|
O MINERÁLECH
V současné době známe zhruba 3800 minerálů (tento počet ovšem stále stoupá, protože každým rokem je objeveno kolem 50 dosud neznámých minerálů). Jen asi 300 z nich se však vyskytuje v přírodě běžně.
Minerály neboli nerosty jsou anorganické stejnorodé přírodniny. Jejich složení je možno vyjádřit chemickou značkou nebo chemickým vzorcem.
Za minerály považujeme i některé přírodní organické látky (například jantar). Studiem minerálů se zabývá věda mineralogie.
Hornina je směs nerostů. Může ale být tvořena i jedním jediným minerálem; příkladem může být vápenec. Horniny tvoří zemskou kůru.
Studiem hornin se zabývá petrologie. 99 % všech hornin je tvořeno přibližně pouhými 30 minerály. Tyto minerály označujeme jako horninotvorné. Patří k nim například křemen, živce nebo slídy.
Tvary minerálů
S výjimkou několika případů, jako je například opál, minerály vytvářejí krystaly. Je pro ně totiž charakteristický krystalický stav, který je dán jejich vnitřní stavbou - krystalovou strukturou. Ta vzniká zákonitým trojrozměrným opakováním atomů, iontů nebo molekul, z nichž je minerál složen. Proto i zrna minerálů, která nejsou omezena krystalovými plochami (například valouny křemene), musíme považovat za krystaly.
Růst krystalů
Český název minerálu – nerost, vytvořil obrozenec J. S. Presl. Název nerost není příliš přesný, protože krystaly nerostů rostou. Rostou však samozřejmě jinak než živé organismy. Vznik nerostů probíhá ve dvou etapách. Nejdříve se seskupí nepatrné množství stavebních částic a vytvoří tak zárodek krystalu. Krystal pak roste připojováním dalších částic na povrch zárodku. Postupně se přikládají další a další částice. To znamená, že centrální část krystalu je nejstarší, zatímco jeho povrchová vrstva je nejmladší.
Částice, které se připojily k povrchu krystalu v krátkém časovém úseku, tvoří v krystalu určitou zónu. V průběhu krystalizace se mění řada fyzikálních a chemických podmínek, proto se od sebe jednotlivé zóny jednoho minerálu mohou lišit. Velmi výrazné zonální zbarvení mívají krystaly turmalínu.
Krystal roste v různých směrech různou rychlostí. Proto mohou vzniknout různé tvary, které u krystalů pozorujeme. Pokud by krystal rostl ve všech směrech stejně rychle, vznikla by koule. Velikost krystalu není teoreticky nijak omezena. V přírodě záleží na velikosti prostoru, ve kterém minerál krystaluje a také na množství matečného roztoku. Největší krystaly nalezené v přírodě dosahují velikosti několika metrů (výjimečně i více než 10 metrů) a hmotnosti několika tun (př. krystaly muskovitu a živce v pegmatitech).
Tvrdost
Tvrdost je odpor minerálu proti vniknutí cizího tělesa. Závisí na pevnosti vazby mezi částicemi v krystalové struktuře nerostu. Čím je vzdálenost částic menší, tím je vazba zpravidla pevnější a nerost tvrdší. Vazby mezi vzdálenějšími částicemi jsou slabší, a proto je nerost měkčí.
Mohsova stupnice tvrdosti:
Pro srovnání tvrdosti nerostů sestavil Friedrich Mohs (1773 - 1839) desetičlennou stupnici, seřazenou tak, že každý tvrdší nerost rýpe do předcházejícího měkčího. Například minerál s tvrdostí 4 rýpe do kalcitu (tvrdost 3), ale do apatitu (tvrdost 5) nerýpe. Tvrdost neoznačujeme jednotkami. Rozdíly tvrdosti mezi jednotlivými stupni jsou různé. Největší rozdíl je mezi 9. a 10. stupněm.
Hustota
Hustota určuje, kolikrát je určitý objem nerostu těžší než stejný objem destilované vody. Z fyziky víme, že se hustota udává v jednotkách g/cm3. Přibližně ji můžeme porovnat potěžkáním v ruce. Můžeme tak rozlišit minerály podobné velikostí a barvou (například živec od těžšího barytu). U většiny minerálů se hustota pohybuje v rozmezí hodnot 2 až 4 g/cm3. Velkou hustotu má zlato (19 g/cm3). To znamená, že krychle zlata o hraně 1 cm váží 19 gramů. Lépe si možná představíme krychli o hraně 10 cm, která by celá ze zlata vážila 19 kg.
Rozdílnost hustoty umožňuje oddělovat od sebe těžší nerosty od lehčích, například plavením nebo rýžováním. Těžší minerály (zlato, granáty) klesají na dno zlatokopecké pánve, zatímco lehké minerály se odplavují a při krouživém pohybu vypadávají z pánve ven.
Štěpnost
Po úderu kladivem do minerálu můžeme pozorovat, jak se minerál rozpadá. Vidíme štěpnost nebo lom. Ve většině případů však není nutné vzorek poškodit, stačí pozorovat jeho plochy. Minerály se štípou na úlomky podle rovných lesklých štěpných ploch ve směrech, kde je nejmenší soudržnost. Počet směrů (rovin) štěpnosti může být u různých minerálů různý. V jednom směru jsou štěpné slídy a tuha, ve dvou směrech amfibol, ve třech směrech galenit (rozpadá se na krychle) a kalcit (rozpadá se na klence), ve čtyřech směrech fluorit (rozpadá se na osmistěn), v šesti směrech sfalerit.
Hustota
Hustota určuje, kolikrát je určitý objem nerostu těžší než stejný objem destilované vody. Z fyziky víme, že se hustota udává v jednotkách g/cm3. Můžeme tak rozlišit minerály podobné velikostí a barvou (například živec od těžšího barytu). U většiny minerálů se hustota pohybuje v rozmezí hodnot 2 až 4 g/cm3. Velkou hustotu má zlato (19 g/cm3). To znamená, že krychle zlata o hraně 1 cm váží 19 gramů. Lépe si možná představíme krychli o hraně 10 cm, která by celá ze zlata vážila 19kg.
Rozdílnost hustoty umožňuje oddělovat od sebe těžší nerosty od lehčích, například plavením nebo rýžováním. Těžší minerály (zlato, granáty) klesají na dno zlatokopecké pánve, zatímco lehké minerály se odplavují a při krouživém pohybu vypadávají z pánve ven.
Štěpnost
Po úderu kladivem do minerálu můžeme pozorovat, jak se minerál rozpadá. Vidíme štěpnost nebo lom. Ve většině případů však není nutné vzorek poškodit, stačí pozorovat jeho plochy. Minerály se štípou na úlomky podle rovných lesklých štěpných ploch ve směrech, kde je nejmenší soudržnost. Počet směrů (rovin) štěpnosti může být u různých minerálů různý. V jednom směru jsou štěpné slídy a tuha, ve dvou směrech amfibol, ve třech směrech galenit (rozpadá se na krychle) a kalcit (rozpadá se na klence), ve čtyřech směrech fluorit (rozpadá se na osmistěn), v šesti směrech sfalerit.
Barva
Barva je jednou z nejnápadnějších vlastností minerálů. Je důležitá pro poznávání minerálů. Rozlišujeme nerosty barevné, bezbarvé a zbarvené. U barevných nerostů je barva velmi stálá. Magnetit je vždy černý, malachit zelený, azurit modrý... Stejnou barvu jako minerál mívá obvykle i jeho vryp. (Výjimku tvoří např. mosazně žlutý chalkopyrit, který má tmavě šedý vryp). Jako bezbarvé nerosty označujeme ty, které jsou čiré a mají bílý vryp. Zbarvené nerosty jsou zbarveny díky různým příměsím, ale jejich vryp zůstává bílý, šedý nebo jen slabě zabarvený.
Mnohobarevnost (pleochroismus)
Mnohobarevnost můžeme okem pozorovat jen u některých minerálů. Jejich krystaly při natáčení mění barvu (např. turmalín, rubín, safír). Nejlépe lze tuto vlastnost v polarizačním mikroskopu.
Propustnost světla
Podle propustnosti světla rozlišujeme nerosty průhledné, průsvitné a neprůsvitné.
průhledné - propouští světlo
průsvitné - propouští světlo částečně, jsou neprůhledné
neprůsvitné - nepropouštějí světlo a nejsou průhledné
Vryp
Vryp je barva prášku, kterou zanechává nerost při otírání o neglazovanou bílou porcelánovou destičku. Může se lišit od skutečné barvy nerostu.
Žáruvzdornost
Některé minerály odolávají vysokým teplotám. Příkladem může být muskovit (světlá slída). Používá se jako izolační materiál. Vyrábí se z něho žáruvzdorná okénka („americká" kamna). Dalším příkladem je grafit (tuha) - má bod tání 2800°C.
Elektrické vlastnosti
Dobrými vodiči elektrického proudu jsou kovy (měď, stříbro, zlato) a grafit.
Nevodivé jsou například jílové minerály a karbonáty.
Magnetismus
Nejhojnějším a nejznámějším ferromagnetickým minerálem je magnetit.
Chemické složení
Minerály se skládají z malých částic - atomů iontů a molekul. Chemické složení minerálů se vyjadřuje chemickou značkou (síra - S) nebo chemickým vzorcem (galenit - PbS).
Minerály se rozdělují podle chemického složení a vnitřní stavby do devíti tříd mineralogického systému.
Polymorfie (mnohotvarost)
Polymorfní nerosty mají stejné chemické složení, ale vznikly za různých podmínek. Mohou proto krystalovat v různých soustavách.
Příklady: C: diamant - grafit, CaCO3: kalcit - aragonit, FeS2: pyrit - markazit.
Izomorfie
Izomorfní minerály mají různé složení, ale stejné (nebo velmi podobné) vlastnosti. Izomorfní minerály tvoří přirozené řady, např. uhličitany kalcitové řady: kalcit CaCO3 - magnezit MgCO3 - siderit FeCO3. Stavební částice izomorfních minerálů se mohou ve struktuře navzájem zastupovat, proto se v přírodě často setkáváme s kalcitem, který obsahuje také hořčík (tzv. hořečnatý kalcit).
Reakce s kyselinami
Nejčastěji se používá reakce se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou (HCl) k důkazu uhličitanů. Při této reakci se uvolňují bubliny CO2 (šumění). Tato reakce probíhá u některých uhličitanů za studena (kalcit, aragonit), u jiných je třeba úlomek minerálu v kyselině zahřát (ve zkumavce). K důkazu karbonátů, které reagují s HCl za studena, můžeme použít místo HCl běžný kuchyňský ocet.
Zlato se rozpouští v lučavce královské, což je směs kyseliny dusičné (HNO3) a kyseliny chlorovodíkové (HCl).
Rozpustnost ve vodě
Ve vodě je rozpustný halit (sůl kamenná - NaCl).
Barvení plamene
Řada prvků význačně barví plamen. U některých nerostů dochází k barvení plamene již při vsunutí vzorku do plamene, jiné musíme nejprve ovlhčit kyselinou. Většinou používáme zředěnou kyselinu chlorovodíkovou.
Vznik minerálů a ložisek
Na Zemi probíhá řada procesů, při kterých minerály vznikají, přeměňují se a opět zanikají. Minerály v zemské kůře vznikají krystalizací z tavenin, z roztoků nebo z plynů.
Minerální parageneze (asociace): je společenství minerálních druhů, které vznikly na stejném místě současně nebo rychle po sobě. Cínovec se vyskytuje zpravidla společně s fluoritem a topazem. Křemen se nikdy nevyskytuje v hornině s olivínem. Znalost paragenezí může napomoci při určování minerálů.
Krystalizace z magmatu
Téměř všechny minerály vyvřelých (magmatických) hornin krystalizují z přírodní křemičitanové taveniny, kterou nazýváme magma. Při snižování teploty z magmatu začínají krystalovat minerály - magma tuhne. Pro jednotlivé minerály je charakteristický bod tuhnutí (tání). V tomto bodě dochází ke změně kapalného skupenství v pevné. Nejdříve (za nejvyšších teplot) krystalují minerály s vysokým bodem tání.
V magmatech chudých křemíkem je to například magnetit (Fe3O4). Díky značné hustotě (5 g/cm3) klesají zrna magnetitu (působením gravitační síly) na dno magmatického krbu, kde se hromadí. Takto se vytvořila velká ložiska kvalitní železné rudy ve Švédsku.
Postupnou krystalizací mění každé magma své složení. Proto mohou vznikat minerály s různým chemickým složením.
Pegmatity jsou hrubozrnné žilné horniny s velkými krystaly křemene a živců, případně slíd. Jsou proto zdrojem živců pro keramický průmysl. Pegmatity patří k nejbohatším nalezištím minerálů včetně drahokamových odrůd (beryl, topaz, turmalín, apatit, odrůdy křemene - záhněda, růženín...).
Při okraji pegmatitového tělesa se nachází málo mocná zóna, kterou tvoří živce, křemen a malé množství tmavých minerálů (biotit, muskovit, skoryl). Směrem do centra přechází tato zóna do zóny písmenkového pegmatitu, který vzniká prorůstáním křemene a živce. V centru se nachází tzv. blokový pegmatit, pro který jsou typické velké krystaly živců (často několik dm, vzácně až m), křemene, muskovitu, skorylu, berylu a dalších minerálů.
Srážení z horkých roztoků (hydrotermální procesy)
Srážením z horkých vodných roztoků (zhruba 50 - 700°C) vznikají nové minerály. Podle teploty rozdělujeme horké roztoky na vysokoteplotní - 700 - 300°C, středněteplotní - 300 - 200°C a nízkoteplotní - 200 - 50°C. Ve starší literatuře často nacházíme pojem pneumatolytické roztoky. Tak jsou označovány vysokoteplotní roztoky, jejichž teplota je vyšší než kritická teplota čisté vody (374°C). Dnes jsou pneumatolytické roztoky řazeny do vysokoteplotních hydrotermálních roztoků.
Hydrotermální vznik - Horká voda v hlubších částech horninového tělesa, kde jsou velké tlaky a teploty, snadno rozpouští nebo vyluhuje většinu minerálů obsažených v horninách. Obohacuje se tak o minerální látky. Tento roztok pak stoupá trhlinami v hornině k povrchu (tj. tam, kde je nižší tlak). Roztok při výstupu chladne a uvolňuje plyny. Může se i mísit s jinými roztoky. Při chladnutí roztoku se z něj strážejí nové minerály, které krystalizují na stěnách puklin, jimiž se roztok pohybuje. Pukliny se pak od krajů ke středu postupně vyplňují novými minerály jejichž složení závisí na složení roztoku. Vyplněná puklina se nazývá žíla. Tímto způsobem vznikají např.: žilný křemen, zlato (Jílové u Prahy), stříbro,fluorit, galenit, sfalerit, pyrit, chalkopyrit, kalcit, siderit, baryt, žilný křemen (Příbram, Kutná Hora).
Hydrotermální procesy tedy vedou ke vzniku řady ekonomicky významných minerálů, jejichž akumulace se nazývají hydrotermální ložiska.
Minerály alpských žil krystalizují na stěnách puklin v přeměněných nebo magmatických horninách. Srážejí se obvykle z nízkoteplotních roztoků, jimiž jsou transportovány především částice, které byly vylouženy z okolních hornin. Proto nerostné složení alpských žil výrazně závisí na charakteru hornin. Například alpské žíly v amfibolitech jsou tvořeny nejčastěji albitem, ortoklasem, křemenem, kalcitem a dalšími minerály. Dominantní složkou alpských žil v rulách a kvarcitech je obvykle křemen.
Vznik minerálů ze sopečných exhalací
Sopečné exhalace jsou výrony plynů, které souvisí s vulkanickou činností. Ke vzniku minerálů dochází ochlazováním plynů. Látky přecházejí ze skupenství plynného do skupenství pevného. Mezi minerály, které takto vznikají patří síra (S), halit (NaCl) a salmiak (Na4Cl).
Chemická sedimentace
Obrovský objem minerálů se vytvořil a stále vzniká chemickou sedimentací z mořské vody. Díky odpařování mořské vody v uzavřených zátokách dochází ke zvyšování koncentrace rozpuštěných solí. Jednotlivé soli se postupně srážejí a ukládají. Takto vznikjí například sádrovec a halit (sůl kamenná).
Rozpouštěním a opětovným vysrážením vápenců v krasových oblastech vzniká krasová výzdoba podzemních dutin tvořená kalcitem (méně často aragonitem).
Chemickou sedimentací se tvoří například i limonit na puklinách různých typů hornin (vysrážením hydroxidů železa z roztoků vznikajících při zvětrávacích pochodech).
Přeměna (metamorfóza)
Horniny a minerály se přeměňují za vysokých teplot a tlaků. Vznikají tak přeměněné (metamorfované) horniny. Tlak působící při přeměně drtí horniny. Tím upravuje cestu pro plyny a roztoky unikající z magmatu v hloubce. Při metamorfóze dochází k přínosu a odnosu některých látek, což vede ke změně chemického složení hornin nebo minerálů. Mohou vzniknout nové horniny nebo minerály. Příkladem přeměny minerálů mohou být jílové minerály, které ztrácejí část vody, a mění se na slídy a později až na bezvodé živce. Jiný nově vzniklý minerál při metamorfóze je staurolit.
Horniny a nerosty vzniklé z magmatu, jsou stabilní za vysokých teplot.
Tepelná a tlaková přeměna tak působí silněji na nerosty vzniklé za normálních teplot. Tyto nerosty jsou nejméně stabilní a nejrychleji podléhají zvětrávání.
Zatlačování (metasomatóza)
K zatlačování dochází většinou působením horkých roztoků. Probíhá výměna atomů či iontů mezi jednotlivými minerály nebo mezi minerály a prostředím. Starší minerály jsou nahrazeny mladšími, mění se chemické složení horniny.
Příklady zatlačování:
Kaolinizace - zatlačování živců kaolinitem.
Serpentinizace - olivín je zatlačován serpentinem.
Prokřemenění - dochází k prosycení hornin křemenem.
Greisenizace - horké roztoky obsahující F, B, Cl, Si, Li, P, Sn, W, Mo působí na žuly. Vzniká hornina, která se nazývá greisen a obsahuje nové nerosty (křemen, slída, topaz, fluorit, ortoklas, turmalín, apatit, kasiterit a další).
Metasomatická přeměna vápenců (skarnizace) - touto přeměnou vznikají skarny. To jsou horniny tvořené granáty (andraditem a grossularem), pyroxeny, amfiboly, epidotem a dalšími minerály.
Zvětrávání
Zvětráváním minerálů (působením kyslíku, vody a CO2) se tvoří nový půdní pokryv. Minerály zvětrávají různě rychle. Rychlost zvětrávání závisí na složení minerálu, teplotě, tlaku a času. Živce zvětrávají na jílové minerály. Křemen a další tvrdé minerály zvětrávání odolávají. Často jsou transportovány vodou a hromadí se v náplavech. Ložiska těžkých minerálů vytvořená tímto způsobem se označují jako rýžoviska. Jde např. o ložiska magnetitu, rutilu, granátu, kasiteritu, diamantu nebo zlata.
Zvětráváním rudních ložisek vzniká na jejich povrchu železný klobouk (gossan). Bývá rezavě hnědý a jeho hlavní složkou jsou hydroxidy železa - limonit.
Rozkladem sulfidů na povrchu rudního ložiska vzniká kyselina sírová a snadno rozpustné sulfáty. V blízkosti povrchu se vyskytuje oxidační zóna. Je provzdušněná a sahá k hladině podzemní vody. Dochází zde k rozkladu sulfidických rud a ke vzniku druhotných minerálů. Jejich povaha závisí na složení primárních rud. Například při zvětrávání pyritu vzniká druhotný minerál limonit. Zvětráváním chalkopyritu se uvolňuje železo a vzniká tak limonit. Z mědi uvolněné z chalkopyritu vzniká malachit a azurit.
Rozpustné produkty zvětrávání jsou vymývány z oxidační zóny srážkovými vodami a jsou přenášeny do cementační zóny (např. Zn, Cu, Ag). Cementační zóna je tedy pod oxidační zónou. Je trvale zvodnělá. Její horní hranici tvoří hladina podzemní vody. Dochází zde k opětovnému vysrážení roztoků transportovaných z oxidační zóny a uložení v podobě sulfidů. V případě mědi a stříbra také v ryzí formě.
Činnost organismů (biomineralizace)
Organismy produkují tzv. biogenní minerály, které se stávají součástí jejich těl. Tyto minerály se nejčastěji podílejí na složení schránek nebo vnitřních koster (sloužících jako opora těla). Člověk a všichni savci mají ve svých kostech a zubech kalcit a apatit. Měkkýši si vytvářejí vápnité schránky a docela obyčejná slepice "vyrábí" kalcit, ze kterého jsou složeny vaječné skořápky. Většina korálů chrání své tělo kostrami z aragonitu. Některé organismy mají malé krystalky minerálů v rovnovážných orgánech. Pomocí nich vnímají polohu těla. Přesličky pro zpevnění ukládají ve svých tělech mikroskopické krystalky křemene. Některé bakterie se uplatňují při srážení síry a oxidických železných rud.
Hospodářsky velmi důležité jsou uloženiny guana (trusu mořských ptáků, který obsahuje velké množství fosforu).
ABOUT MINERALS
We currently know about 3,800 minerals (but this number is still rising, because every year about 50 hitherto unknown minerals are discovered). However, only about 300 of them are common in nature.
Minerals are inorganic homogeneous natural products. Their composition can be expressed by a chemical symbol or a chemical formula.
We also consider some natural organic substances (such as amber) to be minerals. The study of minerals is studied by the science of mineralogy.
The rock is a mixture of minerals. But it can also be made up of a single mineral; an example is limestone. The rocks form the earth's crust.
Petrology deals with the study of rocks. 99% of all rocks are made up of only about 30 minerals. We call these minerals rock-forming. These include, for example, quartz, feldspar or mica.
Mineral shapes
With the exception of a few cases, such as opal, minerals form crystals. They are characterized by a crystalline state, which is given by their internal structure - the crystal structure. This is created by the regular three-dimensional repetition of atoms, ions or molecules of which the mineral is composed. Therefore, even grains of minerals that are not limited by crystal surfaces (such as quartz boulders) must be considered as crystals.
Crystal growth
Czech name of the mineral - mineral, created by the revivalist J. S. Presl. The name of the mineral is not very precise, because the crystals of the minerals grow. Of course, they grow differently than living organisms. The formation of minerals takes place in two stages. First, a small amount of building blocks groups together to form a crystal nucleus. The crystal then grows by attaching additional particles to the surface of the nucleus. Gradually, more and more particles are added. This means that the central part of the crystal is the oldest, while its surface layer is the youngest.
Particles that have attached to the surface of the crystal in a short period of time form a zone in the crystal. During crystallization, a number of physical and chemical conditions change, so the individual zones of one mineral may differ from each other. Tourmaline crystals tend to have a very strong zonal coloration.
The crystal grows in different directions at different speeds. Therefore, different shapes may appear, which we observe in crystals. If the crystal grew equally fast in all directions, a sphere would form. The crystal size is not theoretically limited. In nature, it depends on the size of the space in which the mineral crystallizes and also on the amount of mother liquor. The largest crystals found in nature reach a size of several meters (exceptionally more than 10 meters) and a weight of several tons (eg crystals of muscovite and feldspar in pegmatites).
Hardness
Hardness is the resistance of a mineral to the penetration of a foreign body. It depends on the bond strength between the particles in the crystal structure of the mineral. The smaller the particle distance, the stronger the bond and the harder the mineral. The bonds between the more distant particles are weaker and therefore the mineral is softer.
Mohs hardness scale:
To compare the hardness of minerals, Friedrich Mohs (1773 - 1839) compiled a ten-member scale, arranged in such a way that each harder mineral dug into the previous softer one. For example, a mineral with a hardness of 4 digs into calcite (hardness 3) but does not dig into apatite (hardness 5). We do not denote hardness in units. The differences in hardness between the individual stages are different. The biggest difference is between the 9th and 10th degree.
Density
Density determines how many times a certain volume of a mineral is heavier than the same volume of distilled water. We know from physics that density is given in units of g / cm3. We can roughly compare it with the weight in hand. We can distinguish minerals of similar size and color (for example, feldspar from heavier barite). For most minerals, the density is in the range of 2 to 4 g / cm3. Gold has a high density (19 g / cm3). This means that a cube of gold with an edge of 1 cm weighs 19 grams. Better imagine a cube with an edge of 10 cm, which would weigh 19 kg all of gold.
The difference in density makes it possible to separate heavier minerals from lighter ones, for example by floating or panning. Heavier minerals (gold, garnets) sink to the bottom of the gold mining basin, while light minerals wash away and fall out of the basin during a circular motion.
Cleavage
After hitting the mineral with a hammer, we can observe how the mineral disintegrates. We see fission or fracture. In most cases, however, it is not necessary to damage the sample, just observe its areas. Minerals are split into fragments according to flat shiny splitting surfaces in the directions where there is the least cohesion. The number of fission directions (planes) may be different for different minerals. In one direction there are fissile mica and graphite, in two directions amphibole, in three directions galena (decomposes into cubes) and calcite (decomposes into clumps), in four directions fluorite (decomposes into octahedron), in six directions sphalerite.
Density
Density determines how many times a certain volume of a mineral is heavier than the same volume of distilled water. We know from physics that density is given in units of g / cm3. We can thus distinguish minerals of similar size and color (for example, feldspar from heavier barite). For most minerals, the density ranges from 2 to 4 g / cm3. Gold has a high density (19 g / cm3). This means that a cube of gold with an edge of 1 cm weighs 19 grams. Better imagine a cube with an edge of 10 cm, which would weigh 19kg made of gold.
The difference in density makes it possible to separate heavier minerals from lighter ones, for example by floating or panning. Heavier minerals (gold, garnets) sink to the bottom of the gold mining basin, while light minerals wash away and fall out of the basin during a circular motion.
Cleavage
After hitting the mineral with a hammer, we can observe how the mineral disintegrates. We see fission or fracture. In most cases, however, it is not necessary to damage the sample, just observe its areas. Minerals are split into fragments according to flat shiny splitting surfaces in the directions where there is the least cohesion. The number of fission directions (planes) may be different for different minerals. In one direction there are fissile mica and graphite, in two directions amphibole, in three directions galena (decomposes into cubes) and calcite (decomposes into clumps), in four directions fluorite (decomposes into octahedron), in six directions sphalerite.
Color
Color is one of the most striking properties of minerals. It is important for exploring minerals. We distinguish between colored, colorless and colored minerals. For colored minerals, the color is very stable. Magnetite is always black, malachite green, azurite blue ... Its scratch is usually the same color as a mineral. (An exception is, for example, brass yellow chalcopyrite, which has a dark gray scratch). We refer to colorless minerals which are clear and have a white scratch. Colored minerals are colored due to various admixtures, but their scratches remain white, gray or only slightly colored.
Multicolor (pleochroism)
We can observe multicolor with the eye only for some minerals. Their crystals change color during shooting (eg tourmaline, ruby, sapphire). This property is best done in a polarizing microscope.
Light transmission
According to light transmittance, we distinguish between transparent, translucent and opaque minerals.
transparent - transmits light
translucent - transmits light partially, they are opaque
opaque - they do not transmit light and are not transparent
Vryp
The scratch is the color of the powder left by the mineral when rubbed against an unglazed white porcelain plate. It may differ from the actual color of the mineral.
Heat resistance
Some minerals withstand high temperatures. An example is muscovite (light mica). Used as an insulating material. It is used to make heat-resistant windows ("American" stoves). Another example is graphite (graphite) - it has a melting point of 2800°C.
Electrical properties
Metals (copper, silver, gold) and graphite are good conductors of electricity.
For example, clay minerals and carbonates are non-conductive.
Magnetism
The most abundant and best-known ferromagnetic mineral is magnetite.
Chemical composition
Minerals consist of small particles - ion atoms and molecules. The chemical composition of minerals is expressed by a chemical symbol (sulfur - S) or a chemical formula (galena - PbS).
Minerals are divided according to their chemical composition and internal structure into nine classes of the mineralogical system.
Polymorphism
Polymorphic minerals have the same chemical composition, but were formed under different conditions. They can therefore crystallize in different systems.
Examples: C: diamond - graphite, CaCO3: calcite - aragonite, FeS2: pyrite - marcasite.
Isomorphism
Isomorphic minerals have different compositions but the same (or very similar) properties. Isomorphic minerals form natural series, eg carbonates of the calcite series: calcite CaCO3 - magnesite MgCO3 - siderite FeCO3. The building particles of isomorphic minerals can represent each other in the structure, so in nature we often encounter calcite, which also contains magnesium (so-called magnesium calcite).
Reactions with acids
The reaction with dilute hydrochloric acid (HCl) is most commonly used to detect carbonates. During this reaction, CO2 bubbles are released (effervescence). This reaction takes place in some cold carbonates (calcite, aragonite), in others it is necessary to heat the mineral fragment in the acid (in a test tube). To prove carbonates that react with HCl in the cold, we can use ordinary kitchen vinegar instead of HCl.
Gold dissolves in royal jelly, which is a mixture of nitric acid (HNO3) and hydrochloric acid (HCl).
Water solubility
Halite (rock salt, NaCl) is soluble in water.
Flame coloring
Many elements significantly color the flame. For some minerals, the flame is colored when the sample is inserted into the flame, others must first be moistened with acid. We usually use dilute hydrochloric acid.
Formation of minerals and deposits
There are a number of processes taking place on Earth in which minerals are formed, transformed and disappear again. Minerals in the earth's crust are formed by crystallization from melts, solutions or gases.
Mineral paragenesis (association): is a community of mineral species that have formed in the same place simultaneously or in rapid succession. Tin is usually found together with fluorite and topaz. Quartz never occurs in rock with olivine. Knowledge of paragenesis can help determine minerals.
Crystallization from magma
Almost all minerals of igneous rocks crystallize from a natural silicate melt called magma. As the temperature decreases, the minerals begin to crystallize from the magma - the magma solidifies. The freezing point (melting) is characteristic for individual minerals. At this point, the liquid state changes to a solid state. First (at the highest temperatures) minerals with a high melting point crystallize.
In silicon-poor magmas, it is, for example, magnetite (Fe3O4). Due to the considerable density (5 g / cm3), the grains of magnetite fall (by the action of gravitational force) to the bottom of the magmatic fireplace, where they accumulate. This created large deposits of quality iron ore in Sweden.
With gradual crystallization, each magma changes its composition. Therefore, minerals with different chemical compositions may be formed.
Pegmatites are coarse-grained vein rocks with large crystals of quartz and feldspar, or mica. They are therefore a source of feldspar for the ceramic industry. Pegmatites belong to the richest mineral deposits, including gemstone varieties (beryl, topaz, tourmaline, apatite, quartz varieties - smoky, rosary ...).
At the edge of the pegmatite body there is a mild zone, which consists of feldspar, quartz and a small amount of dark minerals (biotite, muscovite, skoryl). Towards the center, this zone passes into the zone of letter pegmatite, which is formed by the ingrowth of quartz and feldspar. In the center there is a so-called block pegmatite, which is characterized by large crystals of feldspar (often several dm, rarely up to m), quartz, muscovite, skoryl, beryl and other minerals.
Precipitation from hot solutions (hydrothermal processes)
Precipitation from hot aqueous solutions (approximately 50 - 700°C) produces new minerals. According to the temperature, we divide hot solutions into high-temperature - 700 - 300°C, medium-temperature - 300 - 200°C and low-temperature - 200 - 50°C. In the older literature we often find the term pneumatolytic solutions. This is the name given to high-temperature solutions whose temperature is higher than the critical temperature of pure water (374°C). Today, pneumolytic solutions are classified as high-temperature hydrothermal solutions.
Hydrothermal formation - Hot water in the deeper parts of the rock body, where there are high pressures and temperatures, easily dissolves or leaches most of the minerals contained in the rocks. It is thus enriched with minerals. This solution then rises through cracks in the rock to the surface (ie where the pressure is lower). The solution cools as it exits and releases gases. It can also be mixed with other solutions. As the solution cools, new minerals are guarded from it, which crystallize on the walls of the cracks through which the solution moves.
|