Materiały na mineralogię, AGH-materiały, TPEZ Technika Podziemnej Eksploatacji Złóż

Eksploatowane złoża miedzi

Lubińsko-Głogowski Okręg Miedziowy (LGOM)

Perm (cechsztyn) monokliny przedsudeckiej

KGHM Polska Miedź

kopalnie: Lubin, Rudna, Polkowice, Sieroszowice

Złoża historyczne:

kopalnia Konrad k. Bolesławca (niecka północnosudecka)

Miedzianka k. Chęcin (Góry Świętokrzyskie)

Miedzianka w Rudawach Janowickich (Sudety)

Minerały miedzi (Cu)

siarczki i siarkosole:

Chalkopiryt CuFeS₂

Chalkozyn Cu₂S

Bornit Cu₅FeS₄

Kowelin CuS

Tetraedryt-Tennantyt

minerały strefy utlenienia:

Kupryt Cu₂O

Tenoryt CuO

Malachit Cu₂[CO₃(OH)₂] - zielony

Azuryt Cu₃[CO₃(OH)]₂ - niebieski

Chryzokola uwodniony krzemian Cu i Al.

Eksploatowane złoża cynku i ołowiu - dolomity kruszconośne (Trias) Okręgu Śląsko-Krakowskiego (strefa: Bytom - Tarnowskie Góry - Olkusz)

Minerały Zn-Pb

siarczki

Sfaleryt ZnS

Wurcyt ZnS

Galena PbS

minerały strefy utlenienia

Smitsonit ZnCO₃

Cynkit ZnO

Hydrocynkit

Hemimorfit (kalamin)

Cerusyt PbCO₃

Anglezyt PbSO₄

Piromorfit

mieszaniny kruszcowe

blenda cynkowa (skorupowa)

galman

Minerały żelaza

rudy

Magnetyt Fe₃O₄

Hematyt Fe₂O₃

Syderyt FeCO₃

Goethyt FeOOH

Lepidokrokit FeOOH

limonit

siarczki

Piryt FeS₂

Markasyt FeS₂

Pirotyn (piryt magnetyczny)

Złoża rud żelaza w Polsce - tylko historyczne

rudy darniowe i bagienne północnej Polski
syderyty, limonity i piaski żelaziste Staropolskiego Okręgu Przemysłowego - N obrzeżenie Gór Świętokrzyskich, rejon Końskie - Starachowice - Nowa Słupia (Rudki - kop. Staszic)
syderyty ilaste z osadów środkowej Jury (dogger) w regionie Częstochowa - Łęczyca, eksploatowane do połowy XX w.
limonity okolic Tarnowskich Gór, powstałe w wyniku wietrzenia dolomitów kruszconośnych
hematyt - niewielkie żyły, niegdyś lokalnie eksploatowane w Tatrach (Kuźnice, Dolina Kościeliska)
magnetyt - niewielkie, zarzucone już złoże w Kowarach (Sudety)

magnetyt i tytanomagnetyt w skałach magmowych (noryty, anortozyty) podłoża NE Polski (okolice Suwałk)

Chromit FeCr₂O₄

czernie manganowe:

Hausmanit Mn₃O₄
Manganit MnOOH
Piroluzyt MnO₂
Psylomelan

Złoto rodzime Au

Elektrum (Au,Ag)

Srebro rodzime Ag

Argentyt Ag₂S

Pentlandyt (Fe,Ni)₉S₈

Milleryt NiS

Nikielin NiAs

Kobaltyn CoAsS

Smaltyn (Co, Ni)As₃

Ilmenit FeTiO₃

Rutyl TiO₂

Wolframit (Fe,Mn)[WO₄]

Molibdenit MoS₂

Wanadynit Pb₅[(VO₄)₃Cl]

Cyrkon Zr[SiO₄]

Greenokit CdS

Kasyteryt SnO₂

Cynober HgS

Metacynabaryt HgS

Arsenopiryt FeAsS

Realgar AsS

Aurypigment As₂S₃

Antymonit Sb₂S₃

Bizmutynit Bi₂S₃

Podział strukturalny krzemianów

anion O:Si

Krzemiany wyspowe [SiO₄]^4- 4 : 1

Krzemiany grupowe [Si₂O₇]^6-3.5 : 1

Krzemiany pierścieniowe [Si₆O₁₈]^12-3 : 1

Krzemiany łańcuchowe [Si₂O₆]^4-3 : 1

Krzemiany wstęgowe [Si₄O₁₁]^6-2.75 : 1

Krzemiany warstwowe [Si₄O₁₀]^4-2.5 : 1

Krzemiany przestrzenne 2 : 1

W glinokrzemianach część tetraedrów krzemotlenowych [SiO₄]^4- jest zastąpiona przez tetraedry glinotlenowe [AlO₄]^5-

Krzemiany wyspowe

Podstawowymi elementami struktury są tetraedry (czworościany) [SiO₄]^4-, które nie łącząc się bezpośrednio w bardziej złożone struktury pozostają jak izolowane wyspy.

Tetraedry są najczęściej połączone z dwoma dwuwartościowymi kationami (np. Mg, Fe²⁺ w oliwinach), znacznie rzadziej z trój- lub czterowartościowymi (Al, Ti, Zr).

Najpospolitsze minerały, które są krzemianami wyspowymi to:

Oliwiny (Mg,Fe²⁺)₂[SiO₄]
Granaty (Mg,Fe²⁺,Mn,Ca)₃Al₂[SiO₄]₃
Cyrkon Zr[SiO₄]
Monticellit CaMg[SiO₄]

Najważniejsze krzemiany wyspowe o nieco bardziej złożonej strukturze, obok [SiO₄]^4- zawierające inne aniony to:

Sillimanit, Andaluzyt
Dysten Al₂O₃·SiO₂ lub AlAl[O|SiO₄]
Topaz Al₂[SiO₄|(F,OH)₂]
Tytanit CaTi[O|SiO₄]
Staurolit 2FeO·AlOOH·Al₂[O|SiO₄]
Chlorytoid Fe²⁺₂Al₄[(OH)₄|O₂|(SiO₄)₂]

Krzemiany grupowe

Czworościany [SiO₄]^4- łączą się w w grupy dwóch czworościanów, o wzorze chemicznym anionu [Si₂O₇]^6-. Takie aniony często współwystępują z anionami [SiO₄]^4-, (OH)^-,a także z molekułami wody krystalizacyjnej. Wolne wartościowości są najczęściej wysycone dwu- i trójwartościowymi kationami (Ca, Mg, Fe²⁺, Al³⁺, Fe³⁺).

Najpospolitsze minerały, które są krzemianami grupowymi to:

Epidot Ca₂(Fe,Al)Al₂[O|OH|SiO₄|Si₂O₇]

Lawsonit CaAl₂[(OH)₂|(Si₂O₇)]·H₂O

Hemimorfit Zn₄[(OH)₂|(Si₂O₇)]·H₂O

Wezuwian Ca₁₀(Mg,Fe)₂Al₄[(OH)₄|(SiO₄)₅|(Si₂O₇)₂]

Krzemiany pierścieniowe

Czworościany [SiO₄]^4- łączą się w zamknięte struktury (pierścienie), złozone z trzech lub - częściej - z sześciu czworościanów, o wzorze chemicznym anionu [Si₆O₁₈]^12-.

Najpospolitsze minerały, które należą do tej grupy to:

Kordieryt Mg₂Al₃[AlSi₅O₁₈]

Beryl Al₂Be₃[Si₆O₁₈]

Turmaliny

Kordieryt jest w istocie glinokrzemianem - jeden z czworościanów w pierścieniu jest czworościanem [AlO₄]^5-. Natomiast turmaliny to grupa minerałów, które są borokrzemianami - w pierścieniach występują czworościany [BO₄]^5-.

Krzemiany łańcuchowe

Czworościany [SiO₄]^4- łączą się w łańcuchy, których dwa sąsiednie ogniwa tworzą anion [Si₂O₆]^4-.Wolne wartościowości tego anionu są najczęściej wysycone dwoma dwuwartościowymi kationami (Ca, Mg, Fe²⁺), rzadsze są kombinacje anionów jedno- i trójwartościowych (Na⁺, Al³⁺, Fe³⁺).

Najpospolitsze krzemiany łańcuchowe to minerały z grupy piroksenów:

Augit (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)[Si₂O₆]
Diopsyd CaMg[Si₂O₆]
Hedenbergit CaFe²⁺[Si₂O₆]
Jadeit NaAl[Si₂O₆]
Egiryn NaFe³⁺[Si₂O₆]

Krzemiany i glinokrzemiany wstęgowe

Czworościany [SiO₄]^4- i [AlO₄]^5- łączą się w podwójne łańcuchy (wstęgi), w których oczkach sytuują się aniony hydroksylowe (OH)^-. Wolne wartościowości są wysycone kationami o zróżnicowanych rozmiarach i różnych wartościowościach, zajmującymi określone pozycje strukturalne.

Najpospolitszymi glinokrzemianami wstęgowymi są minerały z grupy amfiboli, np. hornblenda zwyczajna o wzorze chemicznym:

(Ca,Na)_2-3(Mg,Fe,Al)₅[Si₆(Si,Al)₂O₂₂|(OH)₂]

Krzemiany i glinokrzemiany warstwowe

Czworościany [SiO₄]^4- i [AlO₄]^5- łączą się w warstwy (pakiety), pomiędzy którymi znajdują się aniony hydroksylowe (OH)^- oraz kationy. Wzór chemiczny anionu krzemianów warstwowych: [Si₄O₁₀]^4-.

Do grupy krzemianów i glinokrzemianów warstwowych należą:

Talk Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂

Serpentyny Mg₆[Si₄O₁₀](OH)₈

Chloryty (Mg,Fe)₆[(Si,Al)₄O₁₀](OH)₈

Miki:

Muskowit KAl₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂

Biotyt KMg₃[AlSi₃O₁₀](OH)₂

Minerały ilaste:

Kaolinit Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈

Illit (hydromuskowit) (K,H₃O)Al₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂

Glaukonit (K,Ca,Na)(Al,Fe³⁺, Fe²⁺)₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂·nH₂O

Montmorillonit (Na,Ca)_0-1(Al,Mg)₂[Si₄O₁₀](OH)₂·4H₂O

Krzemiany i glinokrzemiany przestrzenne

Czworościany [SiO₄]^4- i [AlO₄]^5- łączą się w trójwymiarowe struktury w ten sposób, że każdy anion O^2- jest wspólny dla dwóch sąsiadujących czworościanów.

Do grupy krzemianów i glinokrzemianów przestrzennych należą:

Minerały grupy SiO₂

Kwarc, Trydymit, Krystobalit

Skalenie

Skaleniowce (foidy)

Leucyt KAlSi₂O₆

Nefelin (Na,K)AlSiO₄

Skapolity

Zeolity

Natrolit Na₂Al₂Si₃O₁₀·2H₂O

Heulandyt CaAl₂Si₇O₁₈·6H₂O

Chabazyt CaAl₂Si₄O₁₂·6H₂O

Stilbit CaAl₂Si₇O₁₈·7H₂O

Do grupy skał węglanowych zaliczamy te osady, w skład których wchodzi ponad 50%

wagowych minerałów węglanowych. Najważniejszą rolę skałotwórczą w skałach węglanowych odgrywają kalcyt, dolomit oraz w mniejszym stopniu aragonit (rombowa odmiana węglanu wapnia). Minerał ten jest wyłącznym węglanowym składnikiem szczątków organicznych, lecz stosunkowo szybko przekrystalizowuje w kalcyt. Obok wymienionych składników w skałach węglanowych występować mogąminerały ilaste, detrytyczny kwarc, związki żelaza i inne minerały o podrzędnym znaczeniu. Kalcyt jest głównym składnikiem wapieni, dolomit natomiast skał o tej samej nazwie - dolomitów. Ilościowy wzrost substancji piaszczystych i pelitowych w skałach wapiennych powoduje ich stopniowe przechodzenie do margli. Najważniejszymi skałami węglanowymi są wapienie, dolomity, margle i opoki.

Skały wapienne powstawać mogą w wyniku nagromadzenia się węglanowych szczątków

zwierząt, niekiedy również roślin, na dnie zbiorników morskich i śródlądowych oraz w wyniku wytrącenia węglanu wapnia z roztworów wodnych. Luźny osad wapienny ulega przekształceniu w zwięzłą skałę w wyniku szeregu procesów, określanych łącznie mianem diagenezy. Skały węglanowe, dzięki swemu składowi chemicznemu, intensywnie reagują ("burzą") z 10% kwasem solnym, a nawet z kwasem octowym. Czyste wapienie są barwy białej, lecz często zawierają domieszki (np. kwarc, minerały ilaste, gips), nadające im zabarwienie szare, żółtawe, kremowe, różowe, a nawet czarne.

Skały węglanowe - skały osadowe, których głównymi minerałami są węglany, głównie kalcyt i dolomit, z domieszkami innych węglanów bezwodnych.

Petrografia [edytuj]

Ze względu na genezę skał możemy je podzielić na skały pochodzenia chemicznego (wytrącające się z roztworu) i na skały pochodzenia biologicznego. Skały pochodzenia biologicznego mogą tworzyć się z szkieletów martwych organizmów, jak również mogą być budowane przez organizmy żywe.

Ze względu na środowisko powstawania możemy podzielić je na powstałe w środowisku kontynentalnym (nawary wapienne, martwice wapienne, trawertyny, kreda jeziorna), oraz powstałe w środowisku morskim (wapienie rafowe, muszlowce, wapienie pelagiczne, wapienie oolitowe, kreda pisząca).

Skałami pośrednimi pomiędzy skałami węglanowymi a skałami ilastymi są margle, natomiast pośrednimi pomiędzy skałami węglanowymi a skałami krzemionkowymi są opoki.

Skałami pośrednimi pomiędzy skałami węglanowymi, krzemionkowymi i okruchowymi są gezy.

kopalne paliwa stałe: węgle kopalne - torf, lignit, węgiel brunatny, węgiel kamienny;

Minerały ilaste

Minerały ilaste to uwodnione glinokrzemiany glinu, żelaza, magnezu i/lub wapnia, niektóre z domieszką alkaliów (K, Na), o strukturze warstwowej (pakietowej).

Zazwyczaj występują w formie submikroskopowych blaszek, rozmiarów pojedynczych mikrometrów, są miękkie (twardość 1-2 w skali Mohsa) i plastyczne, niektóre (montmorillonit, smektyty) w wodzie pęcznieją.

kaolinit Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈ illit (hydromuskowit) (K,H₃O)Al₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂ glaukonit (K,Ca,Na)(Al,Fe³⁺, Fe²⁺)₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂·nH₂O
montmorillonit (Na,Ca)_0-1(Al,Mg)₂[Si₄O₁₀](OH)₂·4H₂O

smektyty

Skały ilaste

Iły, iłowce i łupki ilaste

Kaoliny - rezydualne skały ilaste, złożone głównie z minerału kaolinitu, który jest produktem wietrzenia chemicznego skaleni potasowych

4KAlSi₃O₈ + 6H₂O → Al₄(OH)₈[Si₄O₁₀] + 8SiO₂ + 4KOH

Iły kaolinitowe

Łupki ogniotrwałe (tonsteiny) - silnie zdiagenezowane iły kaolinitowe, zwięzłe, nieplastyczne, występują jako wkładki (przerosty) w pokładach węgla

Bentonity - skały złożone z montmorillonitu i/lub smektytów, powstają w procesach podmorskiego wietrzenia szkliwa wulkanicznego

Iły montmorillonitowe

Gliny - różnoziarniste, niewysortowane osady polodowcowe

Lessy - drobnoziarniste osady eoliczne

Skały węglanowe

Do grupy skał węglanowych zaliczamy te osady, w skład których wchodzi ponad 50%

Skały węglanowe - skały osadowe, których głównymi minerałami są węglany, głównie kalcyt i dolomit, z domieszkami innych węglanów bezwodnych.

Petrografia [edytuj]

Skałami pośrednimi pomiędzy skałami węglanowymi a skałami ilastymi są margle, natomiast pośrednimi pomiędzy skałami węglanowymi a skałami krzemionkowymi są opoki.

Skałami pośrednimi pomiędzy skałami węglanowymi, krzemionkowymi i okruchowymi są gezy.

Wietrzenie [edytuj]

Większość skał węglanowych należy do skał krasowiejących (należą do nich szczególnie często występujące wapienie, rzadziej występujące dolomity, natomiast raczej nie jest skałą krasowiejącą magnezyt, jednak występuje on stosunkowo rzadko).

Krasowienie skał węglanowych jest zasadniczo różne od krasowienia skał solnych. W przypadku tych ostatnich ma miejsce fizyczne rozpuszczanie minerałów przez wodę, natomiast w przypadku węglanów ma miejsce szereg reakcji chemicznych, dla zaistnienia których konieczne jest występowanie rozpuszczonego w wodzie CO2, a duże znaczenie mają warunki temperaturowe i ciśnieniowe (w samej wodzie skały węglanowe rozpuszczają się powoli i nierzadko wolniej od wielu innych powszechnie występujących skał, więc w warunkach nieprzyjaznych dla rozwoju krasu, skały węglanowe mogą tworzyć bardzo potężne i odporne masywy górskie - jak np. duża część Tatr, Alp i wiele innych w świecie).

Ewaporaty

Ewaporaty, skały osadowe należące do grupy skał chemicznych, powstałe przez wytrącenie się i osadzenie związków mineralnych na skutek odparowania, czyli ewaporacji wód morskich (z płytkich lagun i zatok) lub słonych jezior. Do ewaporatów należą, m.in.: sole kamienne i potasowe (np. złoża soli kamiennej z okolic Inowrocławia, Bochni i Wieliczki), złoża gipsowe i anhydrytowe (np. gipsy z Gacków i Skorocic w Niecce Nidziańskiej), a także niektóre skały węglanowe.

Ewaporaty (ewaporyty) - osady pochodzenia chemicznego, utworzone z łatwo rozpuszczalnych minerałów, które wytrącają się z roztworu wodnego w czasie jego odparowania (łac. evaporatio = parowanie).

Ewaporaty powstają wskutek silnego parowania wody morskiej (zatok, lagun, zamkniętych mórz) lub słonych jezior w klimacie suchym i gorącym.

Na ogół chemizm wód morskich jest jednolity, dlatego powstające w nich ewaporaty maja również podobny skład. Są to najczęściej skały gipsowe, anhydrytowe, sole kamienne i potasowo-magnezowe.

Bardziej zmienny skład chemiczny wykazują wody jeziorne, dlatego też tworzące się tu ewaporaty mają bardziej różnorodny strukturę mineralną. Wskutek ewaporacji wód jeziornych tworzą się osady węglanów sodu, osady mirabilitowe i tenardytowe, osady borowe, skały azotanowe. Osady pochodzenia jeziornego są mało rozpowszechnione w skorupie ziemskiej.

Ewaporaty składają się z chlorków i siarczanów sodu, potasu, magnezu, wapnia oraz niektórych węglanów, boranów i azotanów.

Do ewaporatów należą: gips, anhydryt, dolomit, halit, sylwin, glauberyt, kizeryt, karnalit, kainit, epsomit, mirabilit, tenardyt, boracyt, colemanit,uleksyt, boraks rodzimy, soda rodzima.
Minerały ewaporatowe wytracają się w ściśle określonej kolejności, zgodnie z tzw. „cyklem ewaporatowym”, tj. najpierw wapienie, następniemargle i dalej kolejno iłowce, dolomity, gipsy lub anhydryty, sól kamienna, sole potasowo-magnezowe.

Ewaporaty są skałami pospolitymi i szeroko rozpowszechnionymi w wielu rejonach Ziemi.

Tworzą się współcześnie w strefie półpustynnego i gorącego klimatu, gdzie opady są znikome, m.in. w Kalifornii i Newadzie oraz na Bliskim Wschodzie (rejon zatoki Perskiej). Powstają w odciętych od morza lagunach lub w wypełnionych wodą zagłębieniach nadmorskich równin (sebkha), również na obrzeżach jezior słonych (playa).

Na obszarze dzisiejszej Polski pokłady ewaporatów tworzyły się kilkakrotnie:

w permie - złoża soli kamiennej i gipsów oraz anhydrytów okolic Kłodawy i Inowrocławia oraz złoża anhydrytów w Nowej Soli na Śląsku i okolicach Polkowic

w miocenie - złoża w miejscowościach: Wieliczka i Bochnia (sól kamienna, anhydyty), dolina Nidy (gipsy)