sillimanit

Sillimanit je minerál, který patří do skupiny hlinitokřemičitanů minerály známá jako skupina sillimanitu. Je pojmenován po americkém chemikovi Benjaminu Sillimanovi Jr., který minerál poprvé popsal v roce 1854. Sillimanit má chemický vzorec Al₂SiO₅ a skládá se převážně z hliník, křemíku a kyslíku.

Silimanit se obvykle vyskytuje v metamorfované horniny, zejména ve vysoce kvalitních metamorfovaných terénech. Vzniká za podmínek vysokého tlaku a vysoké teploty během metamorfózy jílovitých sedimentů nebo hlinitých skály. Běžně se vyskytuje v břidlicích, rulách a granulity.

Jedním z nejpozoruhodnějších rysů sillimanitu je jeho polymorfismus. Vykazuje tři odlišné polymorfy: sillimanit, andaluzit, a kyanit. Tyto polymorfy mají stejné chemické složení, ale liší se ve svých krystalových strukturách. Transformace mezi těmito polymorfy nastává se změnami teploty a tlaku. Tato vlastnost činí sillimanit užitečným indikátorovým minerálem pro studium tlakově-teplotních podmínek metamorfovaných hornin.

Krystaly silimanitu jsou často prizmatické a mají vláknitý nebo sloupcovitý habitus. Mohou mít barvu od bílé po šedou, hnědou, zelenou nebo modrou. Minerál má tvrdost podle Mohse 6.5 až 7.5, díky čemuž je poměrně tvrdý a odolný proti poškrábání.

Díky svému vysokému bodu tání a vynikající tepelné stabilitě se sillimanit používá v různých průmyslových aplikacích. Používá se jako žáruvzdorný materiál při výrobě keramiky, skla a kovů. Odolnost sillimanitu vůči teplu, chemické korozi a elektrické vodivosti jej činí vhodným pro vyzdívky pecí, pecí a dalších vysokoteplotních průmyslových procesů.

Kromě průmyslového využití je sillimanit ceněn také jako a drahokam. Jeho použití jako drahého kamene je však relativně omezené kvůli jeho relativní vzácnosti a nedostatku rozšířené komerční dostupnosti.

Celkově je sillimanit zajímavým minerálem s jedinečnými vlastnostmi a důležitou rolí v geologických i průmyslových souvislostech. Jeho přítomnost v metamorfovaných horninách poskytuje cenné poznatky o geologické historii Země, zatímco jeho průmyslové aplikace z něj činí cenný materiál v různých vysokoteplotních procesech.

Výskyt a vznik

Sillimanit se vyskytuje především v metamorfovaných horninách a je běžně spojován s vysoce kvalitními metamorfovanými terény. Typicky se vyskytuje v horninách, které během metamorfního procesu prošly intenzivním teplem a tlakem. Některé z běžných typů hornin, kde lze nalézt sillimanit, zahrnují břidlice, ruly a granulity.

Vznik sillimanitu úzce souvisí s metamorfózou hlinitých hornin nebo jílovitých sedimentů. Když jsou tyto horniny vystaveny vysokým teplotám a tlakům, minerály v nich podléhají změnám ve složení a krystalové struktuře. Sillimanit vzniká jako výsledek přeměny jiných hlinitokřemičitanových minerálů za specifických tlakově-teplotních podmínek.

Přesné podmínky potřebné pro tvorbu silimanitu se liší, ale obecně k nim dochází při vysokých tlacích v rozmezí od 3 do 10 kilobarů a teplotách mezi 550 a 1,000 stupni Celsia. Tyto podmínky jsou obvykle spojeny s hlubšími úrovněmi zemské kůry během regionální nebo kontaktní metamorfózy.

Sillimanit také úzce souvisí s pojmem metamorfní stupeň, který odkazuje na stupeň metamorfní přeměny horniny. Je považován za indikátorový minerál pro vysoce kvalitní metamorfózu. Jak se metamorfní stupeň zvyšuje, sillimanit se může tvořit z hlinitokřemičitanových minerálů nižšího stupně, jako je andaluzit nebo kyanit.

Polymorfní povaha sillimanitu je zvláště významná při jeho výskytu a tvorbě. Jak již bylo zmíněno dříve, sillimanit má tři polymorfy: sillimanit, andaluzit a kyanit. Transformace mezi těmito polymorfy nastává se změnami teploty a tlaku. Například, když je andaluzit vystaven vyšším teplotám a tlakům, přemění se na sillimanit.

Přítomnost sillimanitu v metamorfovaných horninách poskytuje důležité informace o podmínkách, za kterých horniny vznikaly. Geologové mohou využít přítomnost a distribuci silimanitu spolu s dalšími minerály k interpretaci historie tlaku a teploty horniny a geologických procesů, ke kterým v průběhu času došlo.

Celkově sillimanit vzniká metamorfózou hlinitých hornin nebo sedimentů bohatých na jíl za vysokých teplot a tlaků. Jeho výskyt ve specifických typech hornin a jeho polymorfní povaha z něj činí cenný indikační minerál pro studium geologické historie a metamorfních procesů zemské kůry.

Fyzikální vlastnosti sillimanitu

Sillimanit má několik odlišných fyzikálních vlastností, které přispívají k jeho identifikaci a charakterizaci. Zde jsou některé klíčové fyzikální vlastnosti sillimanitu:

1. Barva: Sillimanit se může vyskytovat v různých barvách, včetně bílé, šedé, hnědé, zelené nebo modré. Barva je ovlivněna nečistotami přítomnými v minerálu.
2. Krystalový systém: Sillimanit krystalizuje v ortorombickém krystalovém systému. Jeho krystaly jsou typicky prizmatické nebo protáhlé a často vykazují vláknitý nebo sloupcovitý habitus.
3. Tvrdost: Sillimanit je poměrně tvrdý a má tvrdost 6.5 až 7.5 na Mohsově stupnici. To znamená, že může poškrábat sklo a většinu běžných minerálů.
4. Štěpení: Sillimanit vykazuje dobré prizmatické štěpení rovnoběžné s délkou jeho krystalů. Není však tak výrazný jako u některých jiných minerálů a štěpnost je často zakryta vláknitou nebo sloupcovitou strukturou.
5. Lom: Minerál má subkonchoidální až nerovný lom. S nepravidelnými nebo zakřivenými povrchy se láme.
6. Hustota: Hustota sillimanitu se pohybuje od 3.2 do 3.3 gramů na centimetr krychlový (g/cm³). Má hustotu podobnou ostatním hlinitokřemičitanovým minerálům.
7. Lesk: Sillimanit vykazuje sklovitý až hedvábný lesk. Vláknitá odrůda má hedvábný vzhled, zatímco průhledné prizmatické krystaly vykazují sklovitý lesk.
8. Pruh: Pruh sillimanitu je bílý.
9. Průhlednost: Sillimanit je běžně průsvitný až průhledný, i když některé odrůdy mohou být neprůhledné.
10. Tepelná stabilita: Sillimanit má vynikající tepelnou stabilitu a odolává vysokým teplotám bez tání nebo rozkladu. Tato vlastnost jej činí cenným jako žáruvzdorný materiál.

Tyto fyzikální vlastnosti spolu s jeho polymorfní povahou a asociací se specifickými typy hornin pomáhají při identifikaci a charakterizaci sillimanitu v geologických vzorcích.

Optické vlastnosti

Projekt optické vlastnosti sillimanitu hrají důležitou roli při jeho identifikaci a charakterizaci. Zde jsou některé klíčové optické vlastnosti sillimanitu:

1. Index lomu: Sillimanit má index lomu v rozmezí přibližně 1.653 až 1.684. Index lomu udává, jak moc se světlo ohýbá nebo láme při vstupu a průchodu minerálem.
2. Dvojlom: Sillimanit vykazuje dvojlom, také známý jako dvojitý lom. Když světlo prochází minerálem, rozdělí se na dva paprsky, každý s jiným indexem lomu. Rozdíl mezi těmito indexy lomu je mírou dvojlomu. V sillimanitu je dvojlom typicky střední.
3. Pleochroismus: Pleochroismus označuje jev, kdy minerál vykazuje různé barvy při pohledu z různých krystalografických směrů. Sillimanit může vykazovat slabý až střední pleochroismus, typicky vykazuje různé odstíny šedé nebo hnědé, když je pozorován pod křížově polarizovaným světlem.
4. Optické znamení a charakter: Sillimanit je opticky pozitivní, což znamená, že indexy lomu pro dva paprsky světla jsou vyšší než u okolního prostředí. Optický znak se vztahuje k relativní rychlosti dvou paprsků. Sillimanit má typicky nízký až střední optický charakter.
5. Rušivé barvy: Když je sillimanit pozorován pod polarizačním mikroskopem se zkříženými polarizátory, může vykazovat interferenční barvy v důsledku dvojlomu. Viditelné barvy závisí na tloušťce minerální části a rozdílu v indexech lomu mezi těmito dvěma paprsky.
6. Extinkce: Extinkce se týká zarovnání minerálních zrn nebo krystalů při pohledu pod křížově polarizovaným světlem. V sillimanitu může být extinkce paralelní nebo nakloněná, v závislosti na orientaci krystalu vzhledem ke stolku mikroskopu.

Tyto optické vlastnosti spolu s dalšími fyzikálními a mineralogickými charakteristikami pomáhají při identifikaci a odlišení sillimanitu od jiných minerálů. Techniky optické mikroskopie, jako je mikroskopie s polarizovaným světlem, pomáhají geologům a mineralogům zkoumat a analyzovat optické vlastnosti sillimanitu v tenkých řezech, aby získali náhled na jeho krystalovou strukturu a složení.

Průmyslové aplikace sillimanitu

Sillimanit má několik průmyslových aplikací díky svým jedinečným vlastnostem, zejména vysokému bodu tání, vynikající tepelné stabilitě a odolnosti vůči teplu, chemické korozi a elektrické vodivosti. Zde jsou některé z hlavních průmyslových aplikací sillimanitu:

1. Žáruvzdorné materiály: Sillimanit je široce používán při výrobě žáruvzdorných materiálů. Žáruvzdorné materiály jsou žáruvzdorné materiály používané k obložení vysokoteplotních průmyslových procesů, jako jsou pece, pece a spalovny. Schopnost sillimanitu odolávat vysokým teplotám bez tavení nebo rozkladu z něj činí vynikající volbu pro žáruvzdorné aplikace. Používá se k výrobě žáruvzdorných cihel, žárobetonů a jiných tvarů, které poskytují izolaci a ochranu v extrémních tepelných prostředích.
2. Keramika: Sillimanit se používá v keramickém průmyslu pro své žáruvzdorné vlastnosti. Je začleněn do keramických přípravků pro zlepšení odolnosti keramických výrobků proti tepelným šokům a vysokoteplotních vlastností. Keramika na bázi silimanitu nachází uplatnění při výrobě nábytku pro pece, kelímků, plášťů termočlánků a dalších komponentů pro vysoké teploty.
3. Výroba skla: Sillimanit se používá ve sklářském průmyslu především jako zdroj oxidu hlinitého (Al2O3). Oxid hlinitý je důležitou složkou ve složení skla, protože zvyšuje pevnost, tvrdost a chemickou odolnost skleněných výrobků. Díky vysokému obsahu oxidu hlinitého je sillimanit cenným aditivem při výrobě skla, zejména pro speciální skla používaná v laboratorních zařízeních, optických vláknech a aplikacích vysoce výkonného skla.
4. Slévárenské aplikace: Sillimanit se používá ve slévárnách pro své žáruvzdorné vlastnosti. Používá se jako materiál formy a jádra při procesech odlévání kovů, aby vydržel vysoké teploty a tepelné cykly spojené s litím kovu. Formy a jádra na bázi silimanitu poskytují rozměrovou stabilitu, odolnost proti pronikání kovu a tepelnou izolaci.
5. Vysokoteplotní izolace: Schopnost sillimanitu odolávat vysokým teplotám a jeho nízká tepelná vodivost jej činí vhodným pro izolační aplikace. Používá se jako vysokoteplotní izolační materiál v různých průmyslových odvětvích, jako je petrochemický, ocelářský a energetický průmysl. Izolační materiály na bázi silimanitu se používají k obložení stěn, podlah a střech průmyslových pecí a pecí, snižují tepelné ztráty a zlepšují energetickou účinnost.
6. Metalurgické aplikace: Sillimanit nachází omezené uplatnění v metalurgickém průmyslu. Používá se jako surovina pro výrobu některých žáruvzdorných kovů, jako je molybden a wolfram, díky své schopnosti odolávat extrémním podmínkám zpracování kovů.

Stojí za zmínku, že zatímco sillimanit má průmyslové aplikace, jeho dostupnost a komerční využití mohou být omezené kvůli jeho relativně vzácnému výskytu a speciálním požadavkům. Jeho jedinečné vlastnosti z něj však dělají cenný materiál ve specifických vysokoteplotních procesech, kde je nezbytná jeho mimořádná odolnost a trvanlivost.

Drahokam Silimanit

Zatímco sillimanit je známý především pro své průmyslové aplikace, stojí za zmínku, že sillimanit lze použít také jako drahokam, ačkoli jeho použití v průmyslu drahokamů je ve srovnání s jinými drahokamy poměrně omezené. Zde jsou některé podrobnosti o sillimanitu jako drahokamu:

Vzhled: Sillimanit je obvykle broušen do fasetovaných drahokamů, aby se zvýšil jeho lesk a brilanci. Drahokamy mohou vykazovat různé barvy, včetně žluté, hnědé, zelené, šedé a modré. Barva se může lišit v závislosti na přítomnosti nečistot a specifické krystalové struktuře.

Trvanlivost: Sillimanit je poměrně odolný drahokam s tvrdostí 6.5 až 7.5 na Mohsově stupnici. Tato tvrdost jej předurčuje k použití ve šperkařství, protože odolá každodennímu opotřebení. Vzhledem k jeho nižší tvrdosti ve srovnání s některými jinými drahokamy se však doporučuje zacházet se sillimanitovými drahokamy opatrně, aby nedošlo k poškrábání nebo poškození.

Čirost: Drahé kameny silimanitu jsou typicky průhledné nebo průsvitné. Drahé kameny s menším počtem inkluzí a vyšší čistotou jsou žádanější a cennější.

Karátová hmotnost: Drahé kameny Sillimanite jsou k dispozici v řadě velikostí a cena a hodnota rostou s větší karátovou hmotností. Nalezení velkých drahokamů sillimanitu však může být vzácné kvůli nedostatku velkých, vysoce kvalitních krystalů.

Dostupnost a trh: Drahé kameny Sillimanite nejsou na trhu s drahými kameny tak široce dostupné nebo známé ve srovnání s populárnějšími drahokamy. Jsou poměrně vzácné a poptávka po drahých kamenech sillimanitu je nižší ve srovnání s jinými odrůdami drahokamů.

Vzhledem ke své omezené popularitě a poptávce na trhu jako drahokam se sillimanit běžně nepoužívá v tradičních šperkových návrzích. Někteří sběratelé a jedinci s afinitou ke vzácným drahokamům však mohou ocenit sillimanit pro jeho jedinečné barvy a vlastnosti.

Je důležité si uvědomit, že pokud máte zájem o nákup drahých kamenů nebo šperků sillimanitu, je vhodné vyhledat renomované prodejce drahých kamenů nebo klenotníky, kteří mohou poskytnout spolehlivé informace a zajistit pravost a kvalitu drahých kamenů.

Identifikační a testovací metody

K identifikaci a testování sillimanitu lze použít několik metod, včetně vizuálního pozorování, testování tvrdosti, měření specifické hmotnosti a pokročilých analytických technik. Zde jsou některé běžné metody pro identifikaci a testování sillimanitu:

1. Vizuální pozorování: Sillimanit lze vizuálně identifikovat na základě jeho charakteristického krystalického habitu a barev. Typicky se vyskytuje jako prizmatické nebo sloupcové krystaly s vláknitým vzhledem. Barvy se mohou pohybovat od bílé a šedé až po hnědou, zelenou nebo modrou. Samotné vizuální pozorování však nemusí stačit k rozlišení sillimanitu od jiných podobných minerálů.
2. Testování tvrdosti: Sillimanit má tvrdost 6.5 až 7.5 na Mohsově stupnici. Může poškrábat sklo a většinu běžných minerálů, ale není tak tvrdý jako některé drahé kameny safír or diamant. Provedení testu tvrdosti pokusem o poškrábání minerálu různými předměty může pomoci určit jeho tvrdost.
3. Měření specifické hmotnosti: Sillimanit má specifickou hmotnost v rozmezí od 3.2 do 3.3 g/cm³. Měření specifické hmotnosti pomocí zařízení pro testování hustoty nebo specifické hmotnosti může poskytnout další vodítka k odlišení sillimanitu od jiných minerálů.
4. Mikroskopie v polarizovaném světle: Mikroskopie v polarizovaném světle (PLM) je výkonná technika používaná ke zkoumání optických vlastností minerálů, včetně sillimanitu. Pozorováním minerálu pod zkříženými polarizátory lze určit jeho dvojlom, pleochroismus, extinkční úhly a další optické charakteristiky, které pomáhají při identifikaci.
5. Rentgenová difrakce (XRD): XRD je technika používaná k analýze krystalové struktury minerálů. Vystavením vzorku silimanitu rentgenovému záření může vytvořit difrakční obrazec, který lze pro identifikaci porovnat s referenčními obrazci.
6. Electron Microprobe Analysis (EMA): EMA je pokročilá analytická technika, která využívá elektronový paprsek k určení elementárního složení minerálu. Může poskytnout přesné kvantitativní údaje o chemickém složení sillimanitu, což pomůže potvrdit jeho identitu.

Je důležité poznamenat, že zatímco některé z těchto metod mohou provádět jednotlivci se základním vybavením a znalostmi, jiné, jako je analýza elektronovou mikrosondou a rentgenová difrakce, vyžadují specializované vybavení a odborné znalosti a obvykle se provádějí ve specializovaných laboratořích.

Pro přesnou a spolehlivou identifikaci se doporučuje konzultovat profesionální geology, mineralogy nebo gemology, kteří mají přístup k pokročilému vybavení a technikám pro identifikaci a charakterizaci minerálů.

Pozoruhodná silimanitová ložiska a lokality

Je známo, že sillimanit se vyskytuje na různých místech po celém světě, s pozoruhodnými vklady najdete v následujících regionech:

1. Spojené státy americké: V USA se významná ložiska sillimanitu nacházejí ve státech jako Kalifornie, Connecticut, Maine, New Hampshire, New York, Severní Karolína a Vermont. Ložiska jsou typicky spojena s vysoce kvalitními metamorfovanými terény.
2. Indie: Indie je jedním z předních výrobců sillimanitu. Stát Uríša, zejména okresy Ganjam a Koraput, je známý svými rozsáhlými ložisky sillimanitu. Mezi další oblasti v Indii s pozoruhodnými výskyty patří Tamil Nadu, Andhra Pradesh, Rajasthan a Jharkhand.
3. Srí Lanka: Ložiska sillimanitu se nacházejí v několika oblastech Srí Lanky. Mezi pozoruhodné lokality patří oblasti kolem Balangody, Eheliyagoda a Ratnapura. Srí Lanka je známá také produkcí jiných drahých kamenů a sillimanit lze příležitostně nalézt ve štěrcích obsahujících drahokamy.
4. Brazílie: Brazílie má významná ložiska sillimanitu, zejména ve státech Minas Gerais a Bahia. Tato ložiska jsou spojena s vysoce kvalitními metamorfovanými horninami a často se nacházejí vedle jiných cenných minerálů.
5. Rusko: Výskyty silimanitu jsou hlášeny v různých oblastech Ruska, včetně pohoří Ural, poloostrova Kola a sibiřského kratonu. Tato ložiska jsou spojena s metamorfovanými horninami a někdy jsou těžena pro své žáruvzdorné vlastnosti.
6. Austrálie: Austrálie má několik ložisek sillimanitu, zejména ve státech Nový Jižní Wales, Queensland a Západní Austrálie. Tato ložiska se nacházejí v metamorfovaných terénech a jsou spojena s vysoce kvalitní metamorfózou.
7. Jižní Afrika: Naleziště sillimanitu jsou známá v Jižní Africe, zejména v provinciích Mpumalanga, Limpopo a KwaZulu-Natal. Ložiska jsou spojena s metamorfovanými horninami a často se nacházejí v těsné blízkosti jiných cenných minerálů, jako je např granát a korund.
8. Čína: Výskyty silimanitu byly hlášeny v Číně, s pozoruhodnými ložisky v provinciích Liaoning, Shandong a Vnitřní Mongolsko. Tato ložiska jsou spojena s metamorfovanými horninami vytvořenými za vysoce metamorfovaných podmínek.

Stojí za zmínku, že ačkoli jsou tyto regiony známé svými nalezišti sillimanitu, komerční životaschopnost a rozsah těžebních operací se mohou lišit. Sillimanit lze navíc nalézt v menších množstvích nebo jako vedlejší produkty při jiných těžebních operacích zaměřených na příbuzné nerosty, jako je např. malé, granát a korund.

Reference

• Deer, WA, Howie, RA, & Zussman, J. (2013). Rock-Forming Minerals: Volume 4B: Framework Silicates – Silica Minerals, Feldspathoids, and the Zeolites (2nd ed.). Geologická společnost v Londýně.
• Klein, C., & Dutrow, B. (2017). Manual of Mineral Science (23. vydání). John Wiley & Sons.
• Mindat.org. (nd). silimanit. Načteno z https://www.mindat.org/min-3642.html
• Projekt Mineralogie Databáze. (nd). Minerální údaje silimanitu. Načteno z http://www.webmineral.com/data/Sillimanite.shtml
• Spear, FS (2011). Metamorphic Phase Equilibria a cesty tlak-teplota-čas (2. vydání). Mineralogická společnost Ameriky.
• Ghosh, SK, & Chakrabarti, R. (2006). Sillimanitové minerály. V RA Howie, J. Zussman a JJ Papike (Eds.), Reviews in Mineralogy and Geochemistry: Vol. 55. Minerály, inkluze a vulkanické procesy (str. 361-411). Mineralogická společnost Ameriky.