Transcript Mineraloji-Petrografi 4

Mineraloji
Yard. Doç.Dr. Davut LAÇİN
[email protected]
Minerallerin geliştiği
oksidasyon ve
sementasyon
(doygun kuşak)
zonlarının şematik
görünümü.
3 - OKSİTLER
Oksit grubu mineraller, bir veya birden fazla metalin oksijen
ile birleşmesi ile türemiş bileşikleri içerirler.
Bunlar kendi aralarında “basit oksitler” , “çoklu oksitler” ve
“hidroksitler” olmak üzere 3 gruba ayrılırlar.
Basit oksitler ; bir metalin oksijen ile birleşmesi ile türerler
ve oksijen ile metal oranına ( A:O, A metal, O oksijen) göre
A2O, AO ve A2O3 gibi değişik türde olabilirler.
Not : H2O , A2O türünde basit bir oksittir.
Çoklu oksitler ; birbirinin eş değeri olmayan iki metal (A ve
B) bulunur. Çoklu oksitlerde metallerin biri yerine OH geçince (
HFeO2 götit örneğindeki gibi) bileşik, hidroksit adını alır.
Oksitler içinde ekonomik değeri yüksek birkaç mineral vardır.
Bunlar ; psilomelan,
-
demir cevheri olan hematit ve magnetit,
krom cevheri olan kromit ,
manganez cevheri olan pirolusit, manganit ve
kalay cevheri olan kassiterit ve
alüminyum cevheri olan boksittir.
Tablo 3. Oksitler ve hidroksitler
Bileşim
A2O tipi
Bileşim
AB2O4 tipi
Kuprit
Cu2O
Spinel Grubu
Zinkit
ZnO
Spinel
MgAl2O4
Gahnit
ZnAl2O3
Magnetit
Fe3O4
Al2O3 tipi
Hematit Grubu
Korund
Al2O3
Franklinit
(Zn, Fe, Mn)
(Fe, Mn)2 O4
Hematit
Fe2O3
Kromit
FeCr2O4
İlmenit
FeTiO3
Krizoberil
BeAl2O4
Kolumbit
(Fe, Mn)
(Nb, Ta)2 O6
AO2 tipi
Rutil Grubu
Hidroksitler
Rutil
TiO2
Brusit
Mg (OH)2
Pirolusit
MnO2
Manganit
MnO (OH)
Kassiterit
SO2
Psilomelan (Romaneçit)
(Ba, H2O)
Uraninit
UO2
Götit Grubu
Diaspor
Götit
Boksit
HAlO2
HFeO2
Al- hidratlar
Al2O3 tipi OKSİTLER
Hematit Grubu
Yapı içinde oksijen iyonları esas olarak (0001)’ e paralel
düzlemler yaparak heksagonal paketlenir. Oksijen iyon
düzlemleri arasında yerleşen katyonlar ise oktaedral
kordinasyonlu olarak oksijene bağlanırlar. Bu yerleşme şekli ile
mevcut hacmin ancak 2/3’ ü doldurulur.
Böylece bu gruptaki minerallerin oksijen ve diğer katyonların
münavebesiyle (ardalanmasıyla) oluşan düzeylerden meydana
geldiği düşünülebilir.
Korund = Korendon (Al2O3)
Fiziksel özellikleri : S: 9 - 4 , Y: 4.2. (0001) ve (10-11)’e göre
yarılımlıdır. Çok sık olarak değişime uğrayıp mikaya
dönüştüğünden dolayı sertliği, taze yüzeylerde tayin edilmelidir.
Parlaklık camdan elmasa kadar değişir. Saydam ve yarı
saydamdır.
Renk değişken olup genellikle kahverenginin tonları, pembe
veya mavidir.
Bazen de; beyaz, gri, yeşil, kırmızı (rubi = yakut) veya
mavi (safir = gök yakut) olabilir.
Rubi ve safirler c-ekseni yönünde opelesans( asterizm)
gösterirse bunlara yıldızlı rubi veya yıldızlı safir denilir.
Hematit, magnetit, ve spinel ile birlikte bulunan kırmızı –
siyah renkli korunda ise “zımpara” denir.
Bileşim: Al= % 52. 9 , O = % 47. 1 dir. Eser miktarda (ppm
mertebesinde) Cr bulunur ise yakut mineraline kırmızı renk
verir. Eğer Fe ve Ti bulunur ise safir mineraline mavi rengi
verir.
Tanınması : Parlaklığı, yoğunluğu, oldukça sert olması ve
yarılım özelliği ile hemen tanınır. Öğütülmüş ise kobalt nitrat ile
ısıtılır ise mavi renge boyanır.
Bulunuşu : Metamorfik kayaçlarda (şist ve gnays gibi) sık
rastlanan tali (aksesuar) bir mineraldir. Özellikle silis
bakımından fakir magmatik kayaçlarda (nefelin siyenit ve
siyenit gibi) birincil mineraldir.
Sık olarak kristal veya yuvarlanmış çakıl halinde nehir
yataklarında ve toprakta bulunabilir.
En güzel yakut Burma’da bulunmuştur. Buradaki değerli
taşlar, metamorfik kayaçlar ve üzerindeki toprak örtüsünde
serpilmiştir.
Daha düşük değerli koyu renkli yakutlar ise Kamboçya’ da
mevcuttur.
Safir ise Tayland, Seylon, Kamboçya ve Avustralya’ da
bulunmuştur. Kamboçya safirleri en değerlileridir.
Adi korund ise bol miktarda Güney Afrika, ABD’ de ve
Kanada’ da bulunmaktadır.
Yapay korund; günümüzde boksitten sentetik
üretilmekte ve aşındırıcı olarak kullanılmaktadır.
olarak
Ayrıca sentetik olarak üretilen yakut ve gök yakut,
alüminyum tozu ile krom veya titan karışımının oksi–hidrojen
alevinde ergitilmesi (Verneuil Yöntemi = 1902 yılından beri
kullanılır) ile üretilmektedir.
Sentetik olarak üretilen bu taşları, güzelliği ve diğer özellikleri
ile doğallarından ayırt etmek güçtür.
Türkiye zımpara yatakları açısından çok zengin bir ülkedir.
Türkiye’ yi ABD ve Yunanistan izlemektedir.
Türkiye’ deki zımpara yatakları Muğla’da (Milas ve Yatağan)
metamorfik şist ve mermerler içinde yer almaktadır.
Ayrıca az miktarda İzmir (Tire), Manisa(Akhisar) Aydın
(Söke) ve Erzurum (Tekman)’da bulunmaktadır.
Kullanılışı : Ziynet taşı ve zımpara şeklinde aşındırıcı
(abrazif) olarak kullanılır.
Kırmızı rubi (yakut) en değerli taş olup zümrütten sonra
gelir.
Mavi renkli safir ise o kadar kıymetli değildir. İyi kalitedeki
taşlar saatlerde ve bilimsel aletlerde de kullanılır.
Hematit (Fe2O3)
Fiziksel özellikleri : S: 5.5 – 6.5 , Y: 5.26. Yarılım (0001) ve
(101-1) üzerinde gelişir.
Parlaklığı kristal yüzeylerinde metalik, toprağımsı türlerde ise
mattır.
Rengi kahve-kırmızı veya siyahtır.
Kırmızı toprağımsı görünümdeki türüne “kırmızı okr” denir.
Levhamsı ve metalik cilalı ise “spekülarit” adı verilir. Çizgi
rengi açık kırmızıdan koyuya kadar değişir. Yarı saydamdır.
Bileşim: Fe= % 70. 0 , O = % 30 dur. Az miktarda Mn ve Ti
bulundurabilir.
Tanınması : Genellikle kırmızı çizgisi ile tanınır. Ergimez.
950 oC üzerinde ilmenit ile tam katı eriyik serisi oluşturur.
İndirgen alevde ısıtılınca magnetik özellik kazanır. HCl’ de
yavaş çözünür. Çözelti Potasyum–ferrisiyanür ile koyu mavi
çökelti verir (Ferri demir deneyi).
Bulunuşu : Hematit her yaştaki kayaçlarda serpilmiş
durumda bulunan en önemli demir cevheridir.
Volkanik faaliyetler ile süblimleşme şeklinde (maddenin sıvı
faza geçmeden direkt olarak buhar fazına geçmesi) gelişebildiği
gibi kontak metasomatik yataklar ile magmatik kayaçlarda tali
mineral olarak bulunabilir.
Kırmızı kumtaşlarında çimento maddesi olarak da sık sık
gözlenir.
Milyonlarca tonluk büyük demir oksit yığışımları çoğunlukla
tortul kökenli olup, beraber bulunabilecek silis, meteorik sular
ile çözünüp götürülünce demir oranı %50’ nin üzerine çıkabilir.
Böylece birkaç milyon tonluk rezervlere çıkabilir ve böylece
ekonomik olarak işletilebilir hale gelir.
Oolitik cevherleşmeler de sedimenter kökenli olup, demir
cevheri olarak işletilebilir.
Limonit gibi hematit de demir içeren kayaçların ayrışması
(yüzeysel bozuşma ve oksidasyon) sonucu düzensiz yataklar
oluşturabilir.
Dünya’da ve Türkiye’de başlıca hematit yatakları; İngiltere,
İsviçre,
ABD,
Brezilya,
Venezuella
ve
Kanada’da
bulunmaktadır.
Türkiye’de ise; Sivas (Divriği), Sakarya (Karasu), İzmir
(Torbalı), Kütahya (Simav), Malatya (Hekimhan, Hasançelebi
ve Pötürge) ve Muğla (Milas)’ da bulunmaktadır.
Kullanılışı : Demir üretiminde önemli bir demir cevheridir.
Ayrıca boya=pigment (kırmızı okur türleri) ve abrazif
(aşındırma) amaçlı olarak kullanılır.
AO2 tipi OKSİTLER
Rutil Grubu
Rutil (TiO2)
Fiziksel özellikleri : S: 6 – 6.5 , Y: 4.18 – 4.25. Dilinim (110)
belirgin olup parlaklık yarı metalikten elmasa kadar değişir.
Renk; kırmızı, kırmızı-kahve ve siyah. Çizgi rengi ise soluk
kahverengidir.
Rutil’in;
Anatas (tetragonal) ve brukit (rombusal) olarak adlandırılan
iki polimorfu daha vardır.
Rutil, yüksek sıcaklık polimorfudur ve basınç ve sıcaklık
aralığı oldukça geniştir.
Bileşim: Ti= % 60.0, O=% 40 ve Fe = % 10 kadar bulunabilir.
Fe+2, yapı içinde Ti+4 ile yer değiştirdiği zaman, elektriksel
nötrlük, yapıya Nb5 ve Ta5 girmesi ile sağlanır. Bu gibi
durumlarda bileşim Fex (Nb, Ta)2x Ti 1-3x O2 ile verilir.
Tanınması : Elmas parlaklığı ve kırmızı rengi ile kolaylıkla
tanınır.
Kassiterit mineralinden özgül ağırlığının düşük olması ile
ayırt edilir. Ergimez ve çözünmez. Na2CO3 ile ergitilip H2SO4 de
çözününce, çözelti H2O2 ilavesi ile sarıya boyanır.
Bulunuşu : Rutil, granit, pegmatit, gnays, mikaşist ve
metamorfize olmuş kireçtaşlarında ve dolomitlerde bulunabilir.
Ayrıca büyük miktarlarda siyah kumlarda zirkon, magnetit ve
monazit (fosfat mineralidir) ile beraber bulunur.
Sık olarak iğnemsi kristaller halinde ve kuvars ve mika
minerallerinde kapanımlar halinde bulunur.
En büyük rutil üretimi; Avustralya’daki sahil kumlarından
yapılmaktadır.
Ayrıca Fransa, Norveç ve İsviçre’ de de önemli rutil yatakları
mevcuttur.
Yapay rutil üretimi; “Verneuil Yöntemi” (alüminyum tozu
ile krom veya titan karışımının oksi–hidrojen alevinde
ergitilmesi) ile yapılmaktadır.
Bu yöntemle üretilen rutiller traşlanarak süs taşı olarak
Titania, Kenya taşı veya Miridis adı altında piyasada
satılmaktadır.
Kullanılışı: Rutil, yaygın olarak kaynak elektrotlarının
kaplanmasında ve titanyum üretiminde kullanılır.
Titanyum ise çeşitli alaşımların yapımında, porselene sarı
renk kazandırmada ve boya sanayiinde kullanılmaktadır.
Pirolusit (MnO2)
Fiziksel özellikleri : S:1-2, Y:6-6.5. Dilinim (110) kusursuzdur.
Eli boyar (sertlik düşük olduğu için). Ancak iri kristalli olan
türlerde (polianit) ise S: 6-6.5, Y: 4.75 tir. Metalik parlaklıkta
olup, renk ve çizgi rengi demir siyahıdır. Kırılma yüzeyleri
girintili ve çıkıntılıdır ve opaktır.
Bileşim: Mn= % 63.2, O=% 36.8. Çoğu zaman bir miktar su
bulundurur.
Tanınması : Siyah çizgi rengi ve yumuşak oluşu ile diğer
mangan minerallerinden ayrılır.
Ergimez. Na2CO3 ile ergitilince mavi-yeşil renkte inci yapar.
Kapalı tüpte ısıtılınca oksijen açığa çıkar ki, mineral üzerine
konan kömür parçalarını tutuşturur.
Bulunuşu : Manganez küçük miktarlarda kristalen kayaçlarda
bulunur. Bu kayaçlardan çözünen manganez, çeşitli mangan
mineralleri olarak çökebilir. Bunlar içinde pirolüsit, en çok
bulunan mineraldir.
Yumrular halinde deniz diplerinde killer ve diğer çökeller ile
beraber bulunur.
Ayrıca kuvars ve diğer metalik çökeller ile beraber
bulunabilir.
Pirolusit en sık rastlanan manganez cevheridir. En çok
BDT, Gana, Hindistan, Çin, Güney Afrika, Brezilya ve Küba’ da
yataklar şeklinde yer alır.
Türkiye’ de ise en önemli zuhurlar; Amasya (Gümüşhacıköy),
Burdur (Bucak), Ankara (Haymana), Erzincan (Tercan),
Trabzon (Araklı), Muğla (Fethiye) v.s.
Kullanılışı : Manganez cevheri olarak kullanılır. Manganez, demir
ile çelik yapımında ve diğer metaller ile ( alüminyum, kurşun, kalay,
bakır ve çinko gibi ) beraber değişik alaşım imalinde kullanılır.
Ayrıca pirolüsit olarak; brom, klor ve oksijen üretiminde oksitleyici
olarak,
potasyum permanganat halinde; dezenfektan olarak,
boyalarda; kurutucu olarak ve
camda; renk giderici olarak kullanılır.
Bunun yanı sıra tuğla, çömlek ve cam yapımında; renklendirme
amaçlı kullanılır.
Alabandin (MnS), çok daha ender bulunan bir mineraldir.
Not: Wad; saf olmayan sulu manganez oksitler için kullanılan bir
isimdir.
AB2O4 tipi OKSİTLER
Spinel Grubu
Spinel grubu mineraller, birbirine yakın eş yapıda olup,
AB2O4 genel formülü ile gösterilirler.
Bileşimde;
A yerinde ; Tam bir katı-eriyik yapacak 2 değerli Mg, Fe, Zn
ve Mn elementleri bulunur.
B ile gösterilen 3 değerli iyonlar; yapının boyutları yönünden
daha hassas olmaları nedeniyle 2 değerli iyonlar gibi tam bir
katı-eriyik yapamazlar.
Spinel grubundaki mineraller çok geniş anlamda katı-eriyik
yapabilmelerinden dolayı, kimyasal bileşimin değişmesine bağlı
olarak çeşitli renk ve özgül ağırlıktadırlar.
Buna karşın yapının fonksiyonu olan kristal şekli tüm katı
eriyiklerde sabit kalır.
Aşağıdaki tabloda (Tablo 1) spinel grubunun üyeleri
arasındaki ilişki görülmektedir.
Tablo 1: Spinel grubu mineralleri (AB2O4 )
A
Mg Spinel
B = Al
MgAl2O4
B = Fe
Magnezyo ferrit MgFe2O4
Fe Hersinit
FeAlO4
Magnetit
FeFe2O4
Zn Gahnit
ZnAlO4
Franklinit
ZnFe2O4
Mn Galaksit
MnAl2O4
Jakopsit
MnFe2O4
B = Cr
Magnezyo
kromit
MgCr2O4
Kromit
FeCr2O4
Magnetit ( AB2O4 ; FeFe2O4 = Fe3O4)
Fiziksel özellikleri : S:6, Y:5.18. Bazı örneklerde oktaeder
yüzeylerine göre yarılım gösterir.
Metalik parlaklık göstermekte olup, demir siyahı rengindedir.
Çizgi rengi siyah olup kuvvetli manyetik özelliği vardır. Opak
özellik gösterir.
Bileşim: Fe= % 72.4, O=% 27.6. Bileşim genellikle Fe3O4’e
yaklaşır. Bazen Mg, Mn, Al ve Cr bulunabilir.
Tanınması : Kuvvetli magnetik özelliği, siyah rengi ve sertliği
ile tanınır. Magnetik bir mineral olan Franklinit’ten çizgi rengi ile
ayırt edilir. HCl asitinde çözülür.
Bulunuşu : Magnetit, magmatik kayaçlar içinde çok sık olarak
bulunan bir aksesuar mineraldir.
Magmatik segregasyon ile yığışarak çok değerli maden
yatakları yapabilir. Bu şekilde zenginleşmiş ve yatak oluşturmuş
magnetitler, genellikle titan bakımından çok zengindirler.
Magnetit, magmatik kayaçlar dışında metamorfik kayaçlar ve
sahil kumları arasında da bulunabilir.
Bilinen en büyük magnetit yatağı İsveç’teki Kiruna yatağıdır.
Bu yatakta magnetit, apatit ile beraber bulunmaktadır. Ayrıca
İsveç (Gellivare)’ te ikinci bir yatağı daha vardır.
Diğer önemli magnetit yatakları; Norveç, Romanya, Ukrayna,
ABD, Güney Afrika ve Rusya’ da bulunmaktadır. Dünyanın pek
çok yerinde küçük çapta yataklar vardır.
Türkiye’ de ise Erzincan (Kemaliye), İçel (Anamur), Simav
(Kütahya), Balıkesir (Ayvalık), Kayseri (Yahyalı), Malatya
(Hekimhan) ve Sivas (Divriği)’ ta bulunmaktadır.
Kullanılışı : Çok önemli bir demir cevheridir.
Kromit (AB2O4; FeCr2O4)
Fiziksel özellikleri : S: 5.5, Y: 4.6. Metalik-yarı metalik
parlaklıktadır.
Renk; demir siyahından kahverengimsi siyaha kadar değişir.
Çizgi rengi koyu kahverengidir.
Bileşim: Fe Cr2O4 için FeO = % 32, Cr2O4= % 68.
Mg, hemen hemen her zaman bulunur ve Fe 2+ yerine geçer.
Cr’ un yerine de bir miktar Al ve Fe3+ geçer.
Tanınması : Yarı metalik parlaklığı ve çizgi rengi ile tanınır.
Magnetit mineralinden kahverengi çizgi rengi ile ayrılır. Kızdırılır
ise mıknatıslık özelliği kazanır.
Bulunuşu : Genellikle peridotit ve peridotitlerden türeyen
serpantinitler içinde bulunur. Magmanın ayrımlanması ve
farklılaşması sırasında, magmadan ilk ayrılan minerallerden
biridir. Kromit yataklarının bu yolla geliştiği düşünülmektedir.
Ayrıca plaser yataklarında da ikincil zenginleşme ürünü olarak
bulunabilir.
Dünya’da başlıca kromit yatakları Rusya, Güney Afrika
Cumhuriyeti, Hindistan, Finlandiya, Filipinler, Kazakistan ve
Rodezya’ dadır.
Türkiye’ de başlıca kromit yatakları; Erzincan (Kopdağı),
Fethiye (Köyceğiz), Elazığ (Guleman), Bursa, Adana, Eskişehir,
Kayseri, Maraş, İskenderun ve Mersin’ de bulunur.
Kullanılışı : Krom için tek cevherdir.
Kromit cevherleri kendi aralarında Cr miktarı ve Cr / Fe
oranına göre;
• Metalürjik,
• Refrakter ve
• Kimyasal amaçlı olmak üzere 3 gruba ayrılırlar.
Metalürjik: Metal olarak; krom, krom çeliği ve paslanmaz
çelik üretiminde ve kaplama işlerinde kullanılır.
Cr-Ni alaşımı şeklinde; elektrikli ısıtma aletlerinde kullanılır.
Cr, çeliğe yüksek sertlik kazandırır. Ayrıca sıhhi tesisatlarda
(musluk ) da kullanılmaktadır.
Refrakter: Kromit’ in refrakter özelliğinden faydalanarak
refrakter fırın yapımında fırın tuğlası olarak kullanılır.
Bu tuğlalar bazen kaba kromit, bazen de boksit, kaolen ve
diğer maddeler ile karıştırılarak yapılır.
Kimyasal: Boya imalatında kullanılır.
Hidroksitler
Götit Grubu
Boksit (diyaspor, böhmit ve gibsit karışımıdır)
Fiziksel özellikleri : S: 1-3, Y: 2-2.55.
Toprağımsıdırlar.
Renk; beyaz, gri, sarı ve kırmızıdır.
Bileşim: Sulu alüminyum oksitlerin
karışımıdır. Boksit bir mineral olmayıp
kayaç ismi olarak kullanılmaktadır.
Bazı boksitler gibsit Al (OH)3 bileşimine yaklaşır.
Genellikle demir bulundurur.
En önemli bileşenleri ; böhmit ile diyaspor’ dur.
Tanınması : Pizolitik karakterlidir.
AB2O4 tipi
Bileşim
Hidroksitler
Brusit
Mg (OH)2
Manganit
MnO (OH)
Psilomelan
(Ba, H2O)
Götit Grubu
Diaspor
Götit
Boksit
HAlO2
HFeO2
Al- hidratlar
Bulunuşu : Boksit, alüminyumlu kayaçların tropik ortamlarda
uzun sürelerde ayrışması ve silisin uzaklaşması ile oluşan
süperjen bir kayaçtır.
Ayrıca killi kireçtaşlarından da aynı tarzda oluşabilir.
Bazen taşınıp başka bir bölgede birikerek yataklar oluşturur.
Tropik bölgelerde; laterit olarak bilinen boksit yatakları sulu
alüminyum ve demir oksitleri bulundurur. Dolayısıyla Al ve Fe
kaynağıdırlar.
Güney Fransa, Guyana, Surinam, Brezilya, Jameika,
Kamerun, Çin, Mali, Hindistan ve Yunanistan’ da bulunur.
Ayrıca Endonezya ve Macaristan’da bulunmaktadır.
Türkiye’ de ise Konya (Seydişehir), Adana (Saimbeyli),
İsparta (Yalvaç), Hatay (İskenderun), Gaziantep (Islahiye) ve
Zonguldak (Kokaksu)’ ta bulunur.
Kullanılışı: En önemli alüminyum cevheridir. Üretilen boksitin
büyük kısmı alüminyum üretiminde tüketilir.
Alüminyum metali özgül ağırlığı düşük ve dayanımlı olduğu
için pek çok alanda kullanılmaktadır;
Levha, tüp alüminyum döküm işleri, otomobil, uçak
endüstrisi, mutfak eşyaları, elektrik kablosu üretimi, değişik
alaşımlar ve kimya endüstrisi sayılabilir.
Diğer bir kullanım alanı ise Al2O3 üretimidir ki, bu da
aşındırıcı malzeme (abrazif) için gereklidir.
Ayrıca refrakter üretiminde de kullanılır. Adını Fransa’nın
“Baux” bölgesinden almıştır.