Willemite

Willemit je minerál s chemickým vzorcem Zn2SiO4. Je to a zinek silikát a je známý pro své jedinečné fluorescenční vlastnosti, díky čemuž je fascinujícím materiálem jak v oboru mineralogie a jako fluorescenční sběratelský klenot. V tomto úvodu prozkoumáme jeho definici, krystalovou strukturu a historické pozadí.

Willemit je vzácný minerál, který se skládá z atomů zinku, křemíku a kyslíku uspořádaných do specifické krystalové struktury. Jeho chemický vzorec je Zn2SiO4, což znamená, že na každé dva atomy zinku připadá jeden atom křemíku a čtyři atomy kyslíku vázané dohromady ve strukturované mřížce.

Krystalická struktura: Willemit patří do hexagonálního krystalového systému. Jeho krystalová struktura je typicky klasifikována jako hexagonální prizmatické a tvoří hexagonální prizmatické krystaly. Atomy v krystalové mřížce jsou uspořádány způsobem, který dává willemitu jeho jedinečnost optické vlastnosti, včetně jeho fluorescence při vystavení ultrafialovému (UV) světlu.

Historické pozadí a objevy: Willemit byl poprvé objeven v roce 1830 v dole Roughton Gill v Caldbeck Fells, Cumbria, Anglie. Byl pojmenován po Vilémovi I. Nizozemském, který byl v době jeho objevení králem. Minerál si získal oblibu mezi sběrateli minerálů pro svou nápadnou zelenou fluorescenci pod UV světlem.

Fluorescence willemitu je výsledkem stopových nečistot v krystalové mřížce, zejména malých množství mangan. Když jsou tyto nečistoty vystaveny UV světlu, vyzařují viditelné světlo a vytvářejí charakteristickou zelenou záři, kterou je willemite známý. Tato vlastnost učinila willemite vyhledávaným sběratelským artiklem a exempláře s intenzivní fluorescencí jsou vysoce ceněné.

Kromě fluorescenčních vlastností se willemit vyskytuje také v řadě barev, včetně zelené, žluté, hnědé a vzácně i bezbarvé. Může se vyskytovat v různých geologických prostředích, často spojený s jiným zinkem minerály jako je franklinit a zincit.

Willemite má uplatnění nad rámec své role sběratelského klenotu. Někdy se používá jako ruda zinku, důležitý průmyslový kov, a může také sloužit jako fosfor v určitých typech zářivek a rentgenových obrazovek díky své schopnosti emitovat světlo při vystavení ionizujícímu záření.

Stručně řečeno, willemit je jedinečný minerál s hexagonální krystalovou strukturou, který je známý svou výraznou fluorescencí pod UV světlem. Jeho historický objev v Anglii v 19. století a jeho pokračující fascinace mezi nadšenci minerálů z něj udělaly pozoruhodný a zajímavý nerostný vzorek.

Fyzikální vlastnosti

1. Barva: Willemit může vykazovat řadu barev, včetně zelené (nejběžnější), žluté, hnědé a zřídka bezbarvé. Zelená barva je často způsobena přítomností stopového množství manganu jako nečistoty.
2. Lesk: Obvykle má sklovitý (sklovitý) až subadamantinový (téměř diamantový) lesk, který mu dodává lesklý vzhled, když je leštěn.
3. Transparentnost: Willemit může být průhledný až průsvitný, což umožňuje průchod světla v různé míře v závislosti na jeho čistotě a nečistotách.
4. Krystalický zvyk: Běžně tvoří hexagonální prizmatické krystaly, ale může se vyskytovat i v granulární, masivní nebo botryoidní formě. Krystaly jsou často protáhlé a mohou být dobře tvarované nebo poněkud nepravidelné.
5. Výstřih: Willemite vykazuje dokonalé štěpení v jednom směru rovnoběžném s jeho bazální rovinou. To znamená, že jej lze snadno rozdělit na tenké ploché listy podél této roviny.
6. Tvrdost: Má tvrdost přibližně 5.5 na Mohsově stupnici, díky čemuž je středně tvrdý, ale ne tak tvrdý jako některé jiné drahé kameny a minerály.
7. Hustota: Hustota willemitu se typicky pohybuje v rozmezí 3.87 až 4.08 gramů na centimetr krychlový, v závislosti na jeho složení.

Chemické vlastnosti

1. Chemický vzorec: Chemický vzorec willemitu je Zn2SiO4, což naznačuje, že se skládá z atomů zinku (Zn), křemíku (Si) a kyslíku (O) ve specifickém poměru.
2. Složení: Willemit je primárně složen ze zinku, křemíku a kyslíku. Zelená barva viděná u willemitu je často výsledkem nečistot manganu (Mn).
3. Stopové prvky: Ostatní stopové prvky a nečistoty, jako např železo Ve willemitu mohou být také přítomny (Fe), vápník (Ca) a hořčík (Mg), což ovlivňuje jeho barvu a vlastnosti.

Optické vlastnosti

1. Fluorescence: Jednou z nejznámějších optických vlastností willemitu je jeho silná fluorescence. Při vystavení ultrafialovému (UV) světlu vyzařuje willemit jasně zelenou nebo žlutozelenou záři. Tato vlastnost je způsobena přítomností manganových nečistot v krystalové mřížce.
2. dvojlom: Willemit je dvojlomný, což znamená, že může při průchodu krystalem rozdělit světlo na dva polarizované paprsky. Tuto vlastnost lze pozorovat pod polarizačním mikroskopem a využívá se při identifikaci minerálů.
3. Index lomu: Index lomu willemitu se liší v závislosti na složení a barvě. Obvykle se pohybuje v rozmezí 1.68 až 1.80 pro zelenou odrůdu, ale může být vyšší nebo nižší pro různé barvy.
4. Rozptyl: Willemite vykazuje mírnou disperzi, což znamená, že dokáže rozdělit světlo do jeho spektrálních barev a při pozorování za určitých světelných podmínek produkovat oheň nebo barevné záblesky.

Celkově vzato, fyzikální, chemické a optické vlastnosti willemitu, včetně jeho jedinečné fluorescence a krystalové struktury, přispívají k jeho přitažlivosti jak jako minerálního vzorku, tak jako drahokam.

Výskyt a vznik Willemitu

Willemit se vyskytuje v různých geologických prostředích a formách prostřednictvím několika různých procesů. Jeho výskyt a vznik ovlivňují faktory, jako je přítomnost minerálů bohatých na zinek, dostupnost křemíku a vliv hydrotermálních a metamorfních procesů. Zde je bližší pohled na to, jak a kde se willemite vyskytuje:

1. Hydrotermální ložiska:

• Jeden běžný výskyt willemitu je hydrotermální Ložiska nerostných surovin, Tyto vklady vznikají, když horké, na minerály bohaté tekutiny cirkulují zlomy a dutinami v zemské kůře. Tyto tekutiny často obsahují rozpuštěný zinek, který se může vysrážet jako willemit, když jsou vhodné podmínky.
• Willemit lze nalézt ve spojení s jinými minerály zinku, jako je sfalerit a Galena v těchto hydrotermálních ložiscích.

2. Kontaktní metamorfismus:

• Willemit se také může tvořit během kontaktní metamorfózy, což je proces, při kterém skály se mění v důsledku tepelných a chemických změn spojených s pronikáním roztaveného magmatu. V tomto nastavení se může willemite vyvinout z změna uhličitanových hornin bohatých na zinek v přítomnosti oxidu křemičitého.

3. Tělesa Franklinit-Zincit-Willemite:

• Jeden z nejznámějších výskytů willemitu je v důlní oblasti Franklin-Sterling Hill v New Jersey v USA. Zde se willemit nachází ve významných množstvích v rudných tělesech spolu s dalšími minerály zinku, jako je franklinit a zincit. Tato rudní tělesa jsou známá svou výjimečnou fluorescencí.

4. skarn Vklady:

• Willemite může být spojen s skarnová ložiska, které se tvoří v blízkosti kontaktu mezi vyvřelými intruzemi a karbonátovými horninami. Interakce mezi pronikajícím magmatem a uhličitanovými horninami může vést k tvorbě willemitu, mimo jiné minerálů.

5. Sekundární vklady:

• V některých případech se může willemit vytvořit jako sekundární minerál změnou již existujících minerálů, jako je sfalerit nebo zincit, pod vlivem zvětrávání a podzemní vody.

6. Sběratelské vklady:

• Sběratelé fluorescenčních minerálů často objevují willemit v opuštěných dolech, lomech nebo skalních výchozech. Tyto vzorky jsou velmi vyhledávané pro svou intenzivní zelenou fluorescenci pod ultrafialovým světlem.

Je důležité poznamenat, že jedinečná fluorescence willemitu je často výsledkem stopových nečistot v krystalové mřížce, zejména malého množství manganu. Přítomnost manganových nečistot způsobuje, že krystaly willemitu vyzařují zelené nebo žlutozelené světlo, když jsou vystaveny ultrafialovému (UV) světlu, což přispívá k jeho přitažlivosti mezi minerálními nadšenci.

Stručně řečeno, willemit se vyskytuje v řadě geologických prostředí, včetně hydrotermálních ložisek, kontaktních metamorfních prostředí, skarnových ložisek a sekundárních ložisek. Jeho vznik je ovlivněn dostupností zinku a křemíku a také vlivem různých geologických procesů. Jeho výrazná fluorescence z něj dělá ceněný nerostný vzorek ve světě sběru minerálů.

Místo těžby, ložiska

Willemit se obvykle netěží ve velkém pro průmyslové nebo komerční účely jako mnoho jiných nerostů. Místo toho je willemit primárně vyhledáván sběrateli minerálů a nadšenci kvůli jeho nápadné zelené fluorescenci pod ultrafialovým (UV) světlem. V důsledku toho se willemit nejčastěji vyskytuje ve specifických geologických podmínkách a těžebních lokalitách, které jsou známé produkcí výjimečných vzorků pro sběratele. Těžební oblast Franklin-Sterling Hill v New Jersey v USA je jednou z nejznámějších lokalit pro těžbu a sběr willemitu. Zde je více informací o tom:

Místo: Franklin-Sterling Hill Mining District, New Jersey, USA:

• Těžební oblast Franklin-Sterling Hill, která se nachází v Sussex County, New Jersey, je světově proslulá svými ložisky fluorescenčních minerálů, včetně willemitu.
• Okres je domovem jedinečného geologického prostředí známého jako Franklin Mramor, který obsahuje bohatou škálu minerálů zinku, včetně willemitu, franklinitu a zincitu.
• Vzorky Willemitu z této oblasti jsou sběrateli vysoce ceněny pro svou intenzivní zelenou fluorescenci při vystavení UV světlu.
• Oblastní doly, včetně Franklin Mine a Sterling Hill Mine, byly historicky důležitými zdroji fluorescenčních minerálů a poskytly některé z nejkrásnějších willemitských exemplářů na světě.

Je důležité poznamenat, že zatímco těžební oblast Franklin-Sterling Hill je významným místem pro sběr vzorků willemitu, tyto minerály se obvykle netěží pro průmyslové účely. Primárním zaměřením činnosti v této oblasti je spíše sběr a výzkum nerostů než rozsáhlé těžební operace.

Kromě toho lze willemit nalézt v menších množstvích v jiných geologických prostředích, kde jsou přítomny zinek a silikátové minerály, ale intenzivní fluorescence, která jej proslavila, je charakteristickým rysem vzorků z okresu Franklin-Sterling Hill. Sběratelé a minerální nadšenci často navštěvují tuto oblast, aby hledali willemit a další fluorescenční minerály.

Použití a aplikace

Willemit, i když není široce používaným průmyslovým minerálem, má některé speciální aplikace a použití, které jsou primárně řízeny jeho jedinečnými optickými vlastnostmi. Zde jsou některé z hlavních použití a aplikací willemite:

1. Sběr minerálů: Jedno z primárních použití willemitu je v oblasti sběru minerálů. Je vysoce ceněn nadšenci a sběrateli minerálů pro svou intenzivní zelenou fluorescenci při vystavení ultrafialovému (UV) světlu. Exempláře willemitu jsou vyhledávané pro svou estetickou přitažlivost a vzácnost.
2. Průmysl drahokamů a šperků: Přestože willemit není mainstreamový drahokam, lze jej brousit a leštit do kabošonů nebo fasetovaných drahokamů. Designéři a sběratelé šperků jej mohou využít pro jeho atraktivní zelenou barvu a fluorescenci. Není však tak populární jako jiné drahé kameny kvůli své relativní měkkosti a nedostatku vzorků v kvalitě drahokamů.
3. Fosfory: Willemit byl v minulosti používán jako fosfor, především ve starších zářivkách a katodových trubicích (CRT). Jeho schopnost vyzařovat viditelné světlo při vystavení ionizujícímu záření, jako je rentgenové záření, jej učinila užitečným pro vytváření fluorescenčních obrazovek v těchto zařízeních. Moderní technologie však do značné míry nahradila willemit účinnějšími fosfory.
4. Vědecký výzkum: Díky jedinečným fluorescenčním vlastnostem Willemite je cenný ve vědeckém výzkumu, zejména při studiu fluorescence a luminiscence. Výzkumníci mohou použít vzorky willemitů jako referenční materiály nebo v experimentech souvisejících s fluorescenční spektroskopií.
5. Výuka mineralogie a geologie: Willemit je významný nerost v oblasti mineralogie a vzdělávání geologie. Používá se jako učební pomůcka k demonstraci pojmů souvisejících s identifikací minerálů, fluorescencí a krystalografií. Jeho výrazná zelená fluorescence ho činí poutavým pro vzdělávací účely.
6. Umění a řemesla: Někteří řemeslníci a nadšenci do řemesel mohou začlenit vzorky willemite do svých uměleckých a řemeslných projektů, zejména když hledají materiály, které vykazují jedinečné optické vlastnosti.

Je nezbytné poznamenat, že omezené komerční aplikace Willemite jsou způsobeny především jeho vzácností a dostupností vhodnějších materiálů pro specifické účely. I když možná nemá široké průmyslové využití, jeho krása a jedinečnost z něj udělaly vyhledávaný minerál ve světě sběratelství minerálů a předmět zájmu v různých vědeckých a vzdělávacích oblastech.

Odrůdy a příbuzné minerály

Willemit, minerál křemičitanu zinečnatého, může vykazovat řadu odrůd a je často spojován s jinými minerály v geologických podmínkách. Tyto příbuzné minerály mohou mít různé složení a vlastnosti. Zde jsou některé pozoruhodné odrůdy willemitu a související minerály:

Odrůdy Willemite:

1. Franklinite-Willemite Series: V těžební oblasti Franklin-Sterling Hill v New Jersey v USA je willemit běžně spojován s franklinitem a zincitem. Toto trio minerálů se často vyskytuje společně a je souhrnně označováno jako Franklinite-Willemite Series. Franklinit je minerál oxidu zinečnatého a železa a zincit je minerál oxidu zinečnatého. Tyto minerály se často vyskytují ve spojení s willemitem a jsou známé svou výjimečnou fluorescencí.
2. Calamine: Calamin je odrůda willemitu, která je typicky masivní a obvykle obsahuje nějaké nečistoty železa. Může se lišit v barvě od bílé po růžovou nebo hnědou. Historicky se kalamin používal při výrobě oxidu zinečnatého a díky svým zklidňujícím vlastnostem se používal v léčivých pleťových vodách a mastích.
3. Troostite: Troostite je odrůda willemitu, která obsahuje značné množství železa. Má typicky nažloutlou až červenohnědou barvu a může vykazovat hnědý pruh. Troostite je pojmenován po holandském chemikovi JB Troostovi.

Související minerály:

1. Zincit: Zincit je minerál oxidu zinečnatého, který se často vyskytuje ve spojení s willemitem, zejména v těžební oblasti Franklin-Sterling Hill. Může vykazovat řadu barev, včetně červené, oranžové a hnědé. Zincit je známý svou vzácností a zářivými barvami.
2. Franklinite: Jak již bylo zmíněno dříve, franklinit se běžně vyskytuje vedle willemitu v těžební oblasti Franklin-Sterling Hill. Je to minerál oxidu zinečnatého a železa a může mít černou až hnědočernou barvu. Franklinite je klíčovým členem série Franklinite-Willemite a je známý pro své magnetické vlastnosti.
3. Hemimorphite: Hemimorfit je zinksilikátový minerál, který může být někdy spojován s ložisky willemitu. Je typicky bezbarvý, bílý nebo modrý a často tvoří botryoidní nebo krápníkové hmoty.
4. Smithsonit: Smithsonit je sekundární minerál uhličitanu zinečnatého, který se příležitostně může vyskytovat vedle willemitu. Může vykazovat různé barvy, včetně bílé, zelené, modré, růžové a hnědé. Smithsonit byl používán jako ruda zinku v některých těžebních operacích.
5. sfalerit: Sfalerit je minerál sulfidu zinečnatého a jeden z nejběžnějších rudné minerály pro zinek. I když se nejedná o přímou odrůdu willemitu, často se vyskytuje ve stejném geologickém prostředí. Sfalerit může mít různé barvy od žluté přes hnědou až po černou.

Tyto odrůdy a příbuzné minerály zdůrazňují rozmanitá geologická nastavení a složení, ve kterých lze willemit nalézt. Přítomnost nečistot a spojení s jinými minerály přispívají k rozsahu barev a vlastností pozorovaných u vzorků willemitu z různých lokalit.