Mineral
Als Mineral (Mehrzahl Minerale, auch Mineralien) definieren Mineralogen einen homogenen, meist festen, kristallinen Grundbaustein der natürlichen Materie. Die meisten der heute bekannten ca. 4000 Minerale sind anorganisch, es sind aber auch wenigeorganische Minerale bekannt. Die Lehre von den Mineralen ist die Mineralogie.
Alle Gesteine der Erde und anderer Himmelskörper sind aus Mineralen aufgebaut. Häufig sind allerdings nur etwa dreißig Minerale, die so genannten Gesteinsbildner. Der spezifische Mineralinhalt eines Gesteins liefert Informationen über die Bildung und Entwicklungsgeschichte eines Gesteins und trägt damit zur Kenntnis des Ursprungs und der Entwicklung des Planeten Erde bei.
Nach ihrer Entstehung lassen sich Primärminerale und Sekundärminerale unterscheiden: Erstere entstehen zur selben Zeit wie das Gestein, dessen Teil sie sind, zweitere werden dagegen erst durch Erosion oder Metamorphose aus den Primärmineralen gebildet.
| Table of contents |
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2 Mineral-Erkennung und Eigenschaften 3 Gesteinsbildende Minerale 4 Erzlagerstätten 5 Minerale als Schmuck 6 Systematik der Minerale 7 Literatur 8 Weblinks |
Viele Minerale treten in der Natur als kristalline Feststoffe auf, manche dagegen als amorphe Stoffe, die dem Glas vergleichbar sind.
Die kristallinen Minerale zeigen äußerlich eine feste geometrische Form mit wohldefinierten natürlichen Flächen, die in festen Winkeln zueinander stehen. Die wird auch als Gesetz der Winkelkonstanz bezeichnet. Die symmetrische Anordnung der Flächen 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, nämlich das kubische, das hexagonale und trigonale, das tetragonale, das orthorombische, das monokline und das trikline System.
Durch ungleichmäßiges Wachstum können so genannte Zwillinge entstehen, das sind zwei aus einem Urkristall hervorgegangene Kristalle, die sich, bestimmten Gesetzen gemäß, symmetrisch zueinander verhalten.
Die Erkennung eines Minerals kann in vielen Fällen auf Grund einiger weniger Eigenschaften wie Kristallform, Härte, Farbe, Bruchverhalten usw. erfolgen.
In manchen Fällen sind jedoch weitergehende chemische Analysen, optische Tests oder Röntgenstrukturuntersuchungen zur Identifikation eines Minerals notwendig.
Eine wichtige Analysemethode der Mineralogie ist die Durchleuchtung eines Mineral-Dünnschnitts im Polarisationsmikroskop, wo sich die unterschiedlichen chemischen und strukturellen Eigenschaften des Minerals im optischen Verhalten zeigen.
Wichtige Eigenschaften eines Minerals sind:
Die meisten Gesteine setzen sich zum Großteil aus einer nur relativ kleinen Anzahl von Mineralen zusammen, den etwa dreißig Gesteinsbildnern, enthalten daneben aber noch kleinere Mengen an selteneren Bestandteilen.
So werden mehr als neunzig Prozent der Erdoberfläche von Silikatmineralen wie Olivin, Pyroxen, Amphibol, Feldspat oder Quarz gebildet. Sie finden sich in magmatischen, 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. Hämatit.
Mineralablagerungen, die zur Metallgewinnung wirtschaftlich abgebaut werden können, bezeichnet man als Erze. Der Begriff ist somit ökonomisch, nicht wissenschaftlich geprägt: Ob eine gegebene Lagerstätte kommerziell ausgebeutet werden kann, hängt von den Abbaukosten und dem Marktwert des enthaltenen Metalls ab - während der Eisenanteil von Mineralablagerungen bei bis zu 50 % liegen muss, um einen finanziellen Gewinn zu erzielen, reichte im Jahr 2003 bei dem wesentlich wertvolleren Platin bereits ein Anteil von 0,00001 % dazu aus.
Erzlagerstätten können auf sehr verschiedene Weise entstehen:
Seltene Minerale, die aufgrund ihrer Härte, Färbung oder ihres Glanzes als schön 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 heißen 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 Schönheit eines Schmucksteins zur Geltung zu bringen, muss er geschliffen und poliert werden. Dazu existieren zahlreiche verschiedene Schliffformen: Durchsichtige oder durchscheinende Varietäten werden in der Regel mit Facettenschliffen versehen, bei denen meist in festen Winkelbeziehungen zueinanderstehende Flächen, die so genannten Facetten, die Lichtreflexion maximieren. Undurchsichtige Minerale erhalten hingegen glatte, einflächige Schliffe. Der Asterismuseffekt eines Sternsaphirs beispielsweise lässt sich nur durch den sogenannten Cabochonschliff erzielen. Das Feuer eines im Brillantschliff geschliffenen Diamanten hängt in der Hauptsache von der Einhaltung bestimmter Winkelverhältnisse der einzelnen Facetten sowie von seinen Proportionen ab.
Minerale werden nach ihrer chemischen Zusammensetzung klassifiziert:
Gediegene Elemente:
Gediegene Elemente sind Minerale, die nur aus einem einzigen chemischen Element gebildet werden. Hierzu zählen etwa zwanzig Minerale, davon zehn geologisch signifikant.
Sulfate:
Die etwa 300 Sulfate sind Sauerstoffsalze mit dem Anionenkomplex [ SOO4]2-. Hierher sortiert man auch die Chromate.
Struktur und Form
Mineral-Erkennung und Eigenschaften
Gesteinsbildende Minerale
Erzlagerstätten
Minerale als Schmuck
Systematik der Minerale
Sulfide:
Sulfide u. ä. bestehen aus einer Verbindung von Schwefel (oder Selen bzw. Tellur) mit Metallen oder Halbmetallen. Zu den Sulfiden zählen etwa 600 Mineralien.
Halogenide:
Die etwa 140 Halogenide bestehen aus einer Verbindung von Fluor, Chlor, Brom oder Iod mit Kationen wie Natrium oder Kalzium.
Oxide und Hydroxide:
Aus der Verbindung von Metallen oder Nichtmetallen mit Sauerstoff oder Hydroxylgruppen (OH-
-Gruppen) entstehen die etwa 400 Oxide bzw. Hydroxide (auch Oxyde genannt).
Karbonate:
Die mehr als 200 Karbonate sind Sauerstoffsalze mit dem Anionenkomplex [ COO3]2-.
Phosphate, Arsenate, Vanadate:
Phosphate sind Sauerstoffsalze mit dem Anionenkomplex [ POO4]3-. Hier werden meist auch Arsenate und Vanadate [V04]3- eingeordnet. Die Gruppe umfasst etwa 400 Mineralien.
Nitrate:
Nitrate sind leicht lösliche Salze mit dem Anionenkomplex [ NOO3]-, der meist mit Natrium oder Kalium verbunden ist.
Molybdate und Wolframate:
Die eng verwandten Molybdate und Wolframate sind Verbindungen eines Metalls mit dem Anionenkomplex [MoO4]2- bzw. [WO4]2-.
Borate:
Zu den etwa 125 Boraten zählen jene Minerale, die den Boratkomplex [BO3]3- enthalten.
Silikate:
Die Silikate sind etwa 500 Verbindungen, in denen der [ SiOO4]4--Tetraeder einen wesentlichen Baustein darstellt.
Organische Minerale:
Hierzu zählen Salze der Mellithsäure und der Oxalsäure.
Siehe auch: Liste von Mineralen, Liste der Gesteine, Wikiprojekt Minerale, MineralstoffeLiteratur
Weblinks