Wolna encyklopedia

Minerał (fr. minéral, od celt. mina – kopalnia) – najmniejsza stała jednostka strukturalna o uporządkowanej budowie wewnętrznej ( kryształ ) wchodząca w skład skorupy ziemskiej. Inaczej jest to faza krystaliczna . Substancje bezpostaciowe na dzień dzisiejszy nie są zaliczane do minerałów, pozostają substancjami mineralnymi. To samo się dotyczy krystalizujących substancji organicznych. Minerałami nie są również związki mineralne powstałe dzięki ingerencji człowieka np. węglik krzemu SiC, oraz syntetyczne kamienie przemysłowe jak korund Al₂O₃, cyrkonia ZrO₂(Y₂O₃, CaO) czy diament syntetyczny. Nazywamy je minerałami syntetycznymi. Czasem można spotkać w podręcznikach do mineralogi i petrografii równoważne traktowanie rodzimych ciał ciekłych czy gazowych powstałych w procesach geologicznych np. rtęć rodzima Hg.

Spis treści 1 Geneza minerałów 1.1 Minerały skał magmowych 1.2 Minerały skał osadowych 1.3 Minerały skał metamorficznych 2 Klasyfikacja 3 Właściwości fizyczne i krystalochemiczne 4 Minerały skałotwórcze 5 Polimorfizm i izomorfizm 6 Politypia 7 Mineralogia 8 Galeria 9 Przydatne przedmioty w zbieraniu i kolekcjonowaniu minerałów 10 Zobacz też 11 Bibliografia 12 Linki zewnętrzne

Geneza minerałów

Minerały skał magmowych

Pierwotnym procesem tworzącym minerały jest krystalizacja magmy w zakresie 1600-800^oC. w ten sposób powstają głównie krzemiany i 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 ewaporacjii (odparowania) wód morskich powstają minerały takie jak gips CaSO₄ • 2H₂O lub halit NaCl.

Minerały skał metamorficznych

Wówczas gdy skały podlegają działaniu zmienionej temperatury i/lub ciśnienia ulegają przeobrażeniu (metamorfizmowi). Jako, że większość minerałów jest stała w ściśle określonym przedziale PT (ciśnienia i temperatury) ulega przeobrażeniu ich struktura wewnętrzna jak 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 Al^VIAl^V[SiO₅] poprzez podniesienie ciśnienia przechodzi w kyanit Al^VIAl^VI[SiO₅, a w przypadku wzrostu ciśnienia i temperatury w silimanit Al^VIAl^IV[SiO₅]. Przemianie w tym przypadku zachodzi pozycja glinu Al 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.

Klasyfikacja

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

Gromada I. Pierwiastki rodzime, stopy i związki międzymetaliczne - ( złoto , diament , grafit , rtęć , skand i in.)

Gromada II. Węgliki, azotki, fosforki i krzemki - ( cohenit , sinoit , barringenit i in.)

Gromada III. Siarczki i pokrewne kruszce - ( piryt , galena , molibdenit i in.)

Gromada IV. Halogenki - ( fluoryt, halit, karnalit i in.)

Gromada V. Tlenki i wodorotlenki - ( goethyt , spinele ( spinel , magnetyt , chromit ) , hematyt , lód , korund i in.)

Gromada VI. Sole kwasów tlenowych

Gromada VI-1. Azotany - ( likasyt , nitromagnezyt i in.)

Gromada VI-2. Jodany i chlorany - ( seligertyt , lautaryt i in.)

Gromada VI-3. Węglany - ( kalcyt , dolomit , ankeryt , magnezyt , syderyt , kutnahoryt , aragonit , vateryt i in.)

Gromada VI-4. Seleniny i seleniany - ( molibdomenit , schemideryt i in.)

Gromada VI-5. Talluryny i tellurany - ( teinit , ferroteluryt i in.)

Gromada VI-6. Borany - ( uleksyt zwany też kamieniem telewizyjnym, atakamit , wisteryt i in.)

Gromada VI-7. Siarczany - ( gips , anhydryt , celestyn , baryt , hemimorfit i in.)

Gromada VI-8. Chromiany i dwuchromiany - ( krokoit , lopezyt i in.)

Gromada VI-9. Molibdeniany - ( wulfenit , mełkowit i in.)

Gromada VI-10. Wolframiany - ( ferberyt , wolframit , hubneryt , scheelit i in.)

Gromada VI-11. Fosforany - ( apatyt , ksenotym , monacyt , lazulit i in.)

Gromada VI-12. Arseniany - ( mimetesyt , erytryn , annabergit i in.)

Gromada VI-13 Wanadany - ( wanadynit i in.)

Gromada VI-14 Minerały uranylu - ( schopeit , bequerelit , curit , autunit , metaautunit , torbernit , skłodowskit , uranofan i in.)

Gromada VI-15. Krzemiany i glinokrzemiany

a. Krzemiany wyspowe - ( oliwiny ( forsteryt , fajalit ), granaty ( almandyn , grossular , spessartyn , uwarowit ), cyrkon , kyanit ( dysten ), topaz i in.)

b. Krzemiany grupowe - ( hemimorfit , wezuwian , zoisyt , epidoty i in.)

c. Krzemiany pierścieniowe - ( turmaliny ( schörl , elbait , drawit , chromdrawit ) , kordieryt , beryl i in.)

d. Krzemiany i glinokrzemiany łańcuchowe ( pirokseny ) - ( czaroit , diopsyd , augit , diallag , spodumen , jadeit , egiryn i in.)

e. Krzemiany i glinokrzemiany wstęgowe ( amfibole ) - ( aktynolit , tremolit , hornblenda , cummingtonit , glaukofan i in.)

f. Krzemiany i glinokrzemiany warstwowe - ( kaolinit , montmorillonit , biotyt , muskowit , flogopit , lepidolit i in.)

g. Krzemiany i glinokrzemiany przestrzenne (szkieletowe) - ( kwarc , trydymit , coesyt , krystobalit , skalenie K ( mikroklin , sanidyn , ortoklaz ), plagioklazy ((skalenie Ca-Na) anortyt , albit , labrador ), nefelin , sodalit , chabazyt , zeolity ( stilbit , natrolit ) i in.)

Gromada VII. Związki organiczne - ( bursztyn )

Właściwości fizyczne i krystalochemiczne

Cechy charakteryzujące dany minerał:

• układ krystalograficzny
• twardość minerałów
• łupliwość
• Rysa
• przełam
• barwa minerału
• zabarwienie minerału
• gęstość
• połysk

Minerały skałotwórcze

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

Polimorfizm i 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. Substancja ZnS 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

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 sie 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

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

Fluoryt CaF2	Spinel MgAl2O4	Chalkantyt CaSO4 • 5H2O	Labrador Na0,5-0,3Ca0,5-0,7Al2Si3O8]
Topaz Al2SiO4(OH,F)2	Aktynolit (Mg,Fe)5[Si8O22](OH)2	Elbait Na(Li1,5Al1,5)Al6(BO3)3(Si6O18)(OH,F)	Diament C
Kwarc SiO2	Mikroklin (Amazonit) K[AlSi3O8]	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	Gips CaSO4 • 2H2O	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. 500g., 1000g., 2000g.)
• szkło powiększające
• ostrza stalowe
• 3-5% HCl
• okulary ochronne
• pudełeczka na okazy
• albumy mineralogiczne
• nożyk
• pędzelek
• kawałek nie szlifowanej porcelany

Zobacz też

• Minerały promieniotwórcze
• Minerały metamiktyczne
• Kruszec
• Geotermometria i geobarometria
• Ruda
• podstawowe zagadnienia z zakresu geologii oraz jubilerstwa
• przewodność elektryczna minerału
• Klasyfikacja minerałów Strunza
• Skały

Bibliografia

• Bolewski A., Manecki A., Mineralogia szczegółowa, Wyd. Polskiej Agencji Ekologicznej, Warszawa, 1993, ISBN 83-85636-03-X
• Książki i podręczniki dot. minerałów i mineralogii (link zewnętrzny)

Linki zewnętrzne

• Lista dyskusyjna o minerałach (zawiera archiwum dyskusji od 1996 roku)