k halde uvidíte aj samotnú Čiernu baňu, pretože ložisko bolo otvorené povrchovým spôsobom.

Keď úspešne dorazíte na miesto, tak nezostáva nič iné, než pustiť sa do preskúmania oblasti. Ale aké kamene vlastne treba hľadať? Hľadajte čierne kamene! Je na to jednoduchý chemický dôvod prečo sú čierne navonok – je to signál že daný kameň obsahuje minerály mangánu (najčastejšie rodonit alebo pyroxmangit), ktoré však na vzduchu zvetrávajú a pokrývajú sa tenkou čiernou vrstvou obsahujúci zmes oxidov a hydroxidov mangánu. D. Peterec dokonca tento čierny povlak charakterizuje ako minerál hollandit.

Ak ste takýto kameň našli, následne ho rozbite. Upozorňujem vás, že tieto kamene sú mimoriadne tvrdé, nakoľko okrem rodonitu (tvrdosť na Mohsovej stupnici: 5-5,5) je tam prítomný aj kremeň (tvrdosť: 7), preto na rozbitie týchto kameňov si zabaľte do batohu ťažké kladivo. S malým alebo ľahkým kladivom totiž buď tie vzorky nerozlomíte (kladivo sa bude odrážať a po určitom čase sa môže zlomiť), alebo ho rozbijete až po dlhej dobe s použitím veľkej fyzickej námahy. Ďalšia vec na ktorú vás chcem upozorniť je to, že pri udretí na tento tvrdý kameň vzniknú aj iskry, preto odporúčam mať na sebe ochranné okuliare. 

Výsledkom rozbitia môže byť radosť  ale aj sklamanie. Ak je ten kameň z vnútra ružový, tak ste s najväčšou pravdepodobnosťou našli krásny rodonit. Ak nie, tak väčšinou je to iba nekvalitný karbonáto-silikátový materiál. Predtým než ho odhodíte, určite si to riadne prezrite (aj lupou), či ten kameň neskrýva nejaké iné prekvapenie.

Minerály tejto lokality

Teraz vám uvediem tie minerály, ktoré sa dajú nájsť. Prvú skupinu tvoria minerály, ktoré nájdete s veľkou pravdepodobnosťou:

Rodonit CaMn4[Si5O15] – vyskytuje sa v celistvej alebo v jemne kryštalickej podobe ružovej farby, ktorá niekedy prechádza až do červena. Doprevádza ho kremeň a červenkastý rodochrozit, ktorý môže byť tiež celistvý alebo zrnitý.

Pyrit FeS2 – dá sa nájsť v mikrokryštalickej podobe (vyzerajú fantasticky pod mikroskopom a nádherne lesknú) a aj v podobe väčších kryštálikov (Obr. 7) ktoré však môžu byť aj korodované. Habitus kryštálov je kubický.  

Pyroxmangit MnSiO3 – jeho zloženie aj výzor je veľmi podobný rodonitu, rozlišuje sa to pomocou analýzy

Muskovit (sľuda) KAl2[(OH, F)2AlSi3O10] – vytvára tenké, tabuľkové, lupeňovité a šupinaté kryštály rôznej veľkosti

Hollandit Ba(Mn4+, Mn2+)8O16 – čierny povlak na kameni

Nasledujúcu skupinu tvoria minerály s menšou pravdepodobnosťou nálezu, ale nie nemožnou, pretože tieto minerály som našiel aj ja (nebolo to však úmyselne, pomohlo my šutrácke štestí :D):

Spessartín Mn3Al2[SiO4]3 – vytvára malé zrnká oranžovočervenej farby od 0,1 do 0,5 mm

Alabandín MnS – vytvára drobné špinavozelené kryštáliky

Ďalšie minerály popísané na tejto lokalite: apatit, arzenopyrit, baryt, bementit, biotit, dannemorit, dolomit, fayalit (šedozelené zrnká), fengit, galenit, hematit, chalkopyrit, chlorit, kalcit, karyopilit (čierne zrnká), kutnohorit, limonit, magnetit (jemnozrnný, obsahuje až 15 % oxidu manganatého), manganit, markazit, melanterit, monazit-(Ce), nambulit, psilomelán, pyrhotin, pyrofanit (čierne tabuľky), pyroluzit, sfalerit, síra, stilpnomelán (čierne zrná), tirodit, tremolit

Záver