Skupina živců

Skupina velmi důležitých horninotvorných minerálů, tvořících podstatnou část zemské kůry. Jsou to bezvodé tektoalumosiliky s obecným vzorcem:

Složení běžných živců lze vyjádřit v trojúhelníku s vrcholy NaAlSi₃O₈ (albit, Ab), CaAl₂Si₂O₈ (anortit, An) a KAlSi₃O₈ (ortoklas, Or).

Z obrázku je patrné, že skupinu živců lze na základě složení rozdělit na: (a) alkalické živce – izomorfní řada s krajní členy albitem a ortoklasem, za povrchové teploty neúplná. Izovalentní zastupování Na⁺ za K⁺; (b) sodnovápenaté živce, plagioklasy – úplná izomorfní řada s krajními členy albitem a anortitem. Heterovalentní zastupování Na⁺ za Ca²⁺, valence se kompenzují zastupováním Si⁴⁺ za Al³⁺. Vedle alkalických živců a plagioklasů existují ještě vzácně se vyskytující (c) barnaté živce, např. celsian BaAl₂Si₂O₈, mon.

Struktura a strukturní stav živců

Krystalová strukturu je v základních rysech společná všem živcům, u jednotlivých členů skupiny se liší jen v detailech. Jejím základem jsou tetraedry [TO₄], kde T jsou Si⁴⁺a Al³⁺, obklopené ionty O^2–. Za strukturní motiv lze považovat skupinu čtyř tetraedrů, spojených prostřednictvím kyslíků do kruhu. Kruhy se spojují do pásů a ty do prostorové sítě, takže každý tetraedr je spojen všemi čtyřmi vrcholy se čtyřmi svými sousedy. V dutinách struktury jsou uloženy velké kationty M (hlavně K⁺, Na⁺, Ca²⁺).

Stupeň uspořádání iontů Si⁴⁺ a Al³⁺ v tetraedrové kostře živce určuje jeho strukturní stav. Maximální neuspořádanost znamená zcela nepravidelné, statistické rozmístění Si⁴⁺ a Al³⁺ v poměru odpovídajícímu složení živce (u čistých alkalických živců 3Si : 1Al). Tento stav je typický pro alkalické živce krystalizující za vysoké teploty. Při pomalém ochlazování nebo při nižší teplotě krystalizace dochází k částečnému až nakonec k úplnému uspořádání Si⁴⁺ a Al³⁺ ve struktuře. Pokud by tedy pokles teploty byl vždy dostatečně pomalý, nacházely by se všechny živce na zemském povrchu v dokonale uspořádaném stavu. Při rychlejším ochlazování však dochází k “zamrznutí” struktury, takže v povrchových podmínkách nacházíme všechny přechodné stavy mezi zcela uspořádanými (“nízkoteplotními”) a zcela neupořádanými (“vysokoteplotními”) živci. Při zvýšení teploty dochází opět ke změně strukturního stavu směrem k neupořádanosti.

Ve struktuře čistého anortitu je poměr Si:Al roven přesně 1:1. Ionty Si⁴⁺ Al³⁺ se ve tetraedrové kostře anortitu nutně musí pravidelně střídat - čistý anortit je v tomto smyslu vždy zcela uspořádaný. Jak se v plagioklasové řadě poměr Si:Al postupně mění přes nestechiometrické poměry až k poměru 3Si:1Al (u alkalických živců resp. albitu), tím větší nepravidelnost v rozmístění Si⁴⁺ a Al³⁺ je možná a tím větší je rozdíl mezi maximálně uspořádaným a maximálně neuspořádaným stavem. Struktury přechodných členů plagioklasové řady obecně nemohou být dokonale uspořádané, protože dokonalé uspořádání vyžaduje stechiometrické poměry Si:Al. Problematika detailů struktur živců a vztahů mezi nimi je natolik široká, že pouhý její nástin zdaleka přesahuje rámec tohoto výkladu.

Strukturní stav poskytuje informaci o fyzikálních podmínkách krystalizace, případně o podmínkách, jimž byl živec později vystaven. Zásadní vliv na strukturní stav má teplota, mnohem menší je vliv tlaku a také času, který uběhl od vzniku krystalu (postupně, i když velmi pomalu, roste uspořádanost). Změna stupně uspořádanosti je doprovázena změnami geometrie strukturní mřížky a tím i fyzikálních vlastností krystalů, zejména optických. Ke studiu strukturního stavu živců se používají optické metody, metody rtg difrakce, infračervené spektrometrie, magnetické rezonance apod. Strukturní stav živců se obvykle označuje indexem Q_Od na stupnici 0–1, kde Q_Od = 0 znamená maximální neuspořádanost a Q_Od = 1 maximální uspořádanost.

Vlastnosti živců

V důsledku společné struktury mají jednotlivé živce natolik podobné vlastnosti, že je lze často jen obtížně rozlišit. Nejčastěji jsou bílé jen světle zbarvené (K-živce nejčastěji světle šedé, žluté, růžové, plagioklasy bílé či nazelenalé; vápníkem bohaté plagioklasy bývají někdy šedé až černé od mikroskopických inkluzí magnetitu i jiných minerálů). T = 6, hustota 2,57–2,9 g.cm^–3. Všechny živce mají dokonalou štěpnost podle (001) a dobrou podle (010). Štěpné plohy jsou skelně, méně často poněkud perleťově lesklé. U monoklinických živců svírají tyto dva systémy štěpných ploch pravý úhel (odtud ortoklas = kolmo štěpný), u triklinických živců úhel blízký 90° (plagioklas = kose štěpný). Dvojčatění živců je velmi časté podle řady zákonů, z nichž nejčastější jsou: (1) karlovarský: zrcadlení podle (100), srůst podle (010), penetračně; (2) manebašský: podle (021), kontaktně; (3) bavenský: podle (001), kontaktně; (4) albitový (hl. u pagioklasů): podle (010), často polysynteticky; (5) periklinový (hl. u plagioklasů): dvojčatnou osou je osa b, rovina srůstu je na ni kolmá. Běžné jsou i složené srostlice (podle dvou i více zákonů současně). Živce tvoří často automorfně omezené krystaly tabulkovitého (podle (010)) nebo krátce sloucovitého (podle osy a) habitu, nejčastěji zarostlé. Nejčastějšími tvary na krystalech monoklinických živců jsou {010}, {110}, {001}, {-201}; analogicky u triklinických živců. U alkalických živců a zejména u plagioklasů je běžná zonální stavba krystalů.

Přeměny živců

V připovrchových a povrchových podmínkách jsou živce značně nestabilní, proto snadno podléhají přeměnám na jiné minerály. Postiženy bývají celé krystaly živců nebo jen jednotlivé růstové zóny či systémy dvojčatných lamel. K nejčastějším přeměnán patří:

- myrmekitizace: orientovaný srůst draselného živce a vápenatého plagioklasu, který vzniká zatlačováním draselného živce plagioklasem (odnosem K a přínosem Ca a Na). Plagioklas tvoří charakteristické útvary v draselném živci, často připodobňované k chodbičkám červotoče. Termínem myrmekit se často označují též podobné agregáty tvořené živcem a křemenem.
- sericitizace: přeměna na agregát jemnozrnného muskovitu (tzv. sericitu), často s albitem. Vzniká působením hydrotermálních roztoků na alkalické živce, zejména draselné.
- kaolinitizace: přeměna alkalických živců na kaolinit. Probíhá (1) při zvětrávání ve slabě kyselém prostředí, (2) působením hydrotermálních roztoků. Kaolinitizace živců má zásadní význam pro vznik půd a ložisek kaolinu i jiných jílových surovin.
- saussirizace [sósirizace]: přeměna vápníkem bohatých plagioklasů na jemnozrnný agregát různých minerálů, nejčastěji epidotu resp. klinozoisitu, albitu, křemene, kalcitu, sericitu, skapolitu, vesuvianu, amfibolu apod. Probíhá za nízkoteplotních metamorfních a metasomatických podmínek.

Výskyt živců

Živce jsou nejrozšířenější minerály v zemské kůře, odhaduje se, že tvoří 59 objemových procent zemské kůry, tj. asi 56 váhových procent. Jsou součástí svrchního pláště, byly nalezeny i v měsíčních a marsovských horninách a v meteoritech. Spodní plášť ani jádro Země zřejmě živce neobsahují, takže na živce připadá asi 0,2 % hmotnosti planety. Vyskytují se jako podstatná složka ve velké většině magmatických a metamorfovaných hornin. V sedimentárních horninách jsou méně hojné kvůli značné nestabilitě v povrchových podmínkách (pískovce, arkózy).

Praktický význam

Zásadní význam mají živce pro zemědělství a růst vegetace vůbec: při jejich zvětrávání se uvolňují živiny (odtud živce) nezbytné pro život rostlin, zejména K⁺, a půda je obohacována o jílové minerály, nejčastěji kaolinit. Zvětráváním živcem bohatých hornin (řul, rul, arkóz) v kyselém prostředí vznikají ložiska jílových surovin, zejména kaolinu (kaolinitizace).

Ložiska živců jsou v podstatě tří typů: (i) žulové pegmatity (v ČR např. okolí Poběžovic, Domažlic, Písku, Dolních Borů), (ii) živcem bohaté granitoidní a alkalické intruzivní horniny (Krásno u Horního Slavkova), (iii) živcové šterkopísky a štěrky (Halámky). Jako suroviny se uplatňují zejména draselné a sodné živce ve sklářském průmyslu a při výrobě ušlechtilého, užitkového a elektroizolačního porcelánu, zdravotnické keramiky, glazur a emailů. Při výrobě porcelánu dochází k rozkladu živce na jehličkovitý mullit, který zpevňuje střep, a oxidy alkálií, které v sobě rozpouštějí ostatní složky keramické hmoty (kaolinit, křemen) a po utuhnutí vytvářejí mléčně bílé sklo. Povrch porcelánu se navíc pokrývá sklovitou glazurou s vysokým obsahem živce. Přídavek živců do sklářského kmene zvyšuje obsah hliníku, čímž roste viskozita taveniny a snižuje se tendence skla ke krystalizaci a tím k zmatnění. Vzhledově atraktivních odrůd se používá jako ozdobných kamenů.

Petrologie staví na živcích klasifikaci magmatických hornin a používá je k řešení řady petrogenetických problémů (teplota vzniku magmatických a metamorfovaných hornin, provenience klastického materiálu sedimentů atd.). Vzhledem k množství publikovaných dat jsou živce jednoznačně nejprobádanější skupinou minerálů.

zpět na třídy » »