Lexikon: Mineral

 

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Bild: Pyrite.mass.750pix.jpg Als Mineral (Mehrzahl Minerale, auch Mineralien) definieren Mineralogie|Mineralogen nat黵lich vorkommende Feststoffe mit einer einheitlichen Chemie|chemischen Zusammensetzung und einem auch auf mikroskopischer Ebene gleichf鰎migen Aufbau. Die meisten Minerale sind Kristall|kristallin. Die Mehrzahl der heute bekannten ca. 4000 Minerale sind Anorganische Chemie|anorganisch, es sind aber auch wenige Organische Minerale|organische Minerale bekannt. Die Lehre von den Mineralen ist die Mineralogie.

Alle e der Erde und anderer sind aus Mineralen aufgebaut. Am h鋟figsten kommen etwa drei遡g Minerale vor, die so genannten Gesteinsbildner. Der spezifische Mineralinhalt eines Gesteins liefert Informationen 黚er die Bildung und Entwicklungsgeschichte eines Gesteins und tr鋑t damit zur Kenntnis des Ursprungs und der Entwicklung des Planeten Erde bei.

Nach ihrer Entstehung lassen sich Prim鋜minerale und Sekund鋜minerale unterscheiden: Erstere entstehen zur selben Zeit wie das Gestein, dessen Teil sie sind, letztere werden dagegen erst durch chemische Verwitterung oder Metamorphose (Geologie)|Metamorphose aus den Prim鋜mineralen gebildet.

Struktur und Form

Bild: lapis2.jpg Fast alle Minerale treten in der Natur als kristalline Feststoffe auf, sehr wenige dagegen als Amorphes Material|amorphe Stoffe, die dem Glas vergleichbar sind. Gediegenes, das hei遲 elementares, Quecksilber und Wasser, die fl黶sige Modifikation des Eises stellen die einzigen Fl黶sigkeiten dar, die zu den Mineralen gez鋒lt werden.

Frei kristallisierte Minerale zeigen 鋟遝rlich eine feste geometrische Form mit wohldefinierten nat黵lichen Fl鋍hen, die in festen Winkeln zueinander stehen. Dies wird auch als Gesetz der Winkelkonstanz bezeichnet. Die symmetrische Anordnung der Fl鋍hen ist Ausdruck der inneren Struktur eines kristallinen Minerals: Es zeigt eine wohlgeordnete Atomstruktur, die durch vielfach wiederholte Aneinanderreihung so genannter Einheitszellen entsteht, die die kleinste Struktureinheit des Minerals ausmachen. Man unterscheidet aufgrund der inneren Symmetrie sechs bis sieben Kristallsysteme, n鋗lich das kubische, das hexagonale, das trigonale, das tetragonale, das orthorhombische, das monokline und das trikline System. Hexagonales und trigonales System werden von manchen Mineralogen gelegentlich zusammengefasst.

Durch ungleichm溥iges Kristallwachstum k鰊nen so genannte Kristallzwilling|Zwillinge entstehen, das sind zwei aus einem Urkristall hervorgegangene miteinander verwachsene Kristalle, die sich, bestimmten Gesetzen gem溥, symmetrisch zueinander verhalten.

Mineral-Erkennung und Eigenschaften

Die Erkennung eines Minerals kann in vielen F鋖len auf Grund einiger weniger Eigenschaften wie Kristallform, H鋜te, Farbe, Bruchverhalten usw. erfolgen. In manchen F鋖len sind jedoch weitergehende chemische Analysen, optische Tests oder R鰊tgenstrukturuntersuchungen zur Identifikation eines Minerals notwendig. Eine wichtige Analysemethode der Mineralogie ist die Durchleuchtung eines Mineral-D黱nschnitts im Polarisationsmikroskop, wo sich die unterschiedlichen chemischen und strukturellen Eigenschaften des Minerals im optischen Verhalten zeigen.

Wichtige Eigenschaften eines Minerals sind:

  • die : Sie wird durch die chemische Zusammensetzung eines Minerals, insbesondere durch kleinere Verunreinigungen oder Fehlordnungen im Gitter, beeinflusst. So l鋝st sich beispielsweise an seiner blutroten F鋜bung erkennen.
  • die Strichfarbe: Sie ist die Farbe des pulverf鰎migen Minerals, die sich oft von der F鋜bung seiner Oberfl鋍he unterscheidet. l鋝st sich immer an seiner eisenroten Strichfarbe erkennen. Der Strich wird 黚licherweise an einem unglasierten Keramikpl鋞tchen gepr黤t.
  • der Glanz: Durch die Art, wie Licht an der Oberfl鋍he eines Kristalls reflektiert oder absorbiert wird, ergibt sich sein Glanz. Beim metallisch gl鋘zenden Bleiglanz ist er sogar namensgebend.
  • die Transparenz: Manche Minerale sind f黵 Licht vollkommen durchl鋝sig wie die Bergkristall genannte Quarz-Variet鋞. Viele metallische Erze wie z.B. der Kupferkies sind dagegen undurchsichtig, was auch als opak bezeichnet werden kann.
  • die Dichte: Sie h鋘gt von der chemischen Zusammensetzung und Struktur ab. So l鋝st sich von Realgar durch seine durch den Gehalt an schwerem Quecksilber wesentlich h鰄ere Dichte unterscheiden. Oft wird sie als Relative_Dichte|relative Dichte auf die Dichte von Wasser bezogen und ist dann einheitenlos.
  • die H鋜te: Sie wird durch die Stabilit鋞 der chemischen Bindungen im Mineral bestimmt und durch ihre Ritzbest鋘digkeit ermittelt. Angegeben wird sie in der Mineralogie durch ihren Wert auf der Mohs-Skala, die von eins (sehr weich, Beispiel Talk) bis zehn (sehr hart, Beispiel Diamant) reicht.
  • die Spaltbarkeit: Sie beschreibt Kristallebenen, zwischen denen nur schwache Kr鋐te bestehen und an denen daher der Kristall gespalten werden kann. Beispielsweise hat Kalzit drei Spaltebenen und ist so sehr vollkommen spaltbar. Quarz besitzt dagegen gar keine Spaltebene.
  • das Bruchverhalten: Bricht ein Mineral nicht entlang seiner Spaltebenen, treten oft charakteristische Bruchstrukturen auf. Beispiele sind der muschelige Bruch von Dolomit und der faserige Bruch von Kyanit.
  • die Lumineszenz: Sie ist ein Sammelbegriff f黵 die verschiedenen Arten des Aufleuchtens einer Substanz unter Einwirkung irgendeiner Strahlung mit Ausnahme der reinen W鋜mestrahlung (z. B. Fluoreszenz, Phosphoreszenz).
  • der : Das magnetische Verhalten von Mineralen ist verschieden: Es gibt selbst anziehende Minerale (z. B. Magnetit), von Magneten angezogene Minerale (z. B. Magnetkies) und magnetisch neutrale Minerale. Bestimmt wird diese Eigenschaft mittels einer Kompassnadel.
  • die Z鋒igkeit: Fachsprachlich auch Tenazit鋞 genannt versteht man darunter bei Mineralen die Spr鰀igkeit, Dehnbarkeit und Elastizit鋞. F黵 einzelne Minerale kann die Z鋒igkeit ein Bestimungsmerkmal sein, ist jedoch meist dem Spezialisten vorbehalten.
  • die Flammenf鋜bung: Einige Elemente verf鋜ben eine Flamme. Diese Eigenschaft wird in der Flammenprobe verwendet, um auf die chemische Zusammensetzung eines Minerals zu schlie遝n. Gasbrenner sind in abgedunkelten R鋟men dazu am Besten geeignet.
  • die : Dies ist die Eigenschaft, hochenergetische Strahlung ohne Energiezufuhr auszusenden. Man unterscheidet traditionell drei Arten von Strahlen: Alpha-, Beta- und Gammastrahlen. Die Strahlenmessung erfolgt mit einem so genannten Geigerz鋒ler. Radioaktivit鋞 ist auch in niedrigen Dosen potentiell gesundheitssch鋎lich.
  • der Pleochroismus: Bei einigen durchsichtigen Mineralen sind die Farben und Farbtiefen in verschiedenen Richtungen unterschiedlich. Erscheinen zwei Farben nennt man dies Dichroismus, bei drei Farben Trichroismus bzw. Pleochroismus. Die Bezeichnung wird auch als Sammelbezeichnung f黵 beide Arten der Mehrfarbigkeit verwendet.
  • die Schmelzbarkeit: Sie beschreibt das Verhalten vor dem L鰐rohr, d.h. die Schmelzreaktion.

Gesteinsbildende Minerale

Die meisten e setzen sich zum Gro遲eil aus einer nur relativ kleinen Anzahl von Mineralen zusammen, den etwa drei遡g Gesteinsbildnern, enthalten daneben aber noch kleinere Mengen an selteneren Bestandteilen. So werden mehr als neunzig Prozent der von Silikat|Silikatmineralen wie Olivin, Pyroxen, Amphibol, Feldspat oder Quarz gebildet. Sie finden sich in Magmatisches Gestein|magmatischen, Metamorphes Gestein|metamorphen und auch in tonreichen Sedimentgesteinen. Weitere bedeutende Mineralgruppen sind die Karbonate, die ebenfalls in wichtigen Sedimentgesteinen wie beispielsweise Kalkstein enthalten sind und die Oxide, darunter z. B. .

Erzlagerst鋞ten

Mineralablagerungen, die zur Metallgewinnung wirtschaftlich abgebaut werden k鰊nen, bezeichnet man als Erze. Der Begriff ist somit 鰇onomisch, nicht wissenschaftlich gepr鋑t: Ob eine gegebene Lagerst鋞te kommerziell ausgebeutet werden kann, h鋘gt von den Abbaukosten und dem Marktwert des enthaltenen Metalls ab - w鋒rend der anteil von Mineralablagerungen bei bis zu 50 % liegen muss, um einen finanziellen Gewinn zu erzielen, reichte im Jahr 2003 bei dem wesentlich wertvolleren bereits ein Anteil von 0,00001 % dazu aus.

Erzlagerst鋞ten k鰊nen auf sehr verschiedene Weise entstehen:

  • Riesige Ablagerungen von Eisenerz, die so genannten geb鋘derten Eisenerzformationen, wurden vor 3650 bis 1800 Millionen Jahren in der Zeit des Archaikums und fr黨en Proterozoikums vermutlich durch den Einfluss von als Sedimente abgelagert.
  • Durch Verwitterungsprozesse k鰊nen Minerale aus ihrem urspr黱glichen Entstehungsgebiet verbracht werden und sich konzentriert als Sedimente (Seifen (Mineralogie)|Seifen) am Grund von Fl黶sen, Seen oder flacher Meere absetzen. Ein Beispiel sind Ablagerungen von so genanntem Gold|Seifengold, das traditionell durch Waschen aus Flusssand gewonnen wird.
  • Wenn hei遝s , das sich in der Tiefe beim Kontakt mit Magma|magmatischer Schmelze mit Mineralen angereichert hat, durch Risse und Spalten zur Oberfl鋍he vordringt, lagern sich mit sinkender und sich ver鋘derndem pH-Wert im umgebenden Gestein nacheinander verschiedene Mineralformationen ab, die auf diese Weise die so genannten Hydrothermaladern bilden.
  • Auf 鋒nliche Weise, nur oberirdisch, entstehen Erze, wenn das mineralreiche Wasser an Thermalquellen zu Tage tritt.

Minerale als Schmuck

Bild: Brillanten.jpg Seltene Minerale, die aufgrund ihrer H鋜te, F鋜bung oder ihres Glanzes als sch鰊 empfunden werden und deshalb als Schmuck dienen, sind als Schmucksteine, umgangssprachlich auch als Halbedelsteine bekannt. Mit ihnen befasst sich wissenschaftlich die Gemmologie. Die wertvollsten Schmucksteine wie zum Beispiel Diamant, Rubin, Smaragd oder Saphir hei遝n auch Edelsteine. (Unter diesen Begriff fallen allerdings auch Nicht-Minerale wie Perlen oder Bernstein.) Aufgrund ihres hohen Preises werden sie heute teilweise synthetisch hergestellt.

Um die durch Farbe und Glanz beeinflusste Sch鰊heit eines Schmucksteins zur Geltung zu bringen, muss er geschliffen und poliert werden. Dazu existieren zahlreiche verschiedene Schliffformen: Durchsichtige oder durchscheinende Variet鋞en werden in der Regel mit Facettenschliffen versehen, bei denen meist in festen Winkelbeziehungen zueinanderstehende Fl鋍hen, die so genannten Facetten, die Lichtreflexion maximieren. Undurchsichtige Minerale erhalten hingegen glatte, einfl鋍hige Schliffe. Der Asterismuseffekt eines Sternsaphirs beispielsweise l鋝st sich nur durch den so genannten Cabochonschliff erzielen. Das Feuer eines im Brillantschliff geschliffenen Diamanten h鋘gt in der Hauptsache von der Einhaltung bestimmter Winkelverh鋖tnisse der einzelnen Facetten sowie von seinen Proportionen ab.

Minerale als Reinigungsmittel

Das gemahlene Tonmineral Lavaerde aus dem Marokko|marokkanischen Atlas (Gebirge)|Atlasgebirge wird bereits seit der als K鰎per- und Haarreinigungsmittel verwendet.

Minerale in der Esoterik

Vielen Mineralen wird in der Esoterik eine Bedeutung als Heilstein zugesprochen.

Systematik der Minerale

Minerale k鰊nen beispielsweise nach ihrer chemischen Zusammensetzung klassifiziert werden:

Gediegene Elemente: gediegenes Element|Gediegene Elemente sind Minerale, die nur aus einem einzigen Chemisches Element|chemischen Element gebildet werden. Hierzu z鋒len etwa zwanzig Minerale, davon zehn geologisch signifikant.

  • Beispiele: (Cu), (Ag), Gold (Au), (Fe), (S), Graphit (C), Diamant (C)

Sulfide: Sulfide bestehen aus einer Verbindung von mit en oder Halbmetallen. Zu den Sulfiden z鋒len etwa 600 Mineralien. Mineralogisch rechnet man auch die Selen|selenhaltigen Selenide und die Tellur|tellurhaltigen Telluride zu dieser Gruppe.

  • Beispiele: Bleiglanz (PbS), Pyrit (FeS2), Zinkblende (ZnS), (HgS)

Halogenide: Die etwa 140 Halogenide bestehen aus einer Verbindung von , , Brom oder mit Kationen wie oder .

  • Beispiele: Fluorit (CaF2), Steinsalz (NaCl)

Oxide und Hydroxide: Aus der Verbindung von en oder Nichtmetallen mit oder Hydroxylgruppen (OH- -Gruppen) entstehen die etwa 400 Oxide bzw. Hydroxide (auch Oxyde genannt).

  • Beispiele: Spinell (MgAl2O4), (Fe2O3), Magnetit (Fe3O4), Korund (Al2O3), Pechblende (UO2), Goethit (FeO(OH))

Karbonate: Die mehr als 200 Karbonate sind Sauerstoffsalze mit dem Anionenkomplex [[Kohlenstoff|CO3]2-.

  • Beispiele: Dolomit (CaMg(CO3)2), Kalzit (CaCO3), Malachit (Cu2CO3(OH)2)

Phosphate, Arsenate, Vanadate: e sind Sauerstoffsalze mit dem Anionenkomplex [[Phosphor|PO4]3-. Hier werden meist auch ate und Vanadium|Vanadate VO43- eingeordnet. Die Gruppe umfasst etwa 400 Mineralien.

  • Beispiele: Apatit (Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)), T黵kis (CuAl6(PO4)4(OH)8 路 5H2O), Carnotit (K2(UO2)2(VO4)2 路 3H2路)

Nitrate: e sind leicht l鰏liche Salze mit dem Anionenkomplex [[Stickstoff|NO3]-, der meist mit oder verbunden ist.

Sulfate: Die etwa 300 Sulfate sind Sauerstoffsalze mit dem Anionenkomplex [[Schwefel|SO4]2-. Hierher sortiert man auch die Chromate.

  • Beispiele: Anhydrit (CaSO4), Gips (CaSO4 路 H2O)

Molybdate und Wolframate: Die eng verwandten Molybdate und Wolframate sind Verbindungen eines s mit dem Anionenkomplex MoO42- bzw. WO42-.

  • Beispiele: Wulfenit (PbMoO4), Wolframit ((Fe,Mn)WO4)

Borate: Zu den etwa 125 Boraten z鋒len jene Minerale, die den Boratkomplex BO33- enthalten.

  • Beispiel: Borax (Na2B4O5(OH)4 路 8 H2O), Sassolin (H3BO3)

Silikate: Die Silikate sind etwa 500 Verbindungen, in denen der [[Silizium|SiO4]4--Tetraeder einen wesentlichen Baustein darstellt.

  • Beispiele: Olivin ((Mg, Fe)2SiO4), (ZrSiO4), Andalusit (Al2SiO5), Topas (Al2SiO4(OH,F)2), Beryll (Be3Al2Si6O18), Quarz (SiO2)

Organische Minerale: Hierzu z鋒len Salze der Melliths鋟re und der Oxals鋟re.

  • Beispiele: Honigstein, Kleesalz

Siehe auch: Liste von Mineralen, Liste der Gesteine, Wikipedia:WikiProjekt Minerale|Wikiprojekt Minerale, Mineralstoffe

Literatur

  • Deer, W.A., Howie, R.A., und Zussman, J.: Orthosilicates, Band 1 aus: Rock-forming minerals. Longman, London, 2. Ausgabe, 1982.
  • R鰏ler, H. J.: Lehrbuch der Mineralogie, Deutscher Verlag f黵 Grundstoffindustrie, Leipzig, 1991 ISBN 3342002883
  • Kleber, W.: Einf黨rung in die Kristallographie, Oldenbourg, 18. bearb. Aufl. 1998, ISBN 3486273191

Weblinks

Kategorie:Mineralogie Kategorie:Bergbau

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