Przejdź do zawartości

Minerał

Edytuj linki
Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
To jest stara wersja tej strony, edytowana przez Paweł Ziemian BOT (dyskusja | edycje) o 17:43, 14 sty 2018. Może się ona znacząco różnić od aktualnej wersji.
Następująca wersja przejrzana tej strony, którą oznaczono 14 sty 2018, była oparta na tej wersji.
Zbiór różnych minerałów
Fluorescencja minerałów

Minerał (fr. minéral, od gal. mina – kopalnia) – pierwiastek lub związek chemiczny będący normalnie ciałem krystalicznym, którego struktura ukształtowała się w toku procesów geologicznych[1].

Do minerałów nie zalicza się mineraloidów:

Za minerał nie jest uznawana ropa naftowa i jej niekrystaliczne pochodne. Minerałem nie jest woda w stanie ciekłym (natomiast lód jest minerałem). Do minerałów nie zalicza się substancji pochodzenia biologicznego, o ile pod wpływem procesów geologicznych nie uległy przekształceniu w substancje krystaliczne (np. fosforyty powstałe z organizmów morskich)[1].

Minerałami nie są substancje zwane nieprecyzyjnie "minerałami syntetycznymi", czyli substancje otrzymywane sztucznie w laboratoriach lub zakładach przemysłowych. Do najczęściej produkowanych syntetyków należą: ałunit, chalkantyt, syntetyczny korund, cyrkonia, lopezyt oraz diament syntetyczny.

Minerałami nie są sole mineralne rozpuszczone w wodzie (woda mineralna) lub obecne w pożywieniu, czy w parafarmaceutykach.

Dawniejsze definicje do minerałów zaliczały wszystkie substancje i ich roztwory stałe powstałe w wyniku procesów geologicznych, bez względu na postać i fazę[2][3].

Najpospolitszy minerał na Ziemi to bridgmanit.

Geneza minerałów

Minerały skał magmowych

Pierwotnym procesem tworzącym minerały jest krystalizacja magmy w zakresie 1600–800 °C. W ten sposób powstają głównie krzemiany, glinokrzemiany oraz – w mniejszym stopniu – siarczki, węglany, fosforany, tlenki i inne. Z utworów pomagmowych (utwory hydrotermalne i gazy) powstają minerały wypełniając szczeliny w skałach (np. geody kwarcowe SiO2 lub kalcytowe CaCO3), oraz nowe fazy krystaliczne wykrystalizowane z gazów lub z wcześniej zmienionych minerałów w procesach metasomatycznych i pneumatolitycznych, np. minerały pegmatytów.

Minerały skał osadowych

Na powierzchni Ziemi minerały ulegają wietrzeniu pod wpływem czynników atmosferycznych i wód. Ulegają utlenieniu, rozpuszczeniu, rozkruszeniu itp. w takich procesach powstaje np. kaolinit Al4[Si4O10](OH)8, w wyniku wietrzenia granitu i rozkładu skaleni. Kalcyt CaCO3 powstaje również w wyniku sedymentacji z wód morskich tworząc wapień. Procesy utleniające i ługujące prowadzą do powstania tzw. paramorfozy, np. goethytu α-FeOOH po pirycie FeS2. Z ewaporacji (odparowania) wód morskich powstają minerały takie jak gips CaSO4 • 2H2O lub halit NaCl.

Minerały skał metamorficznych

Wówczas gdy skały podlegają działaniu wysokiej temperatury i/lub ciśnienia, ulegają przeobrażeniu (metamorfizmowi). Jako że większość minerałów nie jest trwała w stanie stałym w szerokim zakresie ciśnienia i temperatury, przeobrażeniu ulega ich struktura wewnętrzna oraz często również skład chemiczny. Powstają zupełnie nowe fazy krystaliczne, jak np. staurolit (Fe,Mg)2Al9(Si,Al)4O20(O,OH)4, bądź dochodzi do powstania odmian polimorficznych, np. andaluzyt Al2[O|SiO4] poprzez podniesienie ciśnienia przechodzi w kyanit, a w przypadku wzrostu ciśnienia i temperatury w silimanit. Przemianie w tym przypadku zachodzi pozycja glinu w strukturze wewnętrznej. Na kontaktach intruzji magmowych ze skałami otaczającymi, np. węglanowymi wapieniami lub dolomitami powstają skały bogate w krzem Si jak i węglan wapnia CaCO3 nazywane skarnami. Pospolite minerały w tym przypadku to wollastonit CaSiO3, wezuwian Ca10(Mg,Fe) 2Al4[(OH) 4/(SiO4)5/(Si2O7)2], bądź wiele odmian granatów, jak np. grossular Ca3Al2(SiO4)3.

W wyniku oddziaływania lotnych składników magmy i utworów hydrotermalnych oraz wód powierzchniowych może spowodować przeobrażenie istniejących minerałów oraz powstanie nowych faz krystalicznych. Proces w którym zachodzi powstanie nowych minerałów i zmiana składu chemicznego istniejących nazywamy metasomatozą, bądź w przypadku udziału lotnych składników magmy pneumatolizą. Przykładem jest powstanie kasyterytu SnO2 w wyniku działania lotnego SnF4 na kwarc SiO2.

Minerały złożowe

Wśród minerałów, niemających znaczenia skałotwórczego, ważną rolę odgrywają minerały złożowe - np. galena, sfaleryt, chalkopiryt, malachit, halit, piryt. Są one źródłem wielu surowców wykorzystywanych w gospodarce.

Mieszanina mineralna

Mieszaniną mineralną nazywamy mieszaninę faz krystalicznych (minerałów) powstałą w wyniku procesu geologicznego niekiedy z udziałem bezpostaciowych substancji mineralnych (nawiasem mówiąc - wielofazowe układy niejednorodne, dawniej często uważane za minerały i obdarzone osobnymi nazwami, są obecnie niekiedy określane mianem wyżej wspomnianych mineraloidów). Mieszaniny związków organicznych niemal nie występują w przyrodzie w stanie czystym. Są nimi na przykład żywice kopalne (bursztyn, rezynit), substancje bitumiczne, asfalty, węgle kopalne i pokrewne substancje organogeniczne. Wiele mieszanin mineralnych określono jako nowe minerały i nadano im odrębne nazwy. Przykłady: berezowit okazał się w istocie mieszaniną cerusytu, i krokoitu, konit - magnezytu i dolomitu, a krablit - kwarcu i ortoklazu. "Mieszaninami..." są również limonity, w których przeważa głównie getyt.

Szczególną grupę mieszanin tworzą mieszaniny odmian polimorficznych. Na przykład mieszanina regularnego pirytu (FeS2) i rombowego markasytu (FeS2) lub pospolite skorupowe odmiany blendy cynkowej, które zawierają regularny sfaleryt (ZnS) i heksagonalny wurcyt (Zns). Podobieństwo właściwości fizycznych często utrudnia rozpoznanie i skatalogowanie składu takiego rodzaju mieszanin. Kiedy analiza chemiczna również nie pomaga - konieczne jest posługiwanie się metodami analizy fazowej (metody rentgenograficznej), lub termicznej analizy różnicowej.

Odrębną grupę substancji mineralnych tworzą odmieszane izomorficzne roztwory stałe nietrwałe w warunkach naszego otoczenia. Stanową one ważne świadectwo procesów geologicznych, które prowadziły kiedyś do ich powstania. Ten typ zrostów zwraca szczególną uwagę choćby w badaniach petrograficznych. Są one określane odrębnymi nazwami. Na przykład pertyty są odmieszanymi izomorficznymi roztworami stałymi skaleni potasowych (K[AlSi3O8] i skaleni sodowo-wapniowych nNa[AlSi3O8]*mCa[Al2Si2O8]

Klasyfikacja

Klasyfikacja minerałów polega na uporządkowaniu ich w gromady, klasy, grupy i szeregi.

Właściwości fizyczne i krystalochemiczne

Cechy charakteryzujące dany minerał:

Minerały skałotwórcze

 Osobny artykuł: Minerały skałotwórcze.

Minerały stanowiące główne składniki budujące skały nazywa się minerałami skałotwórczymi, a są to: kwarc, skalenie, amfibole, pirokseny, miki, kalcyt, dolomit, minerały ilaste, oliwiny. Większość z nich to krzemiany lub glinokrzemiany. Minerały, które zwykle są obecne w pewnych typach skał, ale w niewielkich ilościach (do kilku %), to minerały poboczne, a w jeszcze mniejszych (zwykle <1%), to minerały akcesoryczne.

Polimorfizm i izomorfizm

 Osobny artykuł: polimorfizm (krystalografia).
 Osobny artykuł: izomorfizm.

Wiele pierwiastków i związków chemicznych o identycznym składzie krystalizuje w różnych formach morfologicznych tworząc tym samym różne minerały. Zjawisko to nazywamy polimorfizmem np. krzemionka SiO2 w zależności od ciśnienia i temperatury tworzy odmiany polimorficzne: kwarc-α i kwarc-β, trydymit, krystobalit, coesyt, stiszowit. Siarczek cynku tworzy min. wurzyt czyt. wurcyt i sfaleryt. Węgiel C krystalizuje w postaci diamentu lub grafitu. Postacie polimorficzne służą jako geotermometry lub geobarometry.

Zjawisko krystalizowania różnych substancji w taką sama postać krystalograficzną o identycznej strukturze wewnętrznej nazywamy izomorfizmem np. z halitem NaCl izomorficzna jest galena i PbS i peryklaz MgO.

Politypia

 Osobny artykuł: politypia.

Jest to szczególny rodzaj polimorfizmu polegający na tym, iż identyczne warstwy w sieci krystalicznej układają się na sobie w różnej konfiguracji, zmieniając period identyczności sieci w kierunku prostopadłym do nakładających się warstw. Modyfikacje politypowe są najczęstsze wśród minerałów warstwowych np. grafit C, lub inne krzemiany warstwowe. W graficie warstwy atomowe utworzone w sześcioboczne pierścienie są różnie zorientowane względem siebie; odmiany politypowe grafitu – 1Hd, 2H, 3R (cyfra oznacza co ile warstw się powtarza, litera zaś układ krystalograficzny – 3R co trzecia warstwa , układ romboedryczny (trygonalny)). Najczęstszymi minerałami politypowymi są również wurcyt ZnS (2H, 4H, 6H, 10H, 3R, 15R), oraz minerał syntetyczny karborund SiC.

Mineralogia

 Osobny artykuł: mineralogia.

Nauką zajmującą się minerałami jest mineralogia. Naukami wywodzącymi się z mineralogii są: petrografia, petrologia, gemmologia (nauka o kamieniach szlachetnych), krystalografia i jej pochodne. Mineralogia dzieli się także na topomineralogię (nauka o występowaniu minerałów), mineralogie genetyczną, mineralogie opisową. Jest przede wszystkim nauką interdyscyplinarną, pełni istotna rolę w badaniach w zakresie chemii, fizyki, ochrony środowiska, astronomii, medycyny, oraz w naukach technicznych.

Galeria

Przykłady minerałów
Halit NaCl
Fluoryt CaF2
Spinel MgAl2O4
Chalkantyt CuSO4 • 5H2O
Labrador Na0,5-0,3Ca0,5-0,7Al2Si3O8]
Topaz Al2SiO4(OH,F)2
Aktynolit Ca2(Mg,Fe)5[Si8O22](OH)2
Elbait Na(Li1,5Al1,5)Al6(BO3)3 (Si6O18)(OH,F)
Diament C
Kwarc SiO2
Almandyn Fe3Al2(SiO4)3
Piryt FeS2
Uraninit UO2
Kyanit (Dysten) AlVIAlIV[SiO5]
Czaroit (Ca,Na)2K[(OH)2Si4O10] • nH2O
Epidot Ca2(Fe3+,Al)Al2[O/OH/SiO4/Si2O7]
Malachit Cu2CO3(OH)2
Kalcyt CaCO3
Stilbit Ca[Al2Si7O18] • 7H2O
Apatyt Ca5(PO4)3(F,OH,Cl)
Waryscyt AlPO4 • 2H2O
Gadolinit Y2FeBe(SiO4)2O2
Hemimorfit Zn4Si2O7(OH)2 • H2O

Przydatne przedmioty w zbieraniu i kolekcjonowaniu minerałów

  • młotek (kilka rodzajów wagowych; ok. 500 g, 1000 g, 2000 g)
  • szkło powiększające
  • ostrza stalowe
  • 3–5% HCl
  • okulary ochronne
  • pudełeczka na okazy
  • albumy mineralogiczne
  • nożyk
  • pędzelek
  • kawałek nieszlifowanej porcelany

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ a b E. H. Nickel. International Mineralogical Association, Commission on New Minerals and Mineral Names: Definition of a mineral. „Mineralogy and Petrology”. 55 (4), s. 323-326, 1995. Springer Wien. DOI: 10.1007/BF01165125. (ang.). 
  2. ↑ ENCYKLOPEDIA TECHNIKI – chemia, WNT, Warszawa 1965
  3. ↑ Mały słownik chemiczny, wyd. V, red. Jerzy Chodkowski , Wiedza Powszechna , Warszawa 1976

Bibliografia

  • Andrzej Bolewski, Mineralogia szczegółowa, W-wa 1965r., Wyd. Geologiczne
  • Bolewski A., Manecki A., Mineralogia szczegółowa, Wyd. Polskiej Agencji Ekologicznej, Warszawa, 1993, ISBN 83-85636-03-X
  • W. Schumann – Minerały świata – O. Wyd. ”Alma-Press” 2003 r.
  • J. Bauer – Przewodnik Skały i minerały – Wyd. Multico 1997 r.
  • K. Maślankiewicz – Kamienie szlachetne – Wyd. Geologiczne 1982 r.
  • N. Sobczak – Mała encyklopedia kamieni szlachetnych i ozdobnych – Wyd. Alfa 1986 r.
  • C. Hall – Klejnoty, Kamienie szlachetne i ozdobne – Wyd. Wiedza i Życie 1996 r.
  • W. Schuman – Kamienie szlachetne i ozdobne – Wyd. „Alma –Press” 2004 r.

Linki zewnętrzne

Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Minerał&oldid=51542845”