Minerał - Polski Serwis Naukowy

Zbiór różnych minerałów

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

Do minerałów nie zalicza się mineraloidów:

Nazwę "sole mineralne" odnosi się przede wszystkim do soli spotykanych w naturze (w organizmach żywych, pożywieniu etc.). Sole mineralne są ważnym składnikiem diety człowieka, spełniają bowiem rolę budulcową oraz regulatorową. Stanowią około 4% organizmu człowieka (przy czym najważniejsze to chlorek sodu, a także sole wapnia i magnezu). Niedostateczna ilość soli mineralnych w diecie może prowadzić do poważnych zaburzeń w organizmie człowieka.
Tellurki – sole kwasu tellurowodorowego (H2Te(aq)). Można je otrzymać poprzez syntezę telluru z metalem. Kwas tellurowodorowy jest słabym kwasem, więc tellurki sodu i potasu (Na2Te i K2Te) mają odczyn zasadowy. W reakcji tellurków z kwasami wydziela się tellurowodór.

substancji bezpostaciowych o jednorodnej strukturze chemicznej;

substancji powstałych w wyniku zniszczenia struktury krystalicznej minerału pod wpływem promieniowania jonizującego;

rtęci.

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).

Pirokseny – grupa bardzo rozpowszechnionych minerałów skałotwórczych o strukturze wewnętrznej odpowiadającej krzemianom łańcuchowym i ogólnym wzorze:
Oliwiny – grupa minerałów zaliczana do krzemianów. Mają zazwyczaj barwę zieloną w odcieniach, ale też brązową, czarną a wyjątkowo są białe lub bezbarwne.

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.

Bornit – minerał z gromady siarczków. Jest minerałem rzadkim, rozpowszechnionym tylko w niektórych regionach Ziemi. Minerał hydrotermalnych żył kruszcowych, zwykle występuje w asocjacji z chalkopirytem jako produkt odmieszania roztworu stałego, z galeną, sfalerytem i pirytem. Znany z wielu złóż miedzi, powszechny szczególnie w strefie cementacyjnej złóż siarczków Cu. Pospolity w łupkach miedzionośnych cechsztynu, tu w asocjacji z tetraedrytem, chalkozynem, pirytem, kowelinem.
Zabarwienie minerału - właściwość barwna minerału odbierana przez obserwatora, gdy oceniany jest wygląd minerału w naturze w takiej postaci, w jakiej występuje, lub też gdy badana jest powierzchnia próbki minerału w postaci bryłki. Jest to właściwość względna, gdyż uzależniona od czynników zewnętrznych, m.in. od gładkości obserwowanej powierzchni, oraz kąta padania i stopnia rozproszenia oświetlenia, a wpływ mogą mieć na ocenę również zmiany badanej powierzchni wynikające z erozji (czego efektem mogą być nawet zmiany składu chemicznego). Taka ocena jest bardzo niedokładna i dlatego w praktyce własności barwne minerałów określa się po ich rozdrobnieniu oceniając wtedy barwę minerału.

Wg dawniejszych definicji do minerałów zaliczano wszystkie substancje i ich roztwory stałe powstałe w wyniku procesów geologicznych, bez względu na postać i fazę.

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.

Rodochrozyt (Dialogit, Diagolit lub Spat Manganowy) – minerał z gromady węglanów. Należy do grupy minerałów rzadkich rozpowszechnionych tylko w niektórych rejonach Ziemi.
Diament – minerał z gromady pierwiastków rodzimych. Nazwa pochodzi od gr. ἀδάμας adamas (dopełniacz ἀδάμαντος adamantos, łac. diamentum) = "niepokonany, niezniszczalny" i nawiązuje do wyjątkowej twardości tego minerału. Jest najtwardszą znaną substancją z występujących w przyrodzie.

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.

Anataz (oktaedryt) – minerał, odmiana polimorficzna dwutlenku tytanu. Nazwa pochodzi od: anatasis gr. = wydłużenie. Po raz pierwszy wzmiankowany w 1738roku; w 1802 roku L.N.Vauqelin ustalił, że anataz ma analogiczne własności chemiczne jak rutyl.
Pegmatyty – rodzaj skał magmowych charakteryzujących się szczególną mega- lub gigantokrystaliczną teksturą, wzbogaconych w pierwiastki niekompatybilne oraz minerały zawierające składniki lotne jak fluor, bor, fosfor i inne. Najczęstszym typem są pegmatyty granitoidowe, ale występują również pegmatyty gabrowe, sjenitowe, skał wysoko alkalicznych (pegmatyty agpaitowe i miaskitowe). Nazwa pochodzi od gr. pegma – silne łącze, stwardniałość, dla odwzorowania zwięzłości granitu pismowego. Skała opisana po raz pierwszy w 1813 roku przez R.J Haüyego.

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 AlAl[SiO5] poprzez podniesienie ciśnienia przechodzi w kyanit AlAl[SiO5, a w przypadku wzrostu ciśnienia i temperatury w silimanit AlAl[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.

Magnetyt – minerał z gromady tlenków, zaliczany do grupy spineli (żelazowych). Należy do minerałów bardzo pospolitych i wyjątkowo szeroko rozpowszechnionych.
Substancja to materia składająca się z obiektów (cząstek, atomów) posiadających masę spoczynkową. Substancją nie jest zatem np. fala lub pole fizyczne (grawitacyjne, elektryczne). Substancja może być jednorodna w sensie chemicznym (np. związek chemiczny) i fizycznym (ośrodek ciągły) albo może być niejednorodna (mieszanina, granulat). Jej skład może być ustalony lub zmienny.

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.

Rtęć rodzima – substancja mineralna z gromady pierwiastków rodzimych. Rzadko występujący minerał składający się z niemal czystej rtęci, występującej w formie drobnych kropel w kawernach skał.
Prehnit - nazwa pochodzi od nazwiska holenderskiego pułkownika H. von Prehna, który przywiózł go z Przylądka Dobrej Nadziei do Europy w 1773 r. (A.G. Werner, 1790 r.)

Klasyfikacja

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

gromada I: pierwiastki rodzime, stopy i związki międzymetaliczne – (złoto rodzime, srebro rodzime, diament, grafit, rtęć rodzima (zaliczana zwykle do mineraloidów); eugenit i in.)

gromada II: węgliki, azotki, fosforki i krzemki – (cohenit, niobocarbid; carlsbergit, sinoit; schreibersyt, barringeryt; fersilicyt, hapkeit i in.)

gromada III: siarczki i pokrewne selenki i tellurki oraz siarkosole (niekiedy część z tych minerałów jest określana jako kruszce) – (piryt, markasyt, pirotyn, sfaleryt, galena, cynober, aurypigment, molibdenit, bornit, chalkozyn, kowelin; clausthalit, berzelianit; calaveryt, hessyt; proustyt, bournonit, boulangeryt, Tiospinele (sulfospinele) i in.)

gromada IV: halogenki (fluorki, chlorki, bromki i jodki) – (fluoryt, sellait, villiaumit; halit, sylwin, karnalit, atakamit; bromargyryt; jodargyryt i in.)

gromada V. tlenki oraz wodorotlenki i tlenowodorotlenki – (spinele (spinel, magnetyt, chromit), hematyt, piroluzyt, uraninit, rutyl, anataz, brookit, kasyteryt, kupryt, lód, korund; brucyt, gibbsyt, diaspor, goethyt, lepidokrokit, manganit i in.)

gromada VI: sole kwasów tlenowych

gromada VI-1: azotany – nitrokalcyt, nitromagnezyt,likasyt, i in.)

gromada VI-2: jodany i chlorany (te ostatnie jak dotąd nieznane jako oddzielne minerały) – (lautaryt i in.)

gromada VI-3: węglany – (kalcyt, aragonit, vateryt, dolomit, ankeryt, magnezyt, syderyt, rodochrozyt, smithsonit, cerusyt, kutnahoryt, hydrocynkit i in.)

gromada VI-4: seleniny i seleniany – (chalkomenit, molibdomenit, schmiederyt i in.)

gromada VI-5: telluryny i tellurany – (teineit, plumbotelluryt i in.)

gromada VI-6: borany – (boracyt, boraks rodzimy, uleksyt, colemanit, kernit i in.)

gromada VI-7: siarczany – (gips, anhydryt, celestyn, baryt, anglezyt, chalkantyt, melanteryt, epsomit, kizeryt i in.

gromada VI-8: chromiany i dwuchromiany – (krokoit, lopezyt i in.)

gromada VI-9. molibdeniany – (wulfenit, powellit, ferrimolibdyt, mełkowit i in.)

gromada VI-10: wolframiany – (ferberyt, wolframit, hubneryt, scheelit i in.)

gromada VI-11: fosforany – (apatyt, ksenotym, monacyt , piromorfit, strengit, wiwianit, turkus, lazulit i in.)

gromada VI-12: arseniany – (skorodyt, mimetezyt, erytryn, annabergit, konichalcyt i in.)

gromada VI-13: wanadany – (wanadynit, mottramit i in.)

gromada VI-14: minerały uranylu – (autunit, metaautunit, torbernit, karnotyt, tjujamunit, uranofan, skłodowskit, schoepit, becquerelit, curyt i in.)

gromada VI-15: krzemiany i glinokrzemiany

a. krzemiany wyspowe – (oliwiny (forsteryt, fajalit), granaty (almandyn, grossular, spessartyn, uwarowit), cyrkon, kyanit, topaz i in.)

b. krzemiany grupowe – (hemimorfit, wezuwian, zoisyt, epidoty, melility i in.)

c. Krzemiany pierścieniowe – (turmaliny (szerlit, elbait, drawit i jego odmiana chromdrawit), kordieryt, beryl, eudialit i in.)

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

e. krzemiany i glinokrzemiany wstęgowe – (amfibole (np. ferroaktynolit, tremolit, hornblenda, cummingtonit, glaukofan), prehnit i in.

f. krzemiany i glinokrzemiany warstwowe – (miki (np. biotyt, muskowit, flogopit, lepidolit), minerały ilaste (np. kaolinit, illit, montmorillonit) i in.)

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

Właściwości fizyczne i krystalochemiczne

Cechy charakteryzujące dany minerał:

Twardość minerałów – jest to opór jaki minerał stawia rysującemu go ostrzu, czy jakiemukolwiek innemu działaniu mechanicznemu naruszającemu jego powierzchnię. Jest to własność kierunkowa tzn., że może być odmienna w różnych kierunkach ( przykładem takiej anizotropii twardości jest minerał kyanit (zwanym dawniej dysten co znaczy dwie twardości) o wzorze chemicznym AlVIAlIV[SiO5]. Wzdłuż osi krystalograficznej Z wykazuje twardość ok. 3,5 w skali Mohsa, natomiast prostopadle do tej osi twardość zwiększa się do około 7.
Polimorfizm (różnopostaciowość) – zjawisko występowania różnych odmian krystalograficznych tej samej substancji. Występuje ono wtedy, gdy ta sama substancja może występować w dwóch lub nawet kilku formach krystalicznych.

układ krystalograficzny

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)