Mineraler — definition, egenskaber og almindelige typer
Lær om mineraler: deres definition, krystalstruktur, egenskaber og over 4.000 almindelige typer som kvarts og feldspat — en komplet guide til mineralogi.
Mineraler er stoffer, der dannes naturligt i jorden. De er byggestenene i bjergarter.
Mineraler er normalt faste, uorganiske stoffer, har en krystalstruktur og dannes naturligt ved geologiske processer.
Studiet af mineraler kaldes mineralogi.
Et mineral kan bestå af et enkelt kemisk grundstof eller som regel af en forbindelse. Der findes over 4.000 kendte typer af mineraler. To almindelige mineraler er kvarts og feldspat.
Egenskaber
Mineraler beskrives og identificeres ud fra flere faste egenskaber. De vigtigste er:
- Kemisk sammensætning: Hvilke grundstoffer og i hvilke forhold de indgår.
- Krystalstruktur: Den ordnede, gentagne måde atomerne sidder på — afgørende for mineralets form og fysiske egenskaber.
- Hårdhed: Modstand mod ridser målt på Mohs-skalaen (1 = talk, 10 = diamant).
- Kløvning og brud: Måden mineralet deler sig på langs bestemte planer (kløvning) eller uregelmæssigt (brud).
- Farve og streg: Udseende kan variere, men stregen (pulverfarven) er ofte mere konstant og anvendes til identifikation.
- Glans: Hvordan overfladen reflekterer lys (metalglans, glasglans, perleagtig osv.).
- Densitet (specifik vægt): Masse pr. volumen — nyttigt ved identifikation af tungere mineraler som metaller.
- Andre egenskaber: Magnetisme, elektrisk ledningsevne, reaktion med syre (f.eks. HCl for carbonater), gennemsigtighed og fluorescens.
Dannelsesprocesser
Mineraler dannes under mange forskellige geologiske forhold:
- Magmatisk krystallisering: Mineraler danner sig, når magma køler ned (fx kvarts og feldspat i granit).
- Metamorfose: Ved højt tryk og temperatur omkrystalliseres mineraler i faste bjergarter og kan danne nye mineraler.
- Hydrotermale processer: Varme, mineralrige væsker udfældes i sprækker og danner årer af mineraler (ofte ædelmetaller og sulfider).
- Sedimentære processer: Mineraler kan udfældes fra vand ved fordampning (f.eks. evaporitter som halit) eller aflejres som fragmenter af andre mineraler.
- Biogene processer: Organismer kan danne mineraler (skaller af calcit eller aragonit), hvilket også bidrager til nogle sedimentære forekomster.
Klassifikation og almindelige typer
Mineraler grupperes ofte efter deres anion eller aniongruppe. De vigtigste grupper er:
- Silikater: Den største gruppe. Indeholder silikat-tetraedre (SiO4). Eksempler: kvarts, feldspat, pyroxener, amfiboler.
- Oxider: Mineraler hvor oxygen er hovedanion (f.eks. magnetit, hematit).
- Sulfider: Mineraler med svovl bundet til metaller (f.eks. pyrit, galena) — vigtige som malmmineraler.
- Karbonater: Indeholder CO3-gruppen (f.eks. calcit, dolomit).
- Halider: Indeholder halogener som Cl eller F (f.eks. halit, fluorit).
- Sulfater, fosfater, osv.: Andre grupper med specifikke anioner (f.eks. gips som sulfatholdigt mineral).
- Elementære/minerale grundstoffer: Naturligt forekommende rene grundstoffer (guld, grafit, diamant).
Identifikation i marken og laboratoriet
Enkle tests i marken:
- Hårdhedstest med negle, mønt eller glas.
- Stregtest på uglasseret porcelæn for at se pulverfarve.
- Syretest (fortyndet HCl) for at se om mineralet reagerer — typisk for carbonater.
- Visuel bedømmelse af glans, farve og krystalform samt kontrollere kløvning.
- Magnettest for jernholdige mineraler.
I laboratoriet anvendes röntgendiffraktion, kemiske analyser (ICP, XRF), mikroskopi og andre metoder til præcis bestemmelse af struktur og sammensætning.
Anvendelser og betydning
Mineraler har stor økonomisk og teknisk betydning:
- Byggematerialer: Sand, grus og knust sten samt mineraler som kalk og gips.
- Industrielle råstoffer: Kvarts til glas og silicium, feldspat i keramik og glas, gips til byggebranchen.
- Malme: Sulfid- og oxidmineraler som kilde til metaller (jern, kobber, bly, zink, ædle metaller).
- Fertilisering og kemi: Fosfatmineraler til gødning, halider og sulfater i industrien.
- Smykker og ædelsten: Diamant, rubin, safir, ædelkvarts og andre æstetiske mineraler.
- Miljø og jordbund: Mineraler påvirker jordens næringsindhold, vandkemi og erosion.
Opsummering: Mineraler er naturligt forekommende, faste og ofte uorganiske stoffer med en karakteristisk krystalstruktur og kemisk sammensætning. Deres egenskaber og dannelsesmåder varierer bredt, hvilket giver dem central betydning i geologi, industri og hverdagsprodukter.
Et udvalg af mineraler.
Karakteristika for mineraler
Et mineral er et stof, der normalt
- er et uorganisk fast stof (elementært kviksølv er en undtagelse).p184
- Har en bestemt kemisk sammensætning
- har normalt en krystalstruktur; nogle har ikke en sådan
- er dannet naturligt ved geologiske processer
En nyere definition er:
"Et mineral er et homogent (dvs. sammensat af dele eller elementer, der alle er af samme art) naturligt forekommende stof med en bestemt, men ikke nødvendigvis fast kemisk sammensætning. De fleste mineraler er faste stoffer med et ordnet atomar arrangement, og de fleste er uorganiske i den kemiske betydning af dette ord".
Alternativt er et mineral et mineral, der er opført som sådan af International Mineralogical Association.
Mineraler og bjergarter
Mineraler adskiller sig fra bjergarter. Et mineral er en kemisk forbindelse med en bestemt sammensætning og en defineret krystalstruktur. En bjergart er en blanding af et eller flere mineraler i varierende forhold.
En sten har kun to af de egenskaber, som mineraler har - det er et fast stof, og det dannes naturligt. En sten indeholder normalt to eller flere typer mineraler. To prøver af den samme type sten kan indeholde forskellige slags mineraler. Mineraler består altid af de samme materialer i næsten de samme forhold. En rubin er et mineral. Derfor har en rubin fundet i Indien den samme sammensætning som en rubin fundet i Australien.
dannet i naturen
Mineraler dannes ved naturlige processer. Nogle få stoffer med samme kemiske sammensætning som mineraler kan produceres af levende væsener som en del af deres skaller eller knogler. Bløddyrs skaller består af enten calcit eller aragonit eller begge dele.
Traditionelt betragtes kemikalier, der produceres af levende væsener, ikke som mineraler. Det er imidlertid vanskeligt at se, hvorfor et organisk stof ikke skulle kaldes et mineral, hvis dets kemiske natur og krystalstruktur er identisk med dets uorganiske tvilling. Dette spørgsmål er nu under debat: se Railsback del II.
Mineraler dannes på mange måder. Mineralet halit, som bruges som bordsalt, dannes, når vand fordamper i en varm, lavvandet del af havet og efterlader det salt, det indeholdt. Mange typer mineraler dannes, når smeltet sten, eller magma, afkøles og bliver til et fast stof. Talk, et mineral, der kan bruges til at fremstille babypudder, dannes dybt nede i jorden, når højt tryk og temperatur forårsager ændringer i fast bjergart.
Det usædvanlige er, at de fleste mineraler skyldes deres dannelse til livet, eller i det mindste til den store iltningsevent. "Robuste mineraler frem for skrøbelige organiske rester kan være de mest robuste og varige tegn på biologi".
Solid
Et mineral er et fast stof - det vil sige, at det har et bestemt volumen og en grov form. Volumen henviser til den mængde plads, som en genstand fylder. F.eks. har en golfbold et mindre volumen end en baseball, og en baseball har et mindre volumen end en basketball.
Et stof, der er en væske eller en gas, er ikke et mineral. I nogle tilfælde er dets faste form dog et mineral. F.eks. er flydende vand ikke et mineral, men is er det.
Labradorit-feldspat med typisk labradorresistens
Esquel-skive. Det er en sten-jern-meteorit, type pallasit
Korund
Fysiske egenskaber
Disse egenskaber anvendes oftest:
- Krystalstruktur: se nedenfor
- Hårdhed: på Mohs-skalaen, en ti-punktsskala, der går fra den blødeste, talkum, til den hårdeste, diamant.
- Lustre: udseende i lys
- Farve
- Stribe: Farve på et mineral, når det er blevet formalet til et fint pulver. Prøves ofte ved at gnide prøven på en uglaseret plade.
- Spaltning: hvordan mineralet deler sig langs forskellige planer
- Brud: hvordan det knækker mod sine naturlige spalteplaner
- Specifik vægtfylde: densitet sammenlignet med vand
- Alle andre egenskaber
Krystalstruktur
De ispartikler, der udgør frost, har glatte, flade overflader. Disse flade overflader dannes på grund af atomernes placering i isen, som er et mineral. En sådan intern anordning er et kendetegn for mineraler. Det er strukturen i et krystal, et fast stof, hvor atomerne er anbragt i et ordnet, gentagende tredimensionelt mønster.
Hvert mineral har sin egen type krystalstruktur. I nogle tilfælde har to mineraler den samme kemiske sammensætning, men forskellige krystalstrukturer. F.eks. består både diamant og grafit kun af ét grundstof - kulstof. Men kulstofatomernes placering i disse to mineraler er ikke den samme, så de har forskellige krystalstrukturer og meget forskellige egenskaber. Diamanter er ekstremt hårde og har en strålende gnist. Grafit er blødt, gråt og mat.
I naturen er det sjældent, at der findes perfekte krystaller. De fleste krystaller har ufuldkomne former, fordi deres vækst blev begrænset af andre krystaller, der dannes ved siden af dem.
Kemiske egenskaber
Bestemt kemisk sammensætning
Hvert mineral har en bestemt kemisk sammensætning: det består af en specifik kombination af atomer af bestemte grundstoffer. Et grundstof er et stof, der kun indeholder én type atom.
Forskere kan klassificere mineraler i grupper på grundlag af deres kemiske sammensætning. Selv om der findes tusindvis af forskellige mineraler, er kun omkring 30 almindelige i jordskorpen. Disse 30 mineraler udgør de fleste af jordskorpens bjergarter. Derfor kaldes de bjergartsdannende mineraler.
- Silikater er den mest almindelige gruppe. Alle mineralerne i denne gruppe indeholder ilt og silicium - de to mest almindelige grundstoffer i jordskorpen - sammenblandet. Silikater kan indeholde andre grundstoffer såsom aluminium, magnesium, jern og calcium. Kvarts, feldspat og glimmer er almindelige silikater.
- Karbonater er den næstmest almindelige gruppe af bjergartsdannende mineraler er karbonaterne. Alle mineraler i denne gruppe indeholder kulstof og ilt, der er forbundet med hinanden. Calcit, som er almindeligt forekommende i muslingeskaller, er et karbonatmineral.
- Oxider omfatter de mineraler, hvorfra de fleste metaller, såsom tin og kobber, raffineres. Et oxid består af et grundstof, som regel et metal, der er forbundet med ilt. Denne gruppe omfatter bl.a. hæmatit, en jernkilde.
- Sulfater indeholder sulfatgruppen SO4 . Sulfater dannes almindeligvis i evaporitter, hvor meget salt vand langsomt fordamper, så sulfater og halogenider udfældes, hvor vandet fordamper. Sulfater opstår også, hvor varmt vand presses gennem klippen, som det er tilfældet med gejsere.
Der findes mange andre mineralgrupper.
Brazilianit
Nogle anvendelser af mineraler
Mennesker bruger mineraler til mange daglige formål. Hver gang folk tænder for en mikrobølgeovn eller et tv, bruges der mineraler. Kobberet i de ledninger, der fører elektricitet til maskinen, er fremstillet af et mineral. Bordsalt eller halit er et andet mineral, som folk bruger i deres hverdag.
Relaterede sider
- Liste over mineraler
Søge