Minerał

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Zbiór różnych minerałów
Fluorescencja minerałów

Minerał (fr. minéral, od celt. 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].

Geneza minerałów[edytuj | edytuj kod]

Minerały skał magmowych[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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

Minerały złożowe[edytuj | edytuj kod]

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

Mieszanina mineralna[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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

Właściwości fizyczne i krystalochemiczne[edytuj | edytuj kod]

Cechy charakteryzujące dany minerał:

Minerały skałotwórcze[edytuj | edytuj kod]

 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[edytuj | edytuj kod]

 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[edytuj | edytuj kod]

 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 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[edytuj | edytuj kod]

 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[edytuj | edytuj kod]

Przykłady minerałów
Halit NaCl
Halit NaCl

Przydatne przedmioty w zbieraniu i kolekcjonowaniu minerałów[edytuj | edytuj kod]

  • 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[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. 1,0 1,1 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[edytuj | edytuj kod]

  • 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[edytuj | edytuj kod]

Wikimedia Commons