MINERALOGIA

M

INERAŁY

(z łac. minera- ruda): to naturalne

związki chemiczne lub pierwiastki

występujące w przyrodzie ,w większości w

stanie stałym i w formie krystalicznej ,

odznaczające się jednorodnym składem

chemicznym i stałymi właściwościami

fizycznymi.

Pierwotnym źródłem wszystkich

minerałów jest magma.

Bezpośrednio w

wyniku krzepnięcia magmy lub z jej par i

gazów powstają

minerały pierwotne

.

Natomiast w wyniku wietrzenia fizycznego,

chemicznego oraz biologicznego minerałów

oraz skał tworzą się

minerały wtórne.

Magma

to gorąca i ruchliwa materia, będąca

krzemianowym stopem, występującym w głębi
Ziemi. W jej skład wchodzą trzy główne fazy:

ciekła, gazowa i krystaliczna, występujące w

różnych proporcjach. Inaczej mówiąc jest ona

naturalnym stopem o wysokiej temperaturze, w

którym występują zawieszone kryształy

początkowej fazy krystalizacji oraz składniki

gazowe, utrzymywane wskutek wysokiego

ciśnienia w stanie rozpuszczonym. Magma,

która przebiła się przez skorupę ziemską i

wylała przez krater wulkanu nosi nazwę lawy.

KRYSTALIZACJA MAGMY  

Występujące w skorupie ziemskiej skały magmowe
powstały
w wyniku krystalizacji magmy, zarówno wewnątrz
Ziemi, jak i na jej powierzchni.
Przyczyny krystalizacji stopu magmowego mogą być
różne, np.: ochłodzenie zbiornika magmowego, spadek
ciśnienia czy
utrata składników lotnych. Proces krzepnięcia magmy
jest
bardzo złożony i zależy od wielu czynników, głównie od
jej
składu chemicznego. Skład ten może być bardzo
zróżnicowany, ponieważ w trakcie procesu krystalizacji
dochodzi do tzw. różnicowania się magmy.

MECHANIZM RÓZNICOWANIA SIĘ MAGMY

WYJAŚNIANY JEST NASTĘPUJĄCYMY

MECHANIZMAMI:

1. Oddzielenie się płynnej magmy wskutek działania
sił ciężkości (tzw. likwacja). W ten sposób pierwotnie
jednorodny stop różnicuje się pod względem gęstości,
powodując oddzielenie się np. magmy gabrowej od
granitowej, czy stopu siarczkowego od krzemianowego.
2. Frakcyjna krystalizacja magmy, czyli kolejne
wydzielanie się kryształów (minerałów) w czasie
krzepnięcia stopu, w miarę spadku temperatury. W
trakcie krystalizacji minerały lżejsze od stopu
przemieszczają się ku górze, cięższe natomiast opadają
na dno zbiornika magmowego.

3. Różnicowanie przy udziale składników lotnych,

rozpuszczonych w fazie ciekłej magmy. Przy spadku

ciśnienia i temperatury następuje wydzielenie się

składników gazowych i ich wędrówka ku stropowi

zbiornika magmowego. Banieczki gazów przyczepione

do kryształów mogą przemieszczać je ze sobą ku górze.

4. Różnicowanie przez asymilację ze skałami osłony w

brzeżnych partiach zbiornika magmowego. Asymilacja

ta polega na częściowym rozpuszczeniu składników

mineralnych skał osłony lub na wymianie jonowej

między magmą a skałami osłony. Ma ona znaczenie

jedynie wówczas, gdy skład skał osłony różni się

zasadniczo od składu stopu magmowego.

Wszystkie minerały można podzielić na

bezpostaciowe i krystaliczne.

MINERAŁY BEZPOSTACIOWE:

Do minerałów

bezpostaciowych zalicza się: ciecze, gazy, szkliwa oraz
stwardniałe koloidy – żele. W substancjach tych atomy, jony

lub

cząsteczki chemiczne nie mają geometrycznego

uporządkowania i

z tej przyczyny nie mogą tworzyć postaci ograniczonych
płaszczyznami i krawędziami. Nie tworzą więc brył
geometrycznych.

KRYSZTAŁY:

to ciała o prawidłowej budowie wewnętrznej

spowodowanej uporządkowanym ułożeniem atomów, jonów i
cząsteczek w postaci sieci krystalicznej. W kryształach
wyróżniono dwa typy sieci: atomową (np. sieć przestrzenna
diamentu oraz sieć jonową (np. sieć przestrzenna soli

kamiennej)

W morfologii kryształów można wyróżnić elementy graniczne

(ściany,

naroża, krawędzie) oraz elementy symetrii (oś, płaszczyznę i

środek

symetrii).

Płaszczyzna symetrii:

jest to płaszczyzna dzieląca

kryształ na dwie równe części i mające się do siebie jak

przedmiot i jego lustrzane odbicie.

Oś symetrii:

jest prostą przechodzącą przez środek

kryształu. Prosta ta ma tą właściwość, że przy obrocie

dookoła niej o pewien kąt poszczególne elementy graniczne

kryształu, a więc ściany, naroża i krawędzie pokrywają
analogiczne elementy z poprzedniego ułożenia.

Kryształy mogą mieć oś symetrii:
- podwójną – kąt obrotu wynosi 180˚
- potrójną – kąt obrotu wynosi 120˚
- poczwórną – kąt obrotu wynosi 90˚
- poszóstą – kąt obrotu wynosi 60˚

Środek symetrii:

jest to punkt wewnątrz kryształu, od

którego w

równych odległościach w przeciwnych kierunkach na prostej

leżą

analogiczne elementy graniczne.

Środek

symetrii

Osie symetrii

Płaszczyzna

symetrii

Duża różnorodność form minerałów zmusza do łączenia ich w

pewne grupy. Te grupy to układy krystalograficzne.

Różnica pomiędzy układami krystalograficznymi wynika z

kształtu równoległościanu elementarnego.

Równoległościan elementarny jest to najmniejsza prawidłowa

forma powstała z połączenia ze sobą atomów lub jonów.

Przy wzroście kryształu równoległościan ten powtarza

się wielokrotnie.

Wyróżnia się następujące układy krystalograficzne:

1.

Układ regularny

2.

Układ tetragonalny

3.

Układ rombowy

4.

Układ jednoskośny

5.

Układ trójskośny

6.

Układ heksagonalny

7.

Układ trygonalny

PODSTAWOWE UKŁADY

KRYSTALOGRAFICZNE

a=b=c α=β=γ

UKŁAD

REGULARNY

UKŁAD TERAGONALNY

a=a≠c α= β =γ=90˚

UKŁAD ROMBOWY

a≠b≠c α=β=γ=90˚

a≠b≠c α

=

γ=90˚ β≠90˚

UKŁAD JEDNOSKOŚNY

UKŁAD TRÓJSKOŚNY

a≠b≠c [α≠β≠γ] ≠90˚

a= b≠c α=β = 90˚ γ=120˚

UKŁAD HEKSAGONALNY

UKLAD TRYGONALNY

a1=a2=a3 α

1

=α

2

=

α

3

≠ 90˚

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE

MINERAŁÓW

WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE

BARWA

BARWA RYSY

PRZEZROCZYSTOŚĆ

POŁYSK

Barwa

:

.

Zależy ona od rodzaju i charakteru ułożenia

atomów w przestrzeni, które wpływają na pochłanianie

i odbijanie promieni świetlnych. Wyróżnia się minerały:

– barwne

o niezmiennej, charakterystycznej barwie,

– zabarwione

o barwie pochodzącej od domieszek

innych substancji,

– bezbarwne

Rysa:

Jest ona barwą sproszkowanego materiału.

Bada się ją pocierając minerałem o niepolerowaną

płytkę porcelanową. Minerały barwne dają rysę

barwną, zaś bezbarwne i zabarwione mają zawsze

rysę białą.

Przezroczystość

. Określa ona zdolność

minerałów do przepuszczania promieni

świetlnych. Wyróżnia się minerały:

– przezroczyste (np.

kwarc

),

– przeświecające (np.

chalcedon

),

– nieprzezroczyste (większość minerałów).

Minerały przezroczyste często zatracają tę

cechę na skutek obecności drobnych próżni,

banieczek gazów i spękań.

Połysk.

Jest to cecha powierzchni minerału

(jego ścian bądź powierzchni powstałych po

jego rozbiciu), określająca sposób w jaki

odbija ona promienie świetlne. Wyróżnia się

następujące rodzaje połysku:

– metaliczny: właściwy i półmetaliczny,

– niemetaliczny: diamentowy, szklisty,

tłusty, perłowy, jedwabisty i matowy.

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE

TWARDOŚĆ
ŁUPLIWOŚĆ
PRZEŁAM
GĘSTOŚĆ
KOWALNOŚĆ
KRUCHOŚĆ
SPRĘZYSTOŚĆ

Twardość.

Jest to opór jaki stawia minerał przy próbie zarysowania

go ostrym narzędziem.

Twardość minerałów określa się porównując ją do twardości

minerałów wzorcowych, tworzących skalę Mohsa. Jest to zestaw
10 minerałów ułożonych kolejno od najmniej do najbardziej
twardego:

STOPIEŃ

TWARDOŚCI

MINERAŁ

UWAGI

1

TALK

RYSUJE SIĘ PAZNOKCIEM

2

GIPS

3

KALCYT

4

FLUORYT

RYSUJE SIĘ OSTRZEM

NOŻA

5

APATYT

6

ORTOKLAZ

7

KWARC

RYSUJE SZKŁO

8

TOPAZ

PRZECINAJĄ SZKŁO

9

KORUND

10

DIAMENT

GĘSTOŚĆ:

Jest to stosunek masy minerału do jego objętości.

Większość minerałów ma gęstość w granicach 2,5-3,5g˙cm

-3

ŁUPLIWOŚĆ:

Jest to zdolność minerału do pękania i oddzielania

się

pod wpływem uderzenia (nacisku) wzdłuż tzw. płaszczyzn

łupliwości.

Łupliwość może być jedno lub wielokierunkowa, a w zależności od
łatwości pękania: doskonała, dobra, wyraźna, niewyraźna, bardzo
niewyraźna lub brak.

PRZEŁAM:

Niektóre minerały pod wpływem uderzenia rozpadają

się i

dają chropowate powierzchnie, takie powierzchnie określane są

jako

przełam. Przełam może być np.: muszlowy, zadziorowy,

haczykowaty,

ziemisty, włóknisty.

PRZEŁAM MUSZLOWY

PRZEŁAM

WŁÓKNISTY

WŁAŚCIWOŚCI MORFOLOGICZNE

POKRÓJ (KSZTAŁT)
SKUPIENIA: są to formy, w których minerał występuje

najczęściej.

Kryształy posiadają określony kształt,

nazywany pokrojem. Wyróżnia się następujące

pokroje kryształów:

 izometryczny, gdy kryształ ma identyczne lub

zbliżone wymiary w trzech kierunkach,

 płytkowy, gdy kryształ ma podobne wymiary w

dwóch kierunkach, zaś w trzecim jest wyraźnie

mniejszy od poprzednich,

 listewkowy, gdy kryształ ma różne wymiary w

trzech kierunkach, przy czym jeden wymiar wyraźnie

przeważa nad pozostałymi,

 słupkowy, gdy kryształ ma podobne wymiary w

dwóch kierunkach, w trzecim zaś wymiar wyraźnie

większy od dwóch poprzednich (w przypadku, gdy

wymiar trzeci

bardzo znacznie przeważa nad pozostałymi, można

wyróżnić pokrój pręcikowy igiełkowy lub włóknisty).

kryształy izometryczne

kryształy słupkowe

kryształy igiełkowe

kryształy włókniste

kryształy tabliczkowe

kryształy beczułkowate

SKUPIENIA

BLIŹNIAKI (GIPS)
GEODA (AMETYST)
SZCZOTKA KRYSTALICZNA (KALCYT)
KONKRECJE (LIMONIT)
DENDRYTY (ZŁOTO)
SKUPIENIA ZIARNISTE (PIRYT)
PSEUDOMORFOZY (CZERT)
STAGMITY, STAKTYTY, STALAGNATY (WAPIENIE)

GEODA

GEODA AMETYSTOWA

SZCZOTKA KRYSTALICZNA

(KWARCOWA)

KONKRECJA CHALCODENOWA

PIROLUZYT W FORMIE DENDRYTU

NACIEKI KRYSTALICZNE

WIETRZENIE

Powstałe w wyniku krzepnięcia magmy minerały pierwotne

ulegają

procesom wietrzenia (fizycznego, chemicznego i

biologicznego),

których efektem jest powstanie minerałów wtórnych.

WIETRZENIE FIZYCZNE

(mechaniczne)

Procesy wietrzenia fizycznego powodują rozdrobnienie

różnych skał i minerałów bez zmiany ich właściwości

chemicznych. Siłami, które wywołują wietrzenie tego rodzaju

są zmiany temperatury i rozsadzająca działalność mrozu.

Zmiany temperatur wywołują w skalach napięcia powodujące

tworzenie się pęknięć i szpar. W powstałe szpary dostaje się

woda i zamarzając powoduje dalsze rozsadzanie.

Zróżnicowanie temperatury w skale indukuje powstawanie

kierunkowych naprężeń , które z czasem prowadzą do

odpryskiwania powierzchniowych warstw skały. Zjawisko to

nazywane jest łuszczeniem się skał. Klasycznym przykładem

produktów tego typu wietrzenia są granitowe "głowy cukru"

w Rio de Janeiro.

Zasadnicze znaczenie wietrzenia fizycznego polega na

ogromnym zwiększeniu powierzchni substratu

skalnego przez rozdrabnianie.

Wyróżnia się zatem następujące typy wietrzenia

fizycznego

- Eksfoliacyjne (łuszczenie):

Jest to wietrzenie wywołane

niewielkimi (dobowymi) zmianami temperatury. W ciągu
dnia rozgrzewa i rozszerza się zewnętrzna, wystawiona na
promienie świetlne, powłoka skał. W nocy wskutek
ochłodzenia powłoka ta kurczy się powodując naprężenia
pomiędzy nią a głębszymi warstwami skały.

- Mrozowe:

Woda zamarzając w szczelinach zwiększa swoją

objętość rozsadzając szczeliny skalne.

- Deflokulacja:

skały ilaste mają silne właściwości

higroskopijne. Pod wpływem wody zwiększają swoją
objętość. Tracąc wodę kurczą się i pękają - powstają
szczeliny.

WIETRZENIE CHEMICZNE

Wywołuje zmiany w składzie chemicznym

zwietrzeliny i

zachodzi tym silniej , im intensywniej materiał został

rozdrobniony w procesie wietrzenia fizycznego. Głównym

czynnikiem wietrzenia chemicznego jest woda, szczególnie

zakwaszona CO

2

lub kwasami organicznymi.

Może zachodzić poprzez:

-

hydrolizę

4K[AlSi

3

O

8

]

+

6H2O

Al

4

[(OH)8Si

4

O

10

]

+

8SiO

2

+

4KOH

skaleń potasowy

+

woda

kaolinit

+

krzemionka

+

potas

5K[AlSi

3

O

8

]

+

4H

2

O

KAl

4

[(OH)4AlSi

7

O

20

]

+

8SiO

2

+

4KOH

skaleń potasowy

+

woda

illit

+

krzemionka

+

potas

HYDRTACJĘ

2Fe

2

O

3

+

3H

2

O

2Fe

2

O

3

.

3H

2

O

hematyt

+

woda

limonit

CaSO

4

+

2H

2

O

CaSO

4

• 2H

2

O

anhydryt

+

woda

gips

KARBONATYZACJĘ

CaCO

3

+

H

2

CO

3

Ca(HCO

3

)

2

kalcyt

+

kwas węglowy

rozpuszczalny

wodorowęglan

INNYMI PRZYKŁADAMI WIETRZENIA

CHEMICZNEGO SĄ:

UTLENIANIE

:

Polega na łączeniu się z tlenem lub na

przechodzeniu tlenków niektórych pierwiastków z niższej
wartościowości w wyższą. Przykładem utleniania jest
przechodzenie tlenków żelaza dwuwatrościowego

FeO

w

tlenek żelaza trójwartościowego

Fe

2

O

3

.

Reakcji tej

towarzyszy zmiana barwy z zielonej lub czarnej na
żółtobrunatną lub czerwoną.

ROZPUSZCZANIE:

Zdolność minerałów do

rozpuszczania się w wodzie i roztworach wodnych
zależy od ich składu chemicznego. Sam proces
rozpuszczania polega na rozpadzie danej substancji

na

poszczególne jony, np. NaCl rozpada się, a

dokładniej

dysocjuje na kation Na

+

i anion Cl

-

. Rozpad substancji

inicjuje szereg dalszych reakcji chemicznych, które
wobec ułatwionego dostępu do substratu,
charakteryzują się dużą dynamiką.

WIETRZENIE BIOLOGICZNE

- MECHANICZNE

: Korzenie roślin wnikają w szczeliny skalne i

rozsadzają je.

- CHEMICZNE:

Działanie substancji chemicznych

wytwarzanych przez zwierzęta lub rośliny.

Produktem wietrzenia jest zwietrzelina. Intensywność i rodzaj

wietrzenia zależy od warunków klimatycznych (głównie od
ilości wody i temperatury). W klimacie suchym przeważa
wietrzenie fizyczne. W klimacie gorącym i wilgotnym
wietrzenie chemiczne.

W wyniku wietrzenia fizycznego powstają skały okruchowe w

wyniku chemicznego niektóre skały chemiczne.

CHEMICZNA KLASYFIKACJA

MINERAŁÓW

Klasyfikacja chemiczna minerałów

odzwierciedla

pokrewieństwo poszczególnych pierwiastków w oparciu o
układ okresowy pierwiastków. Z gleboznawczego punktu
widzenia przyjęcie chemicznej klasyfikacji minerałów jest
najkorzystniejsze. Informuje nas bowiem jakie jony mogą
uwalniać się z minerałów w procesie wietrzenia. Rzutuje to,
w pewnym stopniu na żyzność gleb rozwijających się na
określonej skale macierzystej.

PIERWIASTKI RODZIME

:

Największe znaczenie ma siarka, która wchodzi w skład ponad
60 minerałów.

SIARCZKI

Są to związki metali ciężkich z siarką, selenem, tellurem,
arsenem, antymonem i bizmutem.
Znaczenie glebotwórcze:
Największe znaczenie z tej grupy ma piryt – FeS

2

, występujący

w przyrodzie bardzo pospolicie, zarówno w skałach magmowych
jak i osadowych.

SOLOWCE

Są to związki metali z chlorem, bromem, jodem i fluorem. Nalezą
tu m.in. halit (NaCl), sylwin (KCl), karnalit (MgCl

2

*KCl*6H

2

O)

Znaczenie glebotwórcze:
Minerały tej klasy nie mają znaczenia glebotwórczego.
Jednocześnie są istotnym składnikiem gleb, ponieważ są
źródłem składników pokarmowych roślin. Niektóre z nich –
sylwin i karnalit to znane nawozy K i Mg-K. Ta grupa
minerałów ma znaczenie w glebach słonych (strefa aridowa

)

TLENKI I WODOROTLENKI

Minerały tej klasy dzielą się na trzy

grupy:

TLENKI KRZEMU

Należy tu najpospolitszy minerał skałotwórczy jakim jest

kwarc

– SiO

2

. Wchodzi on w skład skał magmowych

kwaśnych i niektórych obojętnych, skał metamorficznych oraz

osadowych. Jako bardzo odporny na wietrzenie (duża twardość

wg skali Mohs’a – 7) kwarc jest głównym składnikiem piasku,

stanowiąc „szkielet” gleb mineralnych. Stanowi nawet

ponad 90% masy glebowej!!! Ma zatem ogromne znaczenie

glebotwórcze! Rola kwarcu polega na kształtowaniu środowiska

fizycznego i zarazem ekologicznego w stosunku do korzeni

roślin. Minerał ten stanowi równocześnie rodzaj „ośrodka

dyspersyjnego” dla podatniejszych na przemiany składników

mineralnych i substancji organicznej. Spełnia też zatem rolę

chemiczno-ekologiczną.

TLENKI I WODOROTLENKI ŻELAZA

Największe znaczenie w glebie maja:

Hematyt

– Fe

2

O

3

Limonit

– 2Fe

2

O

3

*3H

2

O

Magnetyt

- Fe

3

O

4

Znaczenie glebotwórcze:
Tlenki i wodorotlenki żelaza należą do minerałów pospolicie

występujących w glebie. W wierzchnich napowietrzonych

poziomach gleb występują wysoko utlenione związki tego

pierwiastka charakteryzujące się brunatnym lub rdzawo-

żóltym zabarwieniem. Nadają one charakterystyczne

zabarwienie glebom brunatnym. Natomiast w warunkach

nadmiernego uwilgotnienia, które ogranicza dostęp

powietrza (tlenu) do pewnych partii profilu glebowego,

zachodzi w wyniku działalności życiowej bakterii beztlenowych ,

zjawisko redukcji żelaza

Fe

+3

→

Fe

+2

W procesie tym

dochodzi do zmiany barwy na zielonkawo niebieską

TLENKI I WODOROTLENKI GLINU

Do klasy tej należą m.in.

Korund

– Al

2

O

3

Diaspor

– Al

2

O

3

*H

2

O

Gibsyt

- Al

2

O

3

*3H

2

O

Znaczenie glebotwórcze:
Jony tego pierwiastka, które częściowo mogą
pochodzić z wietrzenia glinokrzemianów, mają bezpośredni

wpływ na

zakwaszenie gleby. Przypisuje się im również właściwości

toksyczne w

stosunku do korzeni.

SOLE KWASÓW TLENOWYCH

Minerały należące do tej klasy tworzą około 80% masy

skorup

ziemskiej (nie gleby!!!).
Należą do nich

:

AZOTANY

Do tej podklasy należą m.in.: saletra sodowa i
saletra potasowa. Minerały te nie mają
znaczenia glebotwórczego

WĘGLANY

Do tej podklasy należy około 90 minerałów.

Kalcyt

– CaCO

3

Magnezyt

– MgCO

3

Dolomit

– MgCO

3

*CaCO

3

.

Znaczenie glebotwórcze węglanów

Kalcyt jest podstawowym minerałem skał węglanowych

(wapienie, kreda, margle), które są skalami macierzystymi
rędzin kredowych. Minerał ten swoją obecnością wpływa na
szereg właściwości fizycznych i chemicznych gleb jak na
przykład strukturę i odczyn. Tym samym modyfikuje on
proces glebotwórczy i warunki ekologiczne. Wymienione
wyżej minerały to nawozy (Ca-Mg, Ca lub Mg), które
wpływają na zwiększenie pH gleby, a więc zmniejszenie
kwasowości.

SIARCZANY

Do tej podklasy należy około 250 minerałów lecz stanowią tylko około
0,1% wagowych skorupy ziemskiej.
Należą tu m.in.

Gips

– CaSO

4

*2H

2

O

Anhydryt

– CaSO

4

Kainit

MgSO

4

*KCl*3H

2

O

Znaczenie glebotwórcze siarczanów:

Spośród ogromnej liczby siarczanów tylko gips odgrywa rolę
glebotwórczą. Jego pokłady występujące na powierzchni Ziemi są
skałami macierzystymi specyficznych gleb tzw. rędzin gipsowych
występujących w okolicach Buska. Kainit to nawóz K-Mg, natomiast
gips jest powszechnie stosowany do

obniżania

odczynu w glebach

alkalicznych o pH powyżej 8,5

FOSRORANY

Do tej podklasy należy około 170 minerałów, w których

związana

jest prawie cała ilość fosforu.
Podklasa fosforanów reprezentowana jest m.in. przez:

Apatyty:

3Ca

3

(PO

4

)

2

*CaF

2

- fluorowy

3Ca

3

(PO

4

)

2

*CaCl

2

– chlorowy

3Ca

3

(PO

4

)

2

*CaOH

2

- hydroksylowy

Fosforyty („gorsze apatyty”)

Składają się głownie ze skrytokrystalicznej odmiany
apatytu.
Wiwianit Fe

3

(PO

4

)

2

* 8H

2

O

Znaczenie glebotwórcze:
Rola glebotwórcza fosforanów polega na dostarczaniu
roślinom fosforu. Ponadto z apatytów
produkuje się większość nawozów fosforowych, a wiwianit
jest rozpowszechniony w rudach darniowych i
torfowiskach.

KRZEMIANY

Do podklasy tej należy około 800 minerałów.

Charakteryzują się skomplikowaną budową
wynikającą z udziału licznych pierwiastków w ich
składzie czym różnią się od innych klas minerałów,
których budowa jest znacznie mniej skomplikowana.
W skład krzemianów wchodzi tlen, krzem, glin,
żelazo, wapń, magnez, potas i inne pierwiastki

.

Krzemiany dzielą się na pierwotne i wtórne

tetraedr

PODSTAWOWYM ELEMENTEM

BUDOWY KRZEMIANÓW

PIERWOTNYCH JEST

TETRAEDR

TETRAEDR

Wyróżnia się następujące grupy krzemianów

pierwotnych

-

wyspowe

(granaty, oliwiny)

-

grupowe

(beryl)

-

łańcuchowe

(pirokseny np. augit, amfibole np. hornblenda)

- warstwowe

: muskowit (mika biała)

KAl

2

(OH)

2

AlSi

3

O

10

biotyt (mika czarna)

K(MgFe)

3

(F,OH)

2

AlSi

3

O

10

)

-

przestrzenne

:

a) skalenie

: ortoklaz

KAlSi

3

O

8

, albit

NaAlSi

3

O

8

,

anortyt

CaAl

2

Si

2

O

8

Mieszanina izomorficzna albitu i anortytu to

plagioklazy.

Plagioklazy dzielą się na:
plagioklazy kwaśne (przewaga albitu),

plagioklazy

zasadowe (przewaga anortytu), plagioklazy

obojętne (albit i

anortyt w równowadze).

b)

skaleniowce

(zawierają mniej SiO

2

): leucyt, nefelin

Krzemiany wyspowe

Krzemiany grupowe

KRZEMIANY ŁAŃCUCHOWE

KRZEMIANY WARSTWOWE

Krzemiany

przestrzenne

Znaczenie glebotwórcze krzemianów

Spośród krzemianów pierwotnych najważniejsze

znaczenie mają

krzemiany warstwowe i przestrzenne

,

stanowiące w glebach główne źródło

K, Mg, Fe

i innych

składników oraz będące głównym substratem

minerałów

ilastych!!!

Glebotwórcza rola muskowitu i biotytu nie jest

jednakowa. Wynika to z odmiennego składu chemicznego i

różnej odporności na wietrzenie.

Muskowit

ma mało

skomplikowany skład chemiczny i jako minerał trudno

wietrzejący dostarcza podczas wietrzenia tylko niewielkie

ilości potrzebnych roślinom i wypływających na

właściwości gleb pierwiastków. Może przechodzić w

illit

i w

kaolinit

- minerały ilaste odznaczające się

małą

zdolnością sorpcyjną. Natomiast

biotyt

, dzięki

urozmaiconemu składowi chemicznemu (oprócz K

zawiera także Mg i Fe) i małej odporności na wietrzenie

stanowi bardziej obfite źródło składników pokarmowych

dla roślin. Ponadto w procesie wietrzenia biotyt przechodzi

w

wermikulit i montmorylonit

– glinokrzemiany wtórne

o

dużych

zdolnościach sorpcyjnych.

Stąd też glebotwórcza rola biotytu jest wyraźnie

większa.

Krzemiany wtórne

(minerały ilaste) powstają w wyniku

wietrzenia, głownie chemicznego z krzemianów

pierwotnych, głównie z warstwowych i przestrzennych. W

skład budowy przestrzennej krzemianów wtórnych

wchodzą oprócz tetraedrów także i oktaedry. Warstwy

tetra i oktaedrów tworzą pakiety, które oddzielone są od

siebie przestrzenią międzypakietową. Ze względu na

układ warstw wyróżnia się minerały o budowie

pakietowej:

- 1:1 – jedna warstwa oktaedryczna i jedna warstwa

tetraedryczna

- 2:1- dwie warstwy tetraedryczne i jedna oktaedryczna.
Przestrzeń międzypakietowa w typie budowy 1:1 jest

znikoma i „sztywna”, co zdecydowanie ogranicza

powierzchnie wewnętrzną, natomiast w minerałach o

typie budowy 2:1 jest ona duża i „ruchoma”, co

zwielokrotnia powierzchnię wewnętrzną i pojemność

sorpcyjną

oktaedr

oktaed

r

BUDOWA PAKIETOWA 1:1

Przestrzeń miedzypakietowa (wąska i sztywna)

Przestrzeń

międzypakietowa

(szeroka)

Budowa pakietowa 2:1

Minerały ilaste

charakteryzują się następującymi

właściwościami:
- silnym rozdrobnieniem < 2µm
- ładunkami elektrycznymi (dominują ładunki ujemne)
- pojemność sorpcyjną kationów 5-100 cmol(+)/kg
- chłonnością wody (pęcznienie), przy suszeniu –

kurczeniem się,

- dużą lepkością i plastycznością,
- dużą powierzchnią właściwą – 50-800 m2/g (suma

powierzchni

zewnętrznych i wewnętrznych)

Główne grupy minerałów ilastych to:
- grupa smektytu (dawniej montmorylonitu) – budowa

pakietowa 2:1, pojemność sorpcyjna ok. 80-100

cmol(+)/kg,

- grupa illitu – budowa 2:1, pojemność sorpcyjna ok. 40

cmol(+)/kg

- grupa kaolinitu – budowa 1:1, pojemność sorpcyjna

ok. 5-15 cmol(+)/kg

Znaczenie glebotwórcze minerałów ilastych

Najważniejszą właściwością minerałów ilastych jest

ujemny ładunek elektryczny, dzięki któremu wiązane

są, z możliwością wymiany, kationy dostające się do

roztworu glebowego. Wiązanie kationów może

odbywać się zarówno na powierzchni zewnętrznej jak i

wewnętrznej (w przestrzeni miedzypakietowej).

Minerały ilaste wraz z koloidami organicznymi tworzą

kompleks sorpcyjny gleby mający kluczowe znaczenie w

odżywianiu. Mają także istotny wpływ na szereg

właściwości fizycznych. Wpływ ten jest w dużym

stopniu determinowany przez stopień uwilgotnienia

gleby.

W glebach mineralnych Polski w obrębie minerałów

ilastych dominuje illit (ok. 60%) oraz kaolinit (ok. 40%).

Pozostałe minerały ilaste stanowią znikomą część.

MINERAŁY ORGANICZNE (tzw. węglowce)

Minerały organiczne to produkty niepełnego

rozkładu martwych organizmów roślinnych i
zwierzęcych. Należą do nich m.in. bursztyn, ropa
naftowa, asfalt, torf. Z tej klasy jedynie torf ma
znaczenie glebotwórcze, gdyż bardzo często jest
skałą macierzystą gleb hydrogenicznych.

ZNACZENIE GLEBOTWÓRCZE

MINERAŁÓW

PIERWIASTKI RODZIME

Minerały wchodzące w skład tej klasy

nie są

minerałami

skałotwórczymi, a takie składniki jak miedź i siarka mogą
pochodzić z minerałów innych klas. Stąd minerały tej klasy

nie mają

znaczenia glebotwórczego

.

SIARCZKI

Minerały tej klasy nie odgrywają większej roli z

gleboznawczego punktu widzenia. Mogą one dostarczać
podczas wietrzenia pierwiastków zaliczanych do
mikroskładników.

TLENKI I WODOROTLENKI

Tlenki krzemu

Glebotwórcza rola kwarcu jest

ogromna.

Udział kwarcu w

skałach macierzystych gleb mineralnych przekracza często
90% Ze względu na dużą odporność na wietrzenie rola
kwarcu sprowadza się do tworzenia swoistego „szkieletu”
gleb. Kształtuje on środowisko fizyczne dla korzeni roślin.
Znajduje to swoje odbicie w kształtowaniu właściwości
fizykomechanicznych, a konsekwencji także wodnych gleby.

TLENKI I WODOROTLENKI ŻELAZA

Tlenki i wodorotlenki żelaza stanowią kilka, kilkanaście

procent masy glebowej. W wierzchnich, napowietrzonych
poziomach gleb występują wysoko utlenione związki tego
pierwiastka. Nadają one glebie brunatne, rdzawo-żółte
zabarwienie. Z kolei w warunkach nadmiernego
uwilgotnienia, które ogranicza dostęp tlenu, zachodzi
zjawisko redukcji żelaza (Fe

+3

Fe

+2

). W procesie

tym dochodzi do zmiany barwy, bowiem związki żelaza
dwuwartościowego w środowisku obojętnym i zasadowym
mają zabarwienie zielonkawe i niebiekskawe.

TLENKI GLINU

Jony tego pierwiastka, które częściowo mogą
pochodzić z wietrzenia glinokrzemianów, mają bezpośredni

wpływ na

zakwaszenie gleby. Przypisuje się im również właściwości

toksyczne w

stosunku do korzeni.

SOLE KWASÓW TLENOWYCH

AZOTANY

Minerały te nie mają znaczenia glebotwórczego

SIARCZANY

Spośród ogromnej liczby siarczanów tylko gips odgrywa

rolę

glebotwórczą. Jego pokłady występujące na powierzchni

Ziemi są

skałami macierzystymi specyficznych gleb tzw. rędzin

gipsowych

występujących w okolicach Buska. Kainit to nawóz K-Mg,
natomiast gips jest powszechnie stosowany do

obniżania

odczynu w glebach alkalicznych o pH powyżej 8,5.

WĘGLANY

Kalcyt jest podstawowym minerałem skał węglanowych

(wapienie, kreda, margle), które są skalami macierzystymi
rędzin kredowych. Minerał ten swoją obecnością wpływa
na szereg właściwości fizycznych i chemicznych gleb jak na
przykład strukturę i odczyn. Tym samym modyfikuje on
proces glebotwórczy i warunki ekologiczne. Wymienione
wyżej minerały to nawozy (Ca-Mg, Ca lub Mg), które
wpływają na zwiększenie pH gleby, a więc zmniejszenie
kwasowości

FOSFORANY

Rola glebotwórcza fosforanów polega na dostarczaniu

roślinom fosforu. Ponadto z apatytów produkuje się
większość nawozów fosforowych, a wiwianit jest
rozpowszechniony w rudach darniowych i torfowiskach.

KRZEMIANY PIERWOTYNE

Znaczenie glebotwórcze krzemianów pierwotnych jest

ogromne, mimo iż stanowią tylko kilka, kilkanaście procent
masy glebowej. Krzemiany pierwotne są źródłem mikro mi
makroelementów. Z krzemianów pierwotnych, a przede
wszystkim z warstwowych i przestrzennych powstają w
wyniku wietrzenia minerały ilaste.

MINERAŁY ILASTE

Minerały ilaste w dużym stopniu kształtują właściwości
fizykomechaniczne gleby, a zarazem właściwości wodne. Są
jednym z głównych składników kompleksu sorpcyjnego gleb
mineralnych. Zatem ich znaczenie glebotwórcze jest
ogromne.

KWARC

limonit

kaolinit

montmorylonit

illit