Balogh Kálmán (szerk.)

Szedimentológia


Az üledékes mangánásványok

A Mn ásványcsoportjainak száma 25 körül van (28.4 táblázatban). Ezek közül a természetben a piroluzit, a kriptomelán, a pszilomelán, a manganit és a mangánkarbonát fogalomkörébe tartozók a leggyakoribbak. Az Mn4+-oxidok és oxihidroxidok belső szerkezete [MnO6] oktaédereknek a piroxének és amfibolok [SiO4] koordinációs tetraédereihez hasonló, de ásványfajtánként változó, láncszerű kapcsolódásmódjával modellezhető. Azok a Mn-ásványok, amelyek három dimenziós térrácsaiban a láncok kapcsolódásakor nagyobb méretű üregek támadnak, idegen ionokat és vizet képesek fölvenni. A rács egyensúlyát pedig bizonyos számú Mn4+ ionnak Mn3+ és Mn2+ ionokkal való helyettesítődése biztosítja.
A legegyszerűbb és ezért termodinamikailag is legstabilisabb, más elemektől leginkább mentes Mn4+ ásvány, a tetragonális piroluzit (β-MnO2), minden üledékes és mállási szelvényben megjelenik. Dimorf módosulata, a rombos ramsdellit (α-MnO2) viszont ritka és metastabilis ásvány, amely viszonylag rövid időn belül piroluzittá alakul át. A piroluzit és ramsdellit rétegek rendezetlen váltakozásából álló nsutit (γ-MnO2) elsődlegesen csak jelenkori tengeri üledékekben található; gyakori viszont a Mn-karbonátos üledékek felszíni mállásával képződött mangánlateritekben.
A gyakran gömbös-kollomorf, fürt- vagy cseppkőszerű alakzatokban megjelenő, bonyolult szerkezetű, kriptokristályos kriptomelán (K1−2Mn8O16.nH2O), amelynek Mn4+ ionjait részint K+, részint Mn2+, sőt Mn3+ helyettesíti, mind a kis és nagy hőmérsékletű üledékes, mind a mállási környezeteknek a piroluzit mellett igen gyakori ásványa. A hozzá hasonló szerkezetű, de Ba-ot is tartalmazó, tetragonális hollandit [(Ba, K)1−2Mn8O16.nH2O] a mállási zóna kivételével minden üledékes környezetben megjelenhet, de különösen a metamorfizált mangántelepeken gyakori. A kriptomeláncsoportba tartozó, de Pb-tartalmú, tetragonális koronadit (Pb1−2Mn8O16.nH2O) mind az üledékes, mind a mállási szelvényekben (pl. ólomércek oxidációs övében) jelen lehet. A Na-tartalmú manjiroitot [(Na, K)1−2Mn8O16.nH2O] azonban idáig csak a Mn-karbonát és a magmás-metamorf Mn-szilikát telepek oxidációs zónájában találták.
A pszilomelán [(Ba, K, Mn, Co)2Mn5O10.nH2O] az irodalmi említések alapján a Mn4+ leggyakoribb oxidjának tűnik. Nevét ui. sokáig kritika nélkül minden kemény, tömör és botroidális szerkezetű Mn-oxidra alkalmazták. Összetételének és szerkezetének tisztázása után az IMA 1977-ben ugyan, a téves névhasználatra hivatkozva, helyette a romanechit elnevezést fogadta el érvényesnek, a „pszilomelán” nevet az irodalom e döntés ellenére továbbra is használja (Roy 1981). Összetétele hasonló a hollanditéhoz, amivé 550 °C-on át is alakul. A hollanditénál és a kriptomelánénál kisebb Mn4+/Mn2+ hányadosa azonban azokénál is alacsonyabb oxidációs fokot jelez. Ez magyarázza az átalakulatlan üledékes ércekben, valamint a jelenkori tavi és óceáni üledékekben tapasztalt gyakoriságát.
A Mn-tartalmú üledékek mállási övében viszonylag gyakori, Zn2+-t, Fe2+-t, Mn2+-t vagy Ba2+-t, Mg2+-t, néha Ni-t, Co-ot, sőt esetleg Mn4+-t helyettesítő Al3+-t és 1–3 molekula kristályvizet is tartalmazó kalkofanit Wadsley (1955) szerint (Zn2+, Mn2+)1+x. .(Mn3−x4+, Mnx2+)O7.3H2O, Palache et al. (1944) szerint (Zn, Mn, Fe)Mn2O5.H2O, Fleischer (1983) szerint (Zn, Fe, Mn) Mn34+O7. 3H2O összetételű, egységes ásvány, amelyben a Zn és más kétértékű atomok a c-tengely mentén, a vízréteg és az [MnO6 rétegek oxigénjei között a következő sorrendben helyezkednek el: —O—Mn—O—Zn—H2O—Zn—O—Mn—O—. Ostwald (1985) viszont úgy véli, hogy a kalkofanit olyan keverékásvány, amely 7,1 Å bázisreflexiójú, jól definiált Mn4+-oxid rétegrácsok és szigetszerűen közbeiktatódó más szerkezetek sorozatából áll.
A litioforit [Mn54+Mn2+O12]2+ és [Al4Li2(OH)12]2− összetételű rácssíkok váltakozásából álló, monoklin rétegrács. Agyagdús lateritszelvények agyagásványokkal vagy grafittal epitaxiálisan összenőtt, másodlagos ásványa.
A birnessit (7 Å-ös manganit, buserit) [(Ca, Na)Mn7O14.3H2O] ugyancsak vegyesen tartalmaz Mn2+, Mn3+ és Mn4+ ionokat, amelyek részint az [MnO6] koordinációs oktaéder-, részint az ezek közötti H2O- és (OH)-rétegek oxigénjéhez kapcsolódnak. Ezért ennek a lemezhalmazokat alkotó ásványnak az oxidációs foka kisebb, mint a többi Mn4+-oxidé (O/Mn4+ aránya csak 1,90). A jelenkori óceánok Mn-gumóiból és bekérgezéseiből, hőforrásüledékekből, valamint mészkövek hipergén ásványaként ismeretes. Rendezetlen szerkezetű, a röntgen-porfelvételek szerint 2,4 és 1,4 Å-nél jelentkező reflexiókkal jellemzett, magasabb oxidációs fokú válfaja a δ-MnO2, amit az Mn(OH)2-rétegek kiküszöbölődése jellemez, főleg hőforrásüledékekben és laterittelepeken található. A jelenkori tengerek Mn-gumóiból és karsztbauxitokból is ismert, hatszöges (?) rendszerbeli, (Ca, Mn)O . 4MnO2. 3H2O összetételű ranciéit, amely hevítve hausmannittá alakul át, Perseil—Giovanoli (1978) szerint nem önálló ásványfajta, hanem birnessit és δ-MnO2 keveréke.
A todorokit [(Ca, Na, K, Mn). (Mn4+, Mn3+, Mg)6O12.3H2O] vagy „10 Å-ös manganit” Giovanoli et al. (1973) és Giovanoli (1976) szerint különböző (hollandit és ramsdellit típusú) vegyületek 9,6 Å távolságban váltakozva összeépült keveréke. Ioncserélő képessége, üregei és betöltetlen kationpozíciói révén a benne található Mn4+-ionoknak megfelelő, kb. 8 súly%-nyi Ni2+, Cu2+ és Zn2+ ion felvételére képes. Zn- és Ag-tartalmú fajtáit szárazföldi lerakódásokból írták le. A mélytengeri Mn-gumóknak is fontos Mn-ásványa, mert ez teszi lehetővé a gumók értékes nehézfémjeinek (Zn, Cu, Ni, Co) a felszaporodását.
A Mn3+ oxihidroxidok három módosulata — a rombos groutit (α-MnOOH), a hexagonális feitknechit (β-MnOOH) és a monoklin manganit (γ-MnOOH) közül az első laterites mállás utáni szelvényekben, az utolsó viszont — közepes oxidációs fokának megfelelően — mind elsődleges, mind másodlagos ásványként gyakori.
Az Mn3+ oxidjai közül a kb. 10 súly%-nyi SiO2-t is tartalmazó braunit I. s a 4,4 súly%-nyi SiO2-n kívül kevés CaO-t és Fe2O3-at is tartalmazó braunit II. a Mn-oxidos telepek ritka diagenetikus ásványa. Annál gyakoribb az ilyen típusú metamorfizált telepeken.
A (Mn, Fe)2O3 összetételű bixbyit vastartalma aszerint mozog 0 és 60% között, hogy az ásvány viszonylag alacsony hőmérsékletű (metamorf), avagy fumarolás környezetből származik-e.
Kis hőmérsékletű felszíni telepek ritka kollomorf megjelenésű vas-mangánásványa a ferromágneses tulajdonságú jacobsit (MnFe2O4; 10 és 54% közötti Mn3O4-tartalommal). A legfeljebb 7%-nyi Fe3O4-en és kevés Mg-on kívül 13%-nyi ZnO-t is tartalmazó, egyébként lényegileg Mn3O4 összetételű hausmannit metamorfizált és hidrotermális Mn-érceken kívül mangánkarbonátok hipergén oxidációs termékeként ismeretes. Egyébként mindkét ásvány metamorf és magmás Mn-telepek alkotórésze.
A Mn2+ karbonátja, a rodokrozit, tiszta állapotban a természetben igen ritka. Gyakoribbak azok a változatai, amelyekben a Mn-t Ca vagy Fe (esetleg Mg vagy Zn) helyettesíti. Helyettesítődése Wedepohl (1980) szerint valószínűleg diagenetikus eredetű, mert a tengervízzel egyensúlyban levő kalcit csak kb. 20 ppm-nyi Mn-t tartalmaz. Ha az Fe, ill. a Ca mennyisége kb. egyenlő a Mn-éval, akkor manganoszideritről, ill. manganokalcitról beszélünk. Ugyanígy létezik Mn-tartalmú kalcit, ill. sziderit is. Ezért a kalcitot és a rodokrozitot hosszú időn át egy folyamatos izomorf sor két szélső tagjának tekintették. Goldsmith (1959) szerint azonban a természetben az 50 és 80 mol%-nyi MnCO3-tartalom között a sor megszakad. Az ennek megfelelően értelmezett rodokrozit mind a hidrotermális, mind az üledékes és metamorf tartománynak igen gyakori ásványa. A mállási övben hipergén Mn-oxidokká alakul át. Diagenetikusan a mélytengeri Mn-gumókból és -kérgekből is képződik. A Ca túlsúlyával jellemzett, dolomitrácsú kutnahorit [CaMn(CO3)2] üledékes környezetben elég ritka.
A Mn-szilikátok közül a röntgen-amorf neotecit [(MnFe)SiO3. .H2O] és a rombos bementit [Mn7Si6O15(OH)8] csak vulkanogén mangánüledékekben található.
A szulfidok közé tartozó alabandit (MnS) csak nagyon magas pH-n képződik, ezért az üledékes Mn-lerakódásokban ritka.

Szedimentológia

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2017

ISBN: 978 963 454 049 6

Hivatkozás: https://mersz.hu/balogh-szedimentologia//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave