Jarðfræði 1B Steind – mineral

Náttúrulegt, einslett, fast efni með ákveðna efnasasentingu og skipulega röðun frumeinda. Yfirleitt myndað í ólífrænum ferlum.

Eðliseiginleikar steinda Útlit

Kristalform Euhedral – eingöngu kristalfletir Subhedral – bæði kristalfletir og ekki kristalfletir Anhedral – engir kristalfletir Prismatic, cubic, ... Gegnumvöxtur, tvíburar, “stiations”

Habit (vaxtarvenja) Acicular (nálar) Capillary, filiform (hár og þræðir) Dladed (hnífsblöð) Dendritic (plöntulegt, greinótt) Reticulated (grindur) Divergent, radiated (geislótt – nálar sem vaxa út frá einhverjum punkti) Drusy (sykrað – korn á einhverjum fleti) Columnar (stönglótt) Fibrous (þráðótt) Globular (kúlulaga):

Botryoidal (vínber) Reniform (nýrnalaga) Mammilary (brjóstalaga) Colloform (kúlur úr geislóttu efni)

Foliated (flögótt) Lamellar, tabular (plötulaga – stærri og þykkari flögur) Plumose (vöndur – fjaðrir, blóm) Granular (kornótt) Stalactitic – stalagmitic (dropasteinar) Concentric (sammiðja) Písolític (baunir) Oolític (hrogn) Banded (röndótt útlit) Massive (formlaust) Amygdaloidal (möndlur – oft holufyllingar) Geode (holur í steinum sem eru næstum fylltar af flottum kristöllum) Concretion (holufylling sem kemur í staðin fyrir bergið)

Gljái (luster)

Magn og eðli endurspeglunar Háð tegund atómbindinga o.fl. Málmgljái (metallic)

Ógegnsætt Málmar, súlfíð, súlfósölt, glópagull.

Ekki málmgljái (non-metallic) Gegnsætt eða hálfgegnsætt Öll önnur efni. Nokkrar undirtegundir:

Adamantine – þung efni, gegnsæ, demantur Resinous – kvoðugljái, harpix Vitreous – glergljái Skelplötugljái (pearly) – í lagskiptum steindum, perlur, skeljar (að

innan) Silkigljái – þráðóttar steindir (eins og gljáði af silki) Fitugljáði (greasy) Ópalgljái

Litur

Er varasamur eðliseiginleiki til að greina steindir. Gleypa sumar bylgjulengdir, endurkasta öðrum. Litmiðjur – aukafrumeind

Aukafrumeind inn í kristalnum sem á ekki að vera þar. Snefilefni, t.d. Cr3+ fyrir Al3+ í rúbínum (rautt) og í emerald (grænt) Sveigja eða galli í kristalgrind. Lausar rafeindir í holum, þar sem einhverja anjónina vantar.

Sumar steindir geta verið allaveganna á litinn. Litur getur verið mjög breytilegur og farið eftir óhreinindum.

Yfirleitt ekki góður til að greiningar. NOTIST VARLEGA!

Sumar steindir eru samt alltaf eins á litinn (brennisteinn og fl.) Striklitur:

Á möttu postulíni Duftlitur Eins og að strjúka krít eftir töflu og blýant eftir blaði Gott til greiningar á mjúkum og frekar mjúkum steindum. Aðallega gagnlegt á steindum sem hafa málmgljáa (súlfíð, dökkar steindir) Þær sem hafa ekki málmgljáa – hafa oftast hvítt strik.

Sjálflýsing (luminescence)

Þegar orka er dælt inn í steindina þannig að hún lýsir. Flúorescens:

Flúorít (CaF2), Scheelít (CaWO4), Willemít, úransteindir, sumir demantar og sumt kalsít.

Útfjólublátt ljós (eða röntgen, hitun, rafeindageislar) er beint að þeim og þeir lýsa.

Hætta að lýsa um leið og orkugjafinn slokknar. Fosfórescens:

Þetta er eins og flúorescens, nema þetta heldur áfram að lýsa. Sjónvörp og tölvuskjáir.

Kleyfni (cleavage)

Fylgir eftir ákveðnum kristalflötum Miller stuðlar Fullkomin kleyfni – brotnar næstum sjálfkrafa í örþunnar flögur (glimmer) Mjög góð kleyfni – slær létt á með hamri, klofnar, t.d. kalsít. Góð kleyfni – t.d. pýroxen. Ófullkomin – töluvert að hafa fyrir því að kljúfa, t.d. apatít.

Hlutun (parting)

Ákveðnir fletir, ekki óendanlega marga möguleika. T.d. vegna tvíburunar.

Brotsár (fracture)

Conchoidal brotsár – brot í þykku gleri,eins og t.d. hrafntinna. Kvars og olivín – óreglulegt brotsár.

Harka

Rispunarharka H Raðað upp á ákveðinn skala: Moh’s skali:

1. Kalk 2. Gifs (hægt að klóra með nögl) 3. Kalsít 4. Flúorít 5. Apatít 6. Ortóklas 7. Kvars 8. Tópas 9. Kórúnd (súrál, áloxíð eða rúbín og safír) 10. Demantur

Eftirfarandi sem hægt er að hafa til taks í sambandi við listann: Fingurnögl: > 2 (2,2) Vasahnífur (stál): ~6 (5 - 6 ½) Rúðugler: ~ 5 ½

Hlutur þarf að vera u.þ.b. 1,2 sinnum harðari til að rispa. Þessi skali er ekki bein mæling á hörku. Á Moh’s skala eru steindirnar 1,6 – 2 sinnum harðari fyrir hvert þrep. Frumefni eru yfirleitt mjúkt, nema demantur, platína og járn. Súlfíð eru frekar mjúk, nema járnkís (glópagull) Halíð (sölt) eru öll tiltölulega mjúk. Oxíð eru hörð Hýdroxíð eru mjúk. Karbónöt og súlföt (kalsít og gifs) eru frekar mjúk. Fosföt eru miðlungshörð. Síliköt eru yfirleitt hörð, nema vötnuð síliköt.

Þetta stjórnast yfirleitt af tengjunum sem eru á milli frumefnanna. Mótanleiki (tenacity)

Mótanleiki, silfur og fleira er hægt að móta, svignar til. T.d. kopar.

Flestar steindir eru stökkar. Eðlisþyngd

Er yfirleitt mæld sem g/cm3 Vatn er 1 g/cm3 við 4°C.

Eðlisþyngd er háð samsetningu og formi Specific gravity G

Miðað við vatn við 4°C. Dæmi:

Al2SiO5 getur myndað mjög ólíkar steindir: a) andalúsít, b) sillimanít og c) kýanít, eðlisþyngdirnar eru a) 3,15, b) 3,25 og c) 3,6

Ólivín myndar Forsterit Mg2SiO4 með eðlisþyngd 3,22 og Fayalít Fe2SiO4 með eðlisþyngd 4,39.

Mat eðlisþyngdar Hversu þyng virkar steindin Kvars, feldspöt, kalsít með eðlisþyngd á bilinu 1,65-1,75� venjulegt grjót Járnkís er með eðlisþyngd 5,0 � venjuleg málmsteind. Fe og frumefni með hærra Z (í lotukerfi) eru þung Dökkar steindir eru oft þungar Ljósar steindir eru oft léttar. Mikilvægar undantekningar eru á þessu.

T.d. grafít, svart, en er létt. (2,23) T.d. barít, ljós, en er þungt (4,5)

Mæling eðlisþyngdar

Vigtun í lofti og í vatni, þá er hægt að finna eðlisþyngdina:

l

l v

ÞG

Þ Þ=

−

Vigta í þungum vökvum, t.d. brómóform (2,89) og acetón (0,79) bætt svo út í til að athuga hve þungir kristallanir eru. einnig notað til að skilja steindir að.

Sýruleysni

Sum karbónöt (kalsít, aragónít) freyða í veikri saltsýru. CaCO3 + HCl � CaO + CO2 og CO2 er freyði dótið

Rafmögnun

Piezolectricity Ef maður breytir ákveðnum þrýstingi á ákveðnar steindir, þá mynda þær

rafsvið. Kvars Notað í úr (resonans), þrýstimæla og fleira.

Pyroelectricity Við hitun mynda ákveðnar steindir rafsvið Túrmalín

Segulmögnun

Diamagnetic Segulsviðið ballanserað, dregst ekki að segli.

Paramagnetic Ekki alveg ballanserað, dregst að segli. Halda ekki segulmögnun, en dragast að segli. Algengt í málmum og steindum sem innihalda járn (Fe, Mn, Ti, Cr)

Mikið notað, sem og eðlisþyngd, til að greina steindir og skilja að. Ferrómagnetic

Er sterkara en paramagnetic og heldur segulmögnun T.d. járn.

Ferrímagnetic Varanlegt segulsvið. T.d. magnetít (seguljárn/segulstál), segulkís, hematít, ilmenít.

Geislavirkni

U, Th � alfa, beta, gamma Röð óstöðugra samsæta Endar í stöðugri samsætu af Pb. Geta skemmt kristalstrúktúr � metamict Jarðfræðilegur tímaskali og aldursgreining

Framleiðir hita � innri hiti jarðar. Kristalefnafræði

Steind: Samsetning (tekið núna) Form

Algengustu efni í jörð

Algengustu efni í jörð Fe 34,63 wt % (waight persent) O 29,53 wt % Si 15,2 Mg 12,7 Ni 2,39 S 1,93 Ca 1,13 Al 1,09 0,1-1 wt%

Na, K, Cr, Co, Mn, P, Ti. Algengustu efnin í skorpunni eru:

O 46,6 wt % Si 27,72 Al 8,13 Fe 5,0 Ca 3,63 Na 2,83 K 2,59 Mg 2,09 0,1-1 wt %

Ti, P, Mn, H. Atóm prósentur (atom %)

O > 60% Rúmmáls prósentur (vol %)

O = 94 % Bergmyndandi steindir (rock-forming minerals)

Síliköt Oxíð Karbónöt

Námusteindir (ore minerals) Námur – sjaldgæf efni.

Frumeindin

Bls. 54 – myndir.

Hægt að nota þetta til að segja til um hve mikla tilhneigingu frumefnin hafa við að taka til sín rafeind.

Kallað Elektrónegativití (Pauling) Katjónir

Na+ og K+ Mg2+, Ca2+, Fe2+, Mn2+ Al3+, Fe3+, Mn3+ Si4+, Ti4+, C4+ P5+ og S6+ (S2–)

Anjónir O2- (SiO4)

4– (PO4)

3– (OH) – (CO3)

2– (SO4)

2– Tengi

Jónísk tengi Þegar efni tekur rafeindir – er ekki stefnuvirk getur verið í hvaða stefnu

sem er Kóvalenttengi (samgild tengi)

Þegar efni deilir rafeindum – eru mjög stefnuvirkt og fara í ákveðna stefnu, t.d. kolefni

Málmtengi Lausar rafeindir í sér - veik tenging

Van der Waals verða til vegna skautunar, mólikúl án hleðslu geta tengst, engin hleðsla.

Vetnistengi það eru ekki frumeindir sem skautast heldur mólikúl mjög svipað Van de

Waals. Meiri plúshleðsla örðum megin og en mínus hinu megin. Efstu tvö eru sterkustu tengin. Jónísku tengin eru ekki stefnanleg, þau eru gerð bara eins og hentar best. Samgildu tengin eru hins vegar mjög stefnuleg. Málmtengin: lausar rafeindir kasta frá sér ljósi og mynda málmglampa. Van der Waals eru þegar skautun verður (sjá mynd í bók). Miklu veikari tengi. Vetnistengi halda meðal annars ís saman. Meiri plúshleðsla er þeim megin

sem vetnisatómin eru í vatnsmólikúlinu, og svo meiri mínushleðsla hinumegin. Þetta er notað til að tengja mörg saman.

Flest tengi sem hafa eiginleika sem tengist sínu eigin tengi. Algengust tengin eru jónísku og kóvalent tengin. Það er hægt að reikna út hvort þetta er jónísk eða kóvalent tengi.

Ef 3 > þá er það jónísk tengi ef þau eru <3 þá eru þau kóvalent tengi. Tengjastyrkurinn þá eru jónísk sterk, kóvalent mjög sterk, málm verulega

sterk, Van der Waals veik.

Efni með jónísk tengi eru t.d. halít, NaCl, Calcite Kóvalent eru t.d. demantur, ZnS, Málmtengi eru t.d. kopar, gull, silfur, Van der Waals eru t.d. lífræn efni, grafít,

Skoða töflu 4.10 í bók. Ljósfræði kristallana Ljós

Það er oftast talað um ljós sem rafsegulbylgjur, tíðnir, sýnilegt ljós o.fl. Einnig talað um ljóseindir

Bylgjulengd: λ(nm) – litir : sýnilegir litir fara eftir bylgjulengdinni Útslag: a eða A : mælikvarði fyrir styrkleika ljóssins Hraði (ljóshraði) : V (m/s) Tíðni: v ( Hz, s-1) = 1/T (tíðnin er föst, þ.e. breytist ekki) v* λ = V ( tíðni,

bylgjulengd = hraði) Tíðni: (v) breytist ekki hraði > v1 / v2 = λ1 / λ2 < bylgjulengd

Bylgjuhreyfing

Geisli (ray) Wavefront (bylgjufrontur): flötur þar sem allar bylgjurnar eru í fasa. Nálægt því

að vera hornrétt á bylgjuna. Wave normal: hornrétt á wavefront, sýnir betur stefna bylgjunnar. Ekki sama

og geisli. Fasahringur – fasa horn

Lýsir því hvar bylgjan (eða útslag hennar) er á ákveðnum tíma (þ.e. hvaða fasa hún er)

Ljóshraði

Í lofttæmi u.þ.b. 3*105 km/s E= mc2 c: ljóshraði í lofttæmi Í lofttæmi (1 atm) : örlítið hægri (0,9997 * c) Í föstu efni: mun hægar ( hægir mismikið eftir efnum)

Ljós fer úr einu efni í annað

1. Speglun : ljósið endurkastast undir sama hornið og það kemur að efninu 2. Ljósbrot: ljósið fer að hluta í gegnum efnið en breytir um stefnu

Ljósbrotstuðull (refractive index)

N = Va / Vs - ljósbrotstuðll = ljóshraði í lofti / ljóshraði í efni Mikilvæg mælieining Demantur n: 2,42 ( er með mjög háan ljósbrotstuðul) Albít n: 1,53 Ákvöðrun ljósbrotsstuðuls:

Critical angle ( kritíska hornið) : tímafrek aðferð Immersion (ljósbrotsvökvar)

Beekers lína

minnka ljósop [ljósop smásjárinnar haft eins lítið og mögulegt er] Lækka borð (sýni tekið úr fókus) > lína fer yfir efni með hærra n

Ris (relief)

↑ n (ljósbrotsstuðull) ↑ ris [þeim mun greinilegri er steindin] Myndast landslag í steindinni – hæðir , hólar, dalir

Dispersion ( mismunandi ljósbrot fyrir mismunandi λ )

Gleypni (absorption) : steindin getur gleypt í sig ákveðnar bylgjulengdir þ.a.l. kemur í ljós ákv . litur

Ísótróp:

Sami hraði í allar áttir “og n” [gös,vökvar,gler,myndlaus efni,steindir í teningskerfi]

Anisötróp: Mismunandi hraði í mismunandi áttir Mismunandi n í mismunandi áttir

Silfurberg (Iceland spar) – Helgustaðanáma

Ordinary geisli O Extraordinary geisli ∑

Skautun ljóss

Speglun Tvöfalt ljósbrot- fyrstu skautunar fylltanir sem vory búnir til. Kallast nicol

prisma - silfurberg Gleypni – notað til að búa til polaroid - plast með kristöllum

Indíkatrix: n= radíus

Teningskerfi – ísótróp – kúla Ferhyrnda kerfi – anísótróp – ellipsoíð Sexhyrnda kerfið – sama og ferhyrnda kerfið ∑ > ω = optískt pósitíft t.d. kvars ∑ < ω = optískt negatíft t.d. kalsít Optískur ás – hornrétt á hringlaga snið

Slokknun

90°C bili þá slökknar , 4 sinnum á hring Tvíbrot

Geislinn brotnar upp í tvo geisla en sameinast svo saman aftur seinna. Kallast tvíbrotslitur.

Tvíbrotslitur: er háður nokkrum atriðum Tvíbrot Snið Þykkt – eftir því sem þykkara því mun meiri munur

Newtons litaskali

Radíus

Frumeindaradíus Málmaradíus Jónaradíus

Þéttpökkun (close packing)

Hexagonal þéttpökkun (ABAB...) T.d. Mn, Zn, Ca.

Teningsþéttpökkun T.d. Cu, Ag, Au.

Innmiðjuð tenings pökkun T.d. Fe, Cr, Ba.

Sem dæmi um þetta: Ef við setjum súrefni sem þéttpakkaða anjón. Þá er hægt að láta katjónir í holur á milli.

Tengjatölur

Coordination numbers [CN] Voids – sites = holur – pláss Það er hægt að skýra þær eftir tengjatölum:

Skoða lista í bók bls. 73. Ef katjónin hefur t.d. tengjatölu 12, getur katjónin, í holunni á milli þessara

tólf anjóna, orðið jafn stór og anjónin, eða stærri. CN: Form: R/R (radíushlutfall) Dæmi:

2 Lína < 9,15

3 Þríhyrningur < 0,2 C4+

4 Ferflötungur 0,2 – 0,4 Al3+ Si4+ P5+ S6+ 6 Áttflötungur 0,4 – 0,7 Mn2+ Fe2+ Mg2+ Fe3+ Ti4+

Al3+

8 Teningur 0,7 – 1 Na+ Ca2+ 12 Þéttpökkun ~ 1 K+

Tengjatalan 4 er algeng í steindum Tengjatalan 6 er líka frekar algeng. Katjónirnar fylgja mjög vel þessum radíushlutföllum, litlar katjónir fara ekki í of

stór pláss. Skoða töflu 3.12 blaðsíðu 74. Skoða geisladiskinn – þrívíddarmyndir af þessum strúktúrum.

Reglur Paulings

Fimm reglur hvernig frumefnum er pakkað saman í steindir: 1. Anjónir mynda margflötung um hverja katjón, fjarlægðin ræðst af

summu jónaradíusa og af tengjatölunni. 2. Samanlagður tengjastyrkur milli anjónar og nærliggjandi katjóna er jöfn

hleðslu anjónar. (skoða bls. 77)

• Tengjastyrkur er Z

C.N

• Tengi < ½ af hleðslu – isodesmic ♦ Önnur tengi geta verið jöfn sterk.

• Tengi > ½ af hleðslu – anisodesmic. ♦ Anjónamólikúl, önnur tengi veikari.

• Tengi = ½ af hleðslu – mesodesmic ♦ Fjölliðun – helsta dæmið er SiO4

3. Sameiginlegar brúnir og fletir tveggja anjóna margflötunga, minnka stöðugleika kristalbyggingar. • Bls. 78 – mynd: a) er algengast, b) sjaldgæf, c) sést aldrei, d)

algeng, e) tiltölulega algeng og f) er sjaldgæf. 4. Sameiginlegar brúnir og fletir tveggja anjóna margflötunga, minnka

stöðugleika kristalbyggingar og margflötungar verða aflaga.

5. Yfirleitt fáar gerðir plássa í kristal. Ef efnasamsetning er flókin, deila mismunandi frumefni samskonar plássum.

Structural formula

Til dæmis: Ólivín: M2SiO4 (M=Fe2+ eða Mg2+)[6] Granat: A3B2Si3O12 (A=Ca, Mn, Fe2+, Mg)[8] (B=Al, Fe3+, Cr)[6] Almandín: Fe3

2+Al2Si3O12 Samform (ísomorphism)

Sama kristalbygging, mismunandi frumeindir. Dæmi: Uraninít UO2 og Flúorít CaF2

Fastar lausnir (solid solution)

Er í föstum efnum. Tilviljanakennd dreifing frumeinda/jóna á samskonar pláss.

Ólivín M2SiO4 er hópur tveggja steinda: Fosterít Mg2SiO4 Fayalít Fe2SiO4

Einnig hægt að skrifa ólivín sem (Mg, Fe)2SiO4

Staðgengni (substitution)

Ákveðin hola / pláss � jónir með svipaða stærð og hleðslu. Stjórnast af:

Stærð Hleðslu Hitastig

Substitutional solid solution, t.d. Mg2+ ↔ Fe2+ Interstitial solid solution, t.d. □ + Si4+ ↔ Al3+ + R+ Omission solid solution, t.d. K+ + K+ ↔ Pb2+ + □

□ = tómt pláss. Dæmi:

Kalsít hópur MCO3 (M = Ca, Fe2+, Mg, Mn) Dólómít Ca0,5Mg0,5CO3 Ankerít Ca0,5Fe0,5CO3

Pýroxen hópur: M2Si2O6 (M = Fe, Mg) ABSi2O6 Ca(Mg, Fe)Si2O6

} endmembers

Tengd staðgengni (coupled supstit.)

Al3+ ↔ Si4+ [4] (ál sett inn í stað kísil) Al3+ ↔ Mg2+ [6] (ál sett inn í stað magnesíum)

Þetta er kallað Tschermaks staðgengni. Er einnig í pýroxen, amfíból, bíótít.

Ca2+ ↔ Na+ [8] Al3+ ↔ Si4+ [4]

Hornklofi þýðir tengjatala, s.s. hér að ofan tengjatala 8 og 4. Plagíóklas:

Albít – NaAlSi3O8 Anortít – CaAl2Si2O8 Almenn formúla: (Na1–xCax)

[8](Al1+xSi3–x)[4]O8

Segulkís (pyrrhotite) Fe1–xS 3 Fe2+ ↔ 2 Fe3+ + □

Afblöndun (exolution)

Kólnun � hröð Þá fer steind hratt niður á lágt hitastig, hefur ekki tækifæri til að umraða

sér, óbreytt. Kólnun � hægari

Partial ordering, er steindin í enhvern tíma heit, hefur möguleika á að umraða katjónunum og kemur þ.a.l. meira skipulag á hlutina.

Kólnun � enn hægar Full ordering, enn meiri tíma til að skipuleggja katjónum betur.

Kólnun � mjög hæg Afblöndun, þá koma fram tvær nýjar steindir í rauninni, í staðin sem var

fyrir, eða nýjar steindir myndast, oft sem lamellap. Samsetningarlínurit

Lína, t.d. ólivín Fo – Fa Ólicín Fo68

2D (xy) tvenns konar staðgengni T.d. bíótít

x: Tchermaks y: Fe-Mg

Þríhyrningar T.d. Ca-Fe-Mg í pýroxeni.

Fjölform (polymorphism)

Sama samsetning mismunandi bygging. Oftast háð T & P við myndun

T.d. C grafít – demantur SiO2

CaCO3 kalsít-aragónít Graf – SJÁ HJÁ EINHVERJUM

Al2SiO5 Graf – sjá hjá EINHVERJUM

H2O – steind líka (frosið þá) ísI , ísII , ísIII , ísV , ísVI , ísVII ----------- p ---------------�

Displacive transformation T.d. hákvars – lágkvars Þarf ekki að rjúfa tengi, eða mynda ný. Gerist auðveldlega.

Reconstructive transformation T.d. cristóbalít – tridymít – kvars. Þarf að rjúfa tengi og mynda ný. GRAF – SJá hjá EINHVERJUM

Order – disorder transformation T.d. KAlSi3O8 800° Sanidín – disordered 550° Ortóklas – partly ordered Míkróklín – fully ordered

Kristallafræði

Kristalvöxtur: Kristallinn vex mishratt í mismunandi áttir � ákveðið form. Hann vex

hægast ef hann er upp í loftið en hraðar hinsegin. Samhverfa:

Til að lýsa kristalformunum kallast samhverfa (simmetry) Samhverfa þýðir að ákveðin form verða endurtekin � mótíf, endurtekið. Án færslu (punktasamhvefa)

Með færslu (rúmsamhverfa)

Kristalgrind

Grind (lattice): röð punkta í með eins umhverfi í sömu stefnu

Grindareining (unit cell): minnsta eining sem lýsir kristal þegar hún er endurtekin í 3D

lattice parameters stærð og lögun grindareiningar

a,b,c. α,β,γ.

Bravais – grindur 14 gundvallargerðir af þrívíddargrindum

A. Frumstæðar (primitive) P , aðeins grindarpunkta á hornunum. Sjö tegundir af þessum 14.

B. Innmiðjaðar (body-centred) I , einnig grindarpunktur í miðju Samhverfuþættir

Simmetry elements án færslu

1. snúnigsás rotation axis (1), 2, 3, 4, 6 (díad, triad, tetrad, hekad) 2. spegilflötur (mirror plane) – myndar spegilmynd. 3. Miðja (centre of symmetry) 4. Hverfiás (inversion axis – rotoinversion)

a. 1 2 3 4 6 b. Speglast út frá miðjunni út í öll horn. Hægt er að hafa hverifás 1

ás (3 + c), hverfi 4 ás og hverfi 6 ás (6 + m) (sett er strik fyrir ofan tölurnar). Þetta kallast inversion diad o.s.frv. samsett úr snúningsás og miðju.

Kristalkerfin 6

14 Bravais grindur, þar af 7 grundvallargerðir 6 (7) kristalkerfi eftir ytri samhverfuþáttur.

Kerfi Samhverfuþættir Lágmark Mynd

Tenings- (isometric) 3A4, 4A3, 6A2, 9P, C 4A3

Ferhyrnda- (tetragonal)

1A4, 4A2, 5P, C 1A4

Sexhyrnda (hexagonal) 1A6, 6A2, 7P, C 1A6

(Þríhyrnda- (trigonal rhombohedral)) 1A3, 3A2, 3P, C 1A3

Tígul- (orthorhombic) 3A2, 3P, C 3A2 eða 3P

Einhalla- (monoclinic) 1A3, 1P, C 1A2 eða 1P

Þríhalla- (triclinic) C –

Yfirleitt hafa kristallar alla samhverfuþætti kerfisins � holosymmetric. Suma kristalla vantar einhverja þætti, en hafa þá fleiri samhverfuþætti en

næsta kerfi. 32 samhverfuflokkar 32 kristalflokkar (point groups)

Hvolfvörpun

Spherical projection Sterographic projection

Póll flatar

Lína hornrétt á flötinn. Sker hvolfið í punkti.

Hornsöm

Sýnir vel samhverfur Wulff’s net:

Stórhringur – dæmi: lengdarbaugur á jörðinni. Smáhringur – dæmi: allir beiddarbaugar á jörðinni fyrir utan miðbaug.

Lýsing Kristalla

Tvö lögmál; Staðfesta flatahornsins (law of consistency of interfacial angle). Í

mismunandi kristöllum af sömu steind er hornið milli samsvarandi flata alltaf eins.

Goniometry – goniometev. Skurðpunktur flatar við kristalás er ævinlega margfeldi af heilli tölu.

Ásahlutfall (axial ratio) – t.d. (0,75:1:1,5), hlutföllin milli a,b,c, ráða stærð hornanna.

Kristalásar og nöfn flata Einn flötur merktur inn (í hvolfvörpun) Samhverfuþættir „búa til” aðra fleti sem saman mynda form Kristalásar Samkvæmt hefð Yfirleitt samsíða grindareiningu x, y, z (u) a, b, c Miller stuðlar Hvar ákveðinn flötur sker kristalásana x, y, z – kristalásar a, b, c – stærð grindareininga h, k, l – Miller stuðlar � {h sker x-ás; k sker y-ás; l sker z-ás}

Neikvæðir skurðpunktar ( )0 2 1

... ↑ Sexhyrnda (+þríhyrnda) kerfið hefur 4 ása ásar x y u z

stuðlar h k i l

. (1 2 0)

h + k = i

Ásar x y u z Stuðlar h k i l

( )1 1 2 0

H + k = –i Kristallaform

T.d. {111} er í ferhyrnda kerfinu og er =

( ) ( )( )( )( )( )( )( )1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

T.d. {110} er ( ) ( )( )( )= 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0

Nafngiftir

Einstök form Flötur hornrétt á samhverfuás.

T.d. {100} í teningskerfi Sérstök form

Flötur hornrétt á spegil {h 0 l} eða {h l l} Almenn form (general form)

Sýna alla samhverfuþætti Flestir mögulegir fletir, {h k l} Opin form

Pedion Pinakoid Dome Prism Pyramid

Lokuð form Kúbísk form (Teningskerfi) Dipyramid (ferhyrningskerfi, Tígulkerfi, Sexhyrningskerfi) Disphenoid (ferhyrningskerfi, tígulkerfi) Skátening (Rhombohedron) (þríhyrndakerfi) Scalenohedron (þríhyrndakerfi) Trapezohedron (Ferhyrndakerfi, Sexhyrndakerfi)

Belti

Fletir liggja í belti ef pólar þeirra mynda flöt Póll þess flatar er beltisás

[U V W] Beltisstuðlar [U V W]

(h1 k1 l1) (h2 k2 l2) h1 k1 l1 h1 k1 l1 U = (k1 * l2 – l1 * k2) V = (l1 * h2 – h1 * l2) h2 k2 l2 h2 k2 l2 W = (h1* k2 – k1 * h2)

Tígulkerfi (Orthorhombic)

2/m 2/m 2/m (mmm) Rhombic diþyramídal 20% af öllum steindum

Ólivín, enstatít, barít, anhydrít, aragónít, brennisteinn, götheít. mm2 - Rhombic pyramidal

sjaldgæft. 222 – Rhombic disphenoidal

Sjaldgæft. Ferhyrndakerfið (tetragonal)

4/m 2/m 2/m (4/mmm) Ditetragonal dipyramídal. 12% af öllum steindum

Zirkón, apófyllít, rutít. 42 m - Tetragonal scalenohedral

Koparkís. 4mm - Ditetragonal pyramidal

Mjög sjaldgæft. 422 - Tetrag. Trapezohedral

Mjög sjaldgæft. 4/m - Tetrag. Dipyramidal

Mjög sjaldgæft. 4 - Tetrag. Disphenoidal

Mjög sjaldgæft. 4 - Tetrag. Pyramidal.

Mjög sjaldgæft. Sexhyrndakerfi (hexagonal)

6/m 2/m 2/m (6/mmm) 19% af þekktum steindum.

T.d. segulkís, beryl. Dihexagonal dipyramidal. 6m2 – Ditrigonal dipyramidal.

Sjaldgæft. 6mm – Dihexagonal dipyramidal.

Sjaldgæft. 622 – Hexagonal trapezohedral

Há-kvars Kalsilít.

6/m – Hexagonal dipyramidal Apatít

6 – Trigonal dipyramidal – ekki þekkt Engine steind hefur fundist í þessum flokki.

6 – Hexagonal pyramidal Nefelín, ekki margar aðrar.

32/m – Hexagonal-scalenohedral Kalsít, síderít, hemstít, kabasít, kórund.

3m – Ditrigonal pyramidal Túrmalín,.

32 – Trigonal trapezohedral Lág-kvars.

3 – Trigonal Pyramidal Mjög sjaldgæf.

3 – Trigonal pyramidal Mjög sjaldgæf.

Teningskerfi (isometric)

4/m 3 2/m (m3m) 26% allra steinda.

Gull, silfur, kopar, demantur, halít, flúorít, granat, blýglans, magnetít, analsím og leucít.

Hexoctahedral. 4 3m – Hextetrahedral 432 – Gyroidal

Ekki þekkt. 2/m 3 - Dipbloid

Járnkís 23 – Tetartoidal

Sjaldgæft. Þríhalla kerfi (2%)

. 1 – Pinacoidal

plagíóklas míkróklín

1 – Pedial mjög sjaldgæfir

Einhalla kerfi (21%)

2/m – Prismatic ortóklas, sanidín, ágít, hornblendi, bíótít, múskóvít, epidót, gifs, segulkís,

heulandít, skólesít, stilbít m – Domatic

sjaldgæfir 2 – Sphenoidal

sjaldgæfir Samhverfa með færslu og rúmhópar

Innri samhverfuþættir sjást ekki í kristalformi. En koma fram við XRD

Innri samhverfuþættir eru þrennskonar: Færsla (translation) Skrúfuás (screw axis)

Snúningsás + færsla eftir ásnum • 2,3,4,6

Virkar eins og snúningsás í kristalformi. • T.d. 3t : t = færslu eftir ás.

Hnikflötur (glide plane) Speglun + færsla samsíða planinu Virkar eins og spegilfl. Í kristalformi.

Rúmhópar (space groups) 230 mismunandi blöndur af samhverfuþáttum og grindareiningum. C 2/c � C-flatarmiðjuð grind og tvíás hornrítt á c-hnikflöt. Einhalla 2/m

Formleg lýsing steindar

Stærð og horn grindareiningar (a,b,c) (alfa, beta, gamma) Rúmhópur Efnafromúla Z, fjöldi formúlueininga í grindarein. Hnit (innan grindarein.) hverrar frumeindar í formúlunni.

Aukaform (supplementary form)

Eins form en snúa öðruvísi Almenn form, háð því hvar fyrsti flötur er settur

+ eða – Hendni (enantiomorphy)

Eins form, en eru hægri handar eða vinstri handar. Aðeins þar sem engin spegilplön eru Skrúfuásar

Tvíburun

Kristall getur haft tvo eða fleiri hluta, þar sem einn hluti hefur öfugt form miðað við næsta

(Horn sem snúa inn í kristal benda til tvíburunar) Tvíburaregla [lýsir ákveðinni tvíburun]

Tvíburaflötur (ekki „spegilflötur”)

Tvíburaás ekki 2, 4, 6, heldur 3 eða x, y, z

Samsetningarflötur {sá flötur þar sem tvíburar mætast}

Snertitvíburar (contact twins) Samvaxnir tvíburar (interpenetrant twins)

Endurtekin tvíburun fjölburar lamellae

Hvers vegna tvíburun? Vaxtartvíburun Transformation twinning (fjölform) Deformation twinning

Indikatrix n = radíus Optískur ás:

Teningskerfi: pós ω < ε’ < ε ísótróp – kúla

Ferhyrndakerfi anísótróp – ellipsoid

(ílöng kúla) Sexhyrndakerfi

anísótróp – ellipsoid ε > ω � opt. pósitíft ε > ω � opt. negatíft

Einaása indikatrix:

Einása indikatrix

Tígulkerfi anísótróp – þríása ellipsoid

Einhalla kerfi anísótróp – � tvíása indikatrix

Þríhalla kerfi anísótróp – � tvíása indikatrix

Tvíása indikatrix

α < β < γ ---> sjá myndir 7.28 og 7.23 Tveir opt. ásar

Í α γ – fletinum Liggja simmetríst. Kallast optískur ásaflötur.

β = optísk-normalflötur. Optískt ásahorn 2V

optískur ásaflötur Gleiða ásahorn (obtuse bisectrix)

>90° Þrönga ásahorn (acute bisectrix)

<90° = γ � optískt pósitíft = α � optískt negatíft

Sjá myndir:

β γ

α β

� þessar tvær geta haft eins tvíbrot γ γ'

α α'

Hefur hæst tvíbrot ekki horft eftir γ α β ásum.

Einaása indikatrix

ε og ω Tvíása indikatrix α < β < γ

2 optískir ásar í α – γ planinu = optískt ásaplan. Þröng ásahorn = γ � opt. +

= α � opt. – γ' α’

Ásamyndir

Einása ásamynd – “kross” “ísógýrur” – slokknun (armar í krossinum) Gifsplatan 1 λ

Samlagning – blátt Frádráttur – gult

Langhægur – langhraður. Tvíása ásamyndir:

“ísógýrur” á ská. 1 ísógýra í gegn um hvorn ás.

Snúast í öfuga átt – renna saman í eins konar kross – sjá myndir í bók. Þrönga ásahorn – 2 ísógýrur. Hornrétt á opt. Ás – lísógýra.

Notað þetta til að meta hovrt þetta sé opt + eða opt – 2 V

Biot-Fresnel regla Sveifluáttir helminga hornin milli ásanna.

Tengsl indikatrix og kristal grindar

Einása indikatrix Ferhyrnda kerfið ε = z = A4 Sexhyrnda kerfið. ε = z = A6 – A3

Tvíása indikatrix Tígulkerfi α, β, γ = x, y, z. Einhallakerfið α, β, γ = y Þríhalla kerfið hvernig sem er.

Dispersion of indikatrix

Rhombic disp. ásahorn misstórt Inclined disp. Horizontal disp. Crossed disp.

Kristallafærði og ljósfræði lokið! Hér eftir kemur bergfræðiinngangur (kafli 4) Stöðugleiki steinda Efnakerfi (phase diagrams)

Einþátta kerfi Dæmi: H2O Hamaregla Gibbs

f c 2 p= + − f: svigrúm (degrees of freedom) c: fjöldi efnisþátta (components) p: fjöldi hama (phases) 2: T & P (hitastig og þrýstingur)

f = 0 – Invariant – óbreytanlegt f = 1 – Univariant – einbreytanlegt. (P eða T) ATH ! Mynd 12.1! f = 2 – Divariant – tvíbreytanlegt (P og T)

Tvíþáttakerfi 2 efnisþættir Dæmi:

H2O – NaCl P = fast � .f = c + 1 – p.

Lágbræðslupunktur: Eutectic point Invariant (óbreytanlegur punktur) Punktur með ákveðna samsetningu. MIKILVÆGT !!!

Sjá mynd: (vökvaferill) Held að A + e á mynd eigi að vera A + l

(eða A + vökvi) Vökvaferill (liquidus)

Mettunarferill Sama fyrirbæri ef við erum

að skoða vatnslausnir.

Vogarstangarreglan (lever rule) a/b = A/B Er til að segja til um

efnasamsetningu A + B. B í réttu hlutfalli við A A í réttu hlutfalli við B. Sjá myndir hér til hliðar:

Peritectic – incongruent melting Hvarfapunktur

Fastar lausnir Dæmi: Ab-An Kristalferill (Solidus)

Sjá myndir:

}

Blöndunarferill (solvus) : Jafnvægiskristöllun og –bráðnun

Hlutkristöllun og hlutbráðnun Fraktionering Kristallar sökkva Kristallar verða beltaðir Samsetning heildarkerfis breytist. Bráð fjarlægð jafnóðum.

Þriggja þátta kerfi – þríhyrningur

ATH ! myndir kafla 4.

Steindakerfi Flokkun steinda

1. Anjónir. 2. Kristalbygging.

Þekking betri – mikið notað núna. Yfirflokkar eru flokkaðir eftir anjónum. Undirflokkar eru flokkaðir með kristalbyggingu steindanna.

Tegundir Species Nefnd Alþjóðlegu steindasamtakanna sér um þetta. Afbrigði

Variety Hópar

Group. Eru steindir sem eru með svipaða kristalbyggingu.

Raðir Steindir sem mynda fastar lausnir. T.d. plagíóklas

Röð af steindum, sem eru 6 mismunandi kristöllum. Yfirflokkar steinda

Frumefni Dæmi: Cu, grafít, brennisteinn.

Súlfíð Brennisteinn sem anjón. MS-2 þar sem M er einhver málmjón. Dæmi: járnkís, segulkís, koparkís, blýglans ...

Súlfósölt

Anjónin er ekki brennisteinn heldur mólikúl af brennisteini og öðrum efnum, svo sem arsen og tini og fleira.

Mas eða MSbS þar sem M er einhver málmur. Þessir þrír hópar eru teknir saman í einum kafla í bókinni. Næst á eftir þessu er annar mikilvægur hópur: Oxíð

Súrefni sem anjón. MO2- Spínlar hafa formúluna M3O4 (magnetít)

Sama kristalbygging. Önnur dæmi eru hematít og ilmenít (M2O3) (Einnig kvars)

Hýdroxíð MO(OH) Súrefni og OH hópa sem anjónir. Dæmi: Götheit.

Halíð Ýmis sölt. Anjónin er alltaf einhver halógen – flúor, klór. Steinsalt (halít), flúorít og fleiri sölt.

Næsti yfirhópur eru með allmarga flokka af steindum: Karbónöt

MCO3 Margar þekktar steindir, svo sem kalsít, aragónít, dólómít, síderít. Ýmsar fleiri steindir líka Er með mólikúl sem anjón (CO3)

Binnst veikari tengjum við málmjónina. (anisodesmic, anjónamólikúl) Þetta heitir allt saman eitthvað – ÖT. Kallast samt yfirleitt oxýsölt.

Nítröt, Bóröt, Súlföt, Krómöt.

Ekki mikið af algengum steindum í þessum flokkum. Kannski má nefna gifs, barít, anhýdrít í súlfötunum.

Tungstöt Molybdöt Fosföt

Apatít er í þessum flokki. Arsenöt Vanadöt

Annars eru þetta ekki algengir flokkar. Og nokkrir flokkar í viðbót (nr. 4): Síliköt

Meira en 90% af skorpunni. Og möttlinum líka.

Ekki fyrr en í kjarnanum sem við höfum annarskonar steindir. Sílikötum er gjarnan skipt upp frekar (undirhópar)

Flokkað eftir kristalbyggingu. Eyjasíliköt (Neso-)

• Stakir ferflötungar. Hópsíliköt (Soro-)

• Mynda yfirleitt pör – tveir kísilsameindir hanga á einu súrefni. Hringsíliköt (Ciclo-)

• Geta myndað keðjur • Hægt að tengja saman í hringi.

Keðjusíliköt (Ino-) • Eru óendanlega langar keðjur, anakatjónir á milli keðjanna. • Einnig til tvöfaldar keðjur. • Bandsíliköt er þannig – en yfirleitt tekinn með einföldu keðjunum.

Blaðsíliköt (Phyllo-) Grindsíliköt (Tecto-)

• Mynda þrívíddargrindur. Eyjasíliköt

Stakir ferflötungar, á milli eru svona áttflötungspláss. Í ólviíni getur verið magnesium eða járn á milli. Sex súrefnisatóm. Ólivín-hópur (Mg,Fe)2SiO4

Forsterít – hreint magnesíumólivín. (Fo) Fayalít – hreint járnólivín (Fa) Skipt upp eftir því hvort það sé meira af magnesíum eða járni.

T.d. Fo78 er 78% magnesíumólivín. Ólivín er töluvert í möttlinum.

Fo90 er algengt í möttlinum. Í basalti og gabbrói er samsetning ólivíns, fosterít � 60 – 80%. Fayalít er 0-15% fosterít ☺ Mynda tiltölulega einfalda kristalla. Fo + qs (kvars) = 2 En (enstatít)

Við fáum aldrei í sama bergi – bæði ólivín og kvars. Á bara við um fostelítið. Kemur sem sagt aldrei ólivín með – bara kvars og pýroxen.

Monticellít flokkast undir ólivín – CaMgSiO4 Eitt kalsíum atóm og eitt magnesíum atóm Búinn að raða sér á sitt hvorri gerðinni af plássum. Mjög sjaldgæft – nema í myndbreyttu bergi.

Granat-hópur Frekar flókið að sjá. Þrívíður strúktur með kíslferflötungum. Tvenns konar pláss fyrir katjónir

Tengingslaga pláss – tengjatala 8

[ ] [ ] [ ] 8 6 4

Áttflötungs pláss.

Efnaformúlan er 2+ 3+

3 2 4 3A B (SiO ) Til að muna eftir þessum nöfnum, þá er sagt að við höfum tvo flokka:

PyrAlSpite. UGrAndíte. Sjá meira í bókinni um þetta.

Í möttlinum fyrir neðan ákveðna dýpt, kemur [píroften] sem algeng steind. Þetta eru auðþekkjanlegar steindir – hafa ákveðna kristalbyggingu í

tengingskerfinu, eru oft brúnar, rauðar, grænar … Zirkón:

Er ein í hópi. ZrSiO4 Er ekki mjög algeng, en samt mikilvæg. Finnst í mörgu bergi, en í litlum mæli. Er með náttúrulega geislavirkni. Endist lengi – veðrast ekki, brotnar ekki niður.

Safnast fyrir í sandinum Jafnvel í uppbræðslu, lifa zirkon kristallar af. Elsta efni sem hefur verið greint á jörðinni er zirkon, í gömlu bergi,

meira ein 4 milljón ára. Notað til að aldursgreina berg.

Álsilikat-hópur Al2SiO4-hópur Steindirnar andalósít, sillimanít, kýanít. Eru algengar í myndbreyttu bergi, sérstaklega álríku. Myndast við sérstakar aðstæður, notaðar mikið við bergfræði við greiningu

á myndbreyttu bergi. Hópsíliköt

Epídót: Nokkrar steindir Erum með pör af kísilflötungum. Á milli þeirra eru svo álferflötungar og stærri jónir (Fe, Ca og OH-hópar) Flóknar efnaformúlur:

Ca2(Al,Fe3+)Al2O(SiO4)(Si2O7)(OH) Myndbreytingarsteindir – algengt á Íslandi, efri enda myndbreytingar

bergs. Hringsíliköt

Hringir úr sílikötum Mangan, natríum og kalsíum í kring. Dæmi: Túrmalín, Berýl.

Mjög sjaldgæf, en vel þekkt, berýl getur myndað gimsteina.

Keðjusíliköt

Pýroxen-hópur Flestir pýroxen eru í einhalla kerfinu – út af skakkri grindareiningu.

Orhtopyroxen – táknað opx Enstatít-ferrósilít (Mg,Fe)2Si2O6 Blandröð af enstatíti (yfir í magnesíum)

Clinopyroxen (er í einhalla kerfinu) – táknað cpx Díopsíð-hedenbergítCa(Mg,Fe)Si2O6 Helmingur calsíum og hinn helmingur blanda af magnesíum og járni. Ágít – ál sett inn í stað magnesíum eða kísil – formúlan verður

(Ca,Mg,Fe2+,Al)2(Si,Al)2O6. Aðrar steindir:

• Pigeonite – myndast við háan hita • Jadeít • Ægirín (nefnt eftir goðinu Ægi) • Omphasít. • Myndi í bók – þríhringingur – þar sem efst er sett Ca, Mg, Fe, en

fyrir neðan koma þessar steindir. Í tengslum við pýroxenana þá er þetta fín jafna:

• Fo + Q2 = 2En • Þar sem þetta er Fosterít + Kvars2 = 2 Enstatít

Pýroxeníð-hópur Allt frekar sjaldgæft – nema kannski Wollastonít.

Mynd í bók – þríhyrningsskipting ! Wollastonít = Ca2Si2O6. Wo, En, Fs (ferróselít)

Samsetning gefin upp í þessum komponentum. Stendur fyrir hlutföllin af kalsíum, magnesíum og járni.

Amfíból-hópur Þessir eru frekar langir (z-ás stærri) Dökkar steindir. Í handsýni sjáum við þetta sem svarta kubbslaga kristalla. Hérna eru tvær keðjur (eins og pýroxenkeðjur) tengdar saman – kemur

eyða á milli. Þá kemur OH og plantar sér þar. Sumir vilja kalla þetta bandsílikat – en yfirleitt er þetta flokkað í

keðjusíliköt. Nokkrar gerðir af plássum – þar af leiðandi er hægt að finna Fe, Mg, Ca,

Na, og fleiri efni í plássunum. Pýroxen hafði hornin c.a. 90°, en hér eru hornin 124° og 56°. Flest eru einhalla hér, eins og í pýroxenunum. Tegundir:

Orthoamfíból • Aðallega með magnesíum og járni, litlu af örðu. • Anthofyllít (Mg,Fe)7Si8O22(OH)2.

♦ Vatn bundið í strúktúrinn. ♦ Myndast þar af leiðandi bara í því bergi sem er undir þónokkrum

þrístingi. ♦ Járnríki endinn kemur varla fyrir í náttúrunni.

Clinoamfíból • Tekur við af járnríka endanum hér á undan. • Tremólít – actinolít Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2.

Algengasta amfíbólið er meira blandað: Hornblendi

• Hefur mjög breytilega samsetningu • (Na,K)0-1Ca2(Mg,Fe2+,Fe3+,Al)5Si6-7,5Al2-0,5O22(OH)2 • Kölluð ruslakista fyrir frumefni – hægt að setja nær hvað sem er inn

í formúluna. ♦ Þá allskins snefilefni og fleira.

Ólivín myndast við háan hita, svo kemur pýroxen við aðeins lægri hita, en eftir það tekur amfíbólin við – ef vatnsþrýstingur er til staðar og kvikan eitthvað þróuð.

Amfíbólít koma svo við nokkurn þrýsting og hita. Samsetning öllu flóknari en í pýroxenunum.

Blaðsíliköt

Sett saman úr tveimur lögum. Ferflötungslögum og áttflötungslögum. Sjá myndir í bók.

Glimmer steindir: Samlokulög, ferflötungar og áttflötungar. Með tiltölulega veikum tengjum. Eru tengd saman með K+

Smá hliðrun, stafla upp á mismunandi hátt – koma mismunandi kristalbyggingar.

Er hægt að fá sexhyrndakerfið o.s.frv. Þeir hafa hæfileika í að drekka í sig vatn, svo vatnsmólikúl koma í stað K+ á

milli laga. Flokkar:

Sjá töflu í bók !!! Helstu tegundir:

Serpentín: Ofarlega í töflunni Hefur einfalda kristalbyggingu Formúlan er Mg6[Si4O10](OH)8.

• S.s. fullt af vatni • Lizardít, • Chrysótít, • Antígórít.

Fo + H2O – sem sagt hægt að fá út úr ólivíni, þannig að við fáum serp. + brúcít.

Einfaldast að finna serpentín sem ummyndað ólivín. Serpentínít – eiginlega eingöngu úr serpentíni.

Talk: Annað ferflötungslag til að loka – ekki eins mikið vatn. Formúlan er Mg3[Si4O10](OH)2. Finnum þetta í myndbreyttu bergi.

Glimmer-hópur Mica. Dioctahedral og trioctahedral. Múskóvít - KAl2[AlSi3O10](OH)2. Bera saman við: Bíótít (K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH)2.

• Bíótít byrjar að vera algengt í ísúru bergi. • Það kemur fram þegar kvikan er orðin kaldari og enn meira af vatni.

Klórít-hópur: Chloros = grænn (Mg,Fe)5Al[AlSi3O10](OH)8

• Algengt í gabbrói • Fyrst myndast pyroxen, svo þegar það er alveg að storkna, fer klórít

að koma fram. Leirsteindir:

Smákornótt Drukkið vatn inn á milli laganna, og gefið það auðveldlega frá sér aftur. Dæmi: Kaolinite

• Best þekkt sem uppistaða í postulíni, múrsteinum og fleria. • Mikið notað. • Myndað sem veðrað feldspat. • Efnaformúla: Al4(Si4O10)(OH)8.

Fleiri dæmi: • Vermiculít • Smektít • Montmorilonít

♦ Góða eiginleika í að drekka í sig vatn ♦ Finnst mikið af honum við eldfjöll.

Þessar steindir eru stöðugar við yfirborðið, myndast við veðrun. Flestar aðrar steindir leysast upp og brotna niður við yfirborð, fyrir utan

kvars. Uppistaðan í jarðvegi:

• Kvarssandur • Leirsteindir • Og fleira.

Fjölbreyttur flokkur Apophyllít

Hringirnir eru sitt á hvað 4 og 8 (í stað 6) Óvenjuleg kristalbygging.

Apophyllit var áður talið skildari zeólítum. Grindsíliköt

Skoða myndir í bók. En annars er ómögulegt að sýna kristalbyggingu á blaði. Helstu hópar sem við höfum hér er:

SiO2-hópur: Ætti að vera hjá oxíðunum. En er með kristalbyggingu í líkingu við önnur grindsíliköt. Engar aðrar katjónir inní. Helsta steindin í þessum flokki er KVARS.

• Algeng steind. • Fjölbreytt, ýmis afbrygði, aðallega eftir lit.

♦ T.d. bergkvars, ametyst, reykkvars og fleira. • Örkristölluðu afbrigði:

♦ Kalsedon, sést með röntgenskoðun � Skiptist eftir útliti. � Myndlaust að sjá.

♦ Jaspis ♦ Agat – kúlulaga mynstur. ♦ Ónyx – lagskipting er lágrétt. ♦ Tinna – svartkristallað kvars, finnst í kúlulaga steinum í

kalklögum. ♦ Og fleira.

• Allt stöðugar steindir við yfirborðshita. • Finnst í allskonar bergi.

Fleiri steindir eru: • Tridymít, cristóbalít, myndast við háan hita. • Stiskovít, coesít, myndast við háan þrýsting. • Tridymít kemur stundum fram í gosbergi sem er að torkna við háan

hita, hitt frekar sjaldgæft. Allt þetta hérna fyrir ofan er með formúluna SiO2. Ópall – SiO2

. nH2O • Myndast sem útfelling í heitu vatni.

Feldspat-hópur

50-60% af öllu storkubergi Mjög mikilvægur hópur. Meginuppistaðan í flestu algengu bergi. Hópnum er yfirleitt skipt í tvo meginflokka:

Alkalífeldspat Albít Na[AlSi3O8] Kalífeldspat K[AlSi3O8]

• Mikróklín – lágt T • Ortóklas • Sanidín – hátt T

♦ Míkróklin er að mestu með K ♦ Ortóklas er með smá Na og þónokkuð af Kalíum ♦ Sanitín er með fullan leysanleika milli kalium og natríum.

� Formúlan ætti því að vera (K,Na)[AlSi3O8] • Perthít – afblanda alkalífeldspata.

Plagióklas-hópur Algengasta steindin Anorthít Ca[Al2Si2O8] Albít Na[AlSi3O8]

• Albít 0-10% An • Oligoklas 10-30 • Andesín 30-50 • Labradorít 50-70 • Bytownít 70-90 • Anorthít 90-100

Plagióklas finnst í öllu storkubergi Því frumstæðara sem bergið er og því meiri hiti sem það storknar í er

plagióklasið kalsíum (Ca) ríkara. Það er einnig algengt í myndbreyttu bergi, þá sem Albít. Alkalífeldspat höfum við ekki í basalti og gabbrói, heldur eingöngu í ríólíti og

graníti. Feldspatóíðar:

Foíd + SiO2 = Fsp. Höfum aldrei feldspatóíða og kvars í sama berginu, mynda alltaf

feldspat. Nefelín (Na,K)AlSiO4. Leucít KAlSi2O6.

Seólítar

Myndaðir við tiltölulega lágan hita. Hafa yfirleitt mikið holrými inn á milli. Almenn formúla:

(Na,K,Ca,Ba)[(Al,Si)O2]n . xH2O

Dæmi: Analsím Skólesít Kabasít Heulandít Stillbít

Þetta eru algengustu seólítarnir á Íslandi. Íslenska bergið er frægt að tvennu leiti:

Silfurbergið frá Helgustöðum

Seólítar frá Berufirði. Þar var fundið út að jarðlögum hallaði öllum inn til landsins. Svo var líka lagskipting lárétt.

• Efst: engir zeólítar. • Kabasít – thomsonít • Analsím • Mesólít – skólesít • Neðst: mikið af seólítum – teigarhorn.

Talið var að þessi lárétta lagskiping sé út af hærri og hærri hita í jarðskorpunni.

En jarðlagahallinn væri þá talinn af fergjunni sem ætti sér stað inn í miðju landsins.

Frumefni

Málmar Cu,Ag,Au,Fe,Pt. Close packing

Kúbísk þéttpökkun á eðalmálmunum Grafít - demantur

Kolefni Þetta eru ekki málmkristallar, heldur mynda kóvalenttengi.

3D kóvalent Brennisteinn

Frekar óvenjuleg kristalbygging Mólikúl S8

Allt frekar sjaldgæf efni. Eðalmálma finnum við helst í æðum í grennsl við innskot. Einnig hægt að finna á jarðhitasvæðum – háhita Grafít er helst í skorpunni, þá leyfar eftir lífræn efni. Demantar myndast niðrí möttli, undir gríðarlegum þrýstingi. Brennisteinn finnst svo á háhitasvæðum.

Súlfíð

Ore minerals Námuefnasteindir.

Nokkrar mikilvægar steindir sem eru hér: Blýglans

PbS - teningskerfi Kristalbygging sú sama og í steinsalti.

Sinkblendi ZnS – teningskerfi Demantsbygging

• Sitt á hvað sink og brennisteins atóm. Koparkís

CuFeS2 er í ferhyrndakerfinu.

Sams konar kristalbyggingu og sinkblendi, en er í ferhyrndakerfinu, því við þurfum að tvöfalda grindareininguna í eina áttina.

Segulkís Fe1-xS

• Megnið af járninu er tvígilt, en staðgengni að einhverju marki. • Þannig að þetta verður frekar segulvirkt. • Er í einhalla kerfinu.

Járnkís Einnig kallað brennisteinskís – pýrít. FeS2 – er í teningskerfinu. Svipuð bygging og í bergsalti.

Þessar steindir finnast líka í æðum sem koma út frá kvikunni. Falla út, verða afgangs.

Járnkís er lang algengast af hinum steindunum í þessum flokki. Súlfósölt

Eru steindir með efnasamband af súlfíði (S) og tini (Ti) og fleiru. Koma fram í samskonar umhverfi og súlfíðin.

Oxíð

Hematít-hópur M2O3 Kórund Al2O3 Hematít Fe2O3 Súrefnið er þéttpakkað og inn á milli eru rými sem fyllt eru með

katjónunum. Kórund finnst í myndbreyttu bergi.

Þetta eru gimsteinar, rúbínar og safírar. Þetta er líka þekkt undir nafninu súrál.

Hematít finnst líka í myndbreyttu bergi og á fleiri stöðum. “BIF” Ein steind hér í viðbót:

Ilmenít – FeTiO3 Spínil-hópur:

Formúlan verður XY2O4 Þar sem X er fjórflötungsplássin og Y áttflötungsplássin. Hér er t.d.:

Spínill Mg2Al2O4 Magnetít Fe2+Fe2

3+O4 Spínill er frekar sjáldgæfur En Magnetít er mjög algent í bergi

Rútíl-hópur: MO2 Rútíl TiO2

Koma oft fram sem litlar nálar, þá í kvarsi og storkubergi.

(SiO2 – hópur) – er stundum flokkaður hér – undir oxíðin, en kennari fór í þetta með hinum SiO-hópunum

Hýdroxíð

Götheit-hópur: MO(OH) Götheit FeO(OH) Diaspore AlO(OH)

Þetta eru algengustu steindirnar í þessum flokki. Þessar tvær steindir eru oft blandaðar saman.

Halíð

NaCl – hópur Steinsalt / halít – NaCl Sylvít – KCl

Þessir tveir eru evaporite. Flúorít-hópur

Flúorít CaF2 Er frekar granít pegmatít.

Oxíðsölt

Þetta eru “öt” –in Karbónöt

Mikilvægasti hópurinn MCO3

Kalsít-hópur – sexhyrndakerfi • Kalsít CaCO3 – gríðarlega algengt, þá mikið í setlögum. Einnig

fellur það út í jarðhita – eing og hér á landi, SILFURBERG. • Síderít FeCO3 – Finnst líka hér á landi, eins og brúnleitar kúlur.

Aragónít-hópur – tígulkerfi. • Aragónít CaCO3 • Sama efnaformúla ein og hjá kalsíti – önnur kristalsbygging • Kemur fyrir á svipuðum stöðum eins og kalsít. • Lífverur koma mikið fyrir í að fella þetta út, svo hlutföllin á milli

aragónít og kalísti fer mikið eftir lífverunum. Dólómít-hópur – sexhyrndakerfi.

• Dolomít CaMg(CO3)2 • Finnum það aðallega í myndbreyttu bergi. • Þetta ummyndast í marmara, en hann getur bæði verið úr kalsíti og

dólómíti. Dólómít-hópur og kalsít-hópur eiga það sameiginlegt að steindir í þeim

hafa mjög hátt tvíbrot.

Nítröt MNO3

Bóröt Bórax Na2B4O5(OH)4

. 8H2O Súlföt

MSO4 Barít-hópur – tígulkerfi

Barít BaSO4 Anhydrít er í tígulkerfi

CaSO4 Gifs í einhallakerfi

CaSO4 . 2H2O

Anhydrít er stöðugra en gifs við hærri hita Gifs er meira notað þar sem auðveldara er að mót það, notað við beinbrot,

í iðnaði og fliera. Gifs – þurrkað 75%

• Blandað vatni � harðnar. • “Plaster of Paris”

Krómöt MCrO4 Tungstöt MWO4 Molýbdöt MMoO4 Fosföt MPO4

Í þessum flokkum er gríðarlegt magn af steindum. En það helsta er:

Apatít-hópur, sem er í Fostfötunum Ca(PO4)3(F,Cl,OH) Finnst í vel flestu bergi, en í litlu magni. Uppistaða í beinum og tönnum.

• Bein og tennur eru bandvefur með apatítkristöllum í. Arsenöt MAsO4 Vanadöt MVO4 (Silíköt) MSiO4

Eru svo sérstök, tekin alveg sér.

Bergfræði Inngangur

Paragenesis = Mineral assemblago Steindafylki Steindir saman í bergi og eru í jafnvægi hver við aðra. Þetta er afar miklvægt hugtak !!! Sjá ljósrit !!!!!! ☺

Bergtegundir

Skipt í þrjá hópa: Storkuberg (igneous)

Myndast úr bráð / bergkviku. 95% af efri skorpu – 0-16 km.

• Kvika er bráð + gas + kristallar Bráð kemur fram við bræðslu:

• Myndar kvikuna • Samsetning er háð ýmsum atriðum:

♦ Hitastig, þrýstingur og móðurberg. ♦ Þá háð fyrst og fremst hita og þrýsting, en náttúrlega líka

móðurbergi. Storknun:

• Það fyrsta sem við fáum út úr kvikunni eru gös. ♦ H2O, CO2, H2S, HCl, CH4, CO ....

• Svo fáum við ýmsar steindir: ♦ O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K ..... (nokkurn vegin í þessari röð)

Að lokum má nefna að ef þetta storknar hratt, (kemur upp á yfirborð), þá fáum við gler (hvað sem er af steindunum hér fyrir ofan).

Sjá lista í ljósriti !!! (undir þríhyrningunum) • Fyrir neðan strikið á listanum, eru dökkar steindir, en fyrir ofan eru

ljósar steindir. Línurit á bls. 2 – skoða vel!

• Efra grafið: ♦ Lengst til hægri er frumstætt berg. ♦ Svo lengra og lengra til vinstri koma fram þróaðari berg.

• Neðra grafið: ♦ Sýnir steindir í berginu beint fyirr ofan það.

Bowen setti upp efri myndina á bls 3. • Kristöllunarröð! • Ákveðnar steindir sem myndast snemma við hærri hita og ákveðnar

steindir sem myndast seinna og við lágan hita. • Þróaðara bergið myndast við frekar lágan hita. • Skiptir þessu niður í:

♦ Continuous reactions ♦ Discontinuous reactions.

• Vinstra megin höfum við dökku steindirnar, efst ólivín .... hornblendi og bíótít neðar, og síðast koma alkalífeldspöt og fleira. Eftir þessu fáum svið svokallaða kvikuþróun: ♦ Magmafic diffrification ♦ Sem segir bara að smátt og smátt fáum við þróaðara berg!

Línuritið fyrir neðan Bowen: • Það þarf alltaf einhverja undirkælingu til að kristallast fari að

myndast. • Ef það er ekkert kín til að vaxa utan um fræið, þá verða engir

kristallar. • Kæling

� vaxtarhraði � kímmyndun ♦ Ef undirkælingin verður meiri, þá hægist á vaxtarhraðanum. ♦ Það þó þarf töluverða undirkælingu til að kímmyndun eigi sér

stað að einhverju marki. ♦ Kornastærð ræðst af kólnunarhraða og seigju

� T.d. geta komið heilu grjóthnullungarnir úr gleri úr líparít-kviku – þá bara út af seigjunni í líparítinu.

• Gosberg – kólnar hratt – fínkorna • Djúpberg – kólnar hægt - grófkorna.

♦ Skipting á milli þessara skipta millímetra. ♦ Maður sér kristalla með berum augum í djúpbergi, en ekki í

gosbergi. Samsetning storkubergs:

• SiO2 : 40 – 75 wt % • Al2O3 : 10 – 20 wt % • Önnur: < 10 wt % • Lágt SiO2 � mafic – (basískt) • Mjög lágt SiO2 � ultra mafic – (últrabasískt) • Hátt SiO2 � felsic, silicic – (súrt) • Hátt Na, K � alkalic

Flokkun storkubergs: • Kísilmettun

♦ Að sumu leiti hangir saman við innihald af kísiloxíði, en það sem við miðum við er steindasamsetning.

♦ Er í raun miðuð við samsetningu á feldspötum. ♦ Sjá mynd á ljósriti (bls. 5) ♦ Yfirmettað – kvars ♦ Mettað – feldspöt ♦ Undirmettað – foids

• Tegund feldspats ♦ Þá hvort það er meira af:

� Plagióklasi � Alkalí-feldspati

• Magn og tegund dökku steindanna (mafískra): ♦ Efri mynd á bls 5 í ljósriti.

• Vefta – texture (útlit) ♦ Kornastærð

� Djúpberg eða gosberg ♦ Og fleira

� T.d. hvort það innihaldi gler, eða blöðrur eða díla .... • Skoða svo þríhyrningana á bls 6 í ljósriti! • Annað: (sem passar ekki við flokkunina)

♦ Hrafntinna, biksteinn, vikur, túff, gjall � Flest þetta búið til að mestu úr gleri.

♦ Bólstraberg, breksía � Myndast undir vatni. � Með gleri utaná, og kristöllum inní.

♦ Flikruberg � Sérstök bergtegund sem myndast í heitum gjóskuflóðum.

♦ Pegmatít � Það er berg sem er ofurgrófkornað. � Myndast í tengslum við innskot, þá í restina, þegar mikið er

af vatni í bráðinni, þá koma stórir kristallar. Myndbreytt berg (metamorpic)

Umbreytist á föstu formi. Flokkað eftir steindafylkjum.

• Eftir aðstæðum • Eftir einkennissteindum sem eru til staðar.

Sett upp í graf (sjá ljósrit) • Koma fram ský á grafinu

♦ Hamir / fés. • Hár hitastigull, þá verður ferillinn næstum flatur. • Lár hitastigull, þá fer ferillinn bratt niður grafið, það er eins og í

fellingafjöllum. Progreade – vaxandi hiti Retrograde – lækkandi hiti

• Í myndbreyttu bergi nær það kannski ekki að umbreyta öllum steindunum, þá getur maður séð hvort það hafi verið að myndast við hækkandi hita eða lækkandi.

Isochemical • Er ekki breyting á heildar efnasamsetningu, heldur bara umbreyting

eins og það er. • Að undanskildu vatni og koldíoxíði. Það getur bæst við eða farið úr.

Metasomatic:

• Ef einhver vökvi er að flytja efni inn í bergið eða út úr því (heitur vökvi), þá breytist samsetningin á berginu, kallað metasomatiskt ferli.

Setberg (sedimentary) Myndast við veðrun. < 5% - þekur um 80% af yfirborði jarðar, og er á 0 – 16 km dýpi. Steindir sem við höfum í þessu eru tvennskonar:

• Stöðugar steindir: ♦ Kvars (veðrast ekki), er stöðugast (sandurinn) ♦ Múskóvít ♦ Kalífeldspat ♦ Bíótít ♦ Albít ♦ Hornblendi ♦ Ágít ♦ Anortít ♦ Ólivín

� Rauðu eru óstöðugar, og ólivín óstöðugast. • Úr kvarsi fáum við sandstein. • En leirsteinn kemur úr:

♦ Leitsteindir ♦ Hýdroxíð

Efnaset: • Lífrænt

♦ Kalksteinn ♦ Kísilgúr

• Ólífrænt efnaset ♦ Evaporítar

� Berg sem myndast við uppgufun á sjó.