Mineralogi 2

Mineralogi 2

Chapter 5

Patterns in Nature: Minerals

Vad är ett mineral?

 Den geologiska definitionen av ett mineral är:

 Element (t.ex. C, S, Au, Ag) eller en kemisk

förening (t.ex. SiO ₄ , Fe ₃ O ₄ ).

 Känd kemisk samman- sättning och struktur.

 Kristallin.

 Bildats genom geologiska processer.

 Oorganisk (mestadels).

Kontinentala jordskorpans mineral- sammansättning

 Det finns drygt 4000 olika mineral.

Fältspat 58 %

Kvarts 11 %

Glimmer 10 %

Amfibol 8 %

Pyroxen 5 %

Olivin 3 %

Övriga 5 % (= c. 4000 olika mineral)

Si

O

Mineralidentifiering

 Mineralidentifikation kräver övning!

 Diagnostiska egenskaper.

En del egenskaper kan lätt ses med blotta ögat.

 Färg

 Form

En del egenskaper kräver prov.

 Hårdhet

 Densitet

Fysiska egenskaper-mineralidentifiering

 Vanliga egenskaper

 Brott eller spaltning

 Hårdhet

 Densitet

 Färg

 Habitus (form)

 Streckfärg

 Lyster/glans

 Magnetiska egenskaper

Radioaktivitet

Fluorescens

Löslighet

Smak

Färg

 Den del av det synliga spektrat som inte absorberas av mineralet.

 Diagnostiskt för en del mineral.

 Olivin är olivgrönt.

 En del mineral kan uppvisa manga olika färger.

 Kvarts (genomskinlig, vit, gul, rosa, lila, grå, etc.)

 Färgvarienter beror ofta på “föroreningar” av andra element.

Färg

Akvamarin

Akvamarin

Bixbit

Smaragd

Morganit

Heliodor

Heliodor

Färgvariation i mineralet beryll ^(Be ₃ ^Al ₂ ^Si ₆ ^O ₁₈ ⁾

Färg

Färgvariation i mineralet flusspat (CaF)

Streckfärg

 Färgen hos ett pulver som fås genom att krossa mineralet.

 Fås genom att skrapa mineralet på en bit oglaserat porslin.

 Streckfärgen uppvisar mindre variation än kristallfärgen.

Streckfärg

hämatit (Fe ₂ O ₃ ) blodstensmalm

1 2 3 4 5

1 pyroxen, inget streck 2 hämatit, brunt streck 3 limonit (järnhydroxid) 4 magnetit Fe ₃ O ₄

= svartmalm, svart

5 amfibol, inget streck

Lyster

 Sättet en mineralyta sprider ljuset.

 Två klasser

 Metallisk—ser ut som en metall.

 Icke-metallisk

Silkeslyster

Glasig

Pärlemorslyster.

Jordig

Etc.

Lyster

Diamant

diamantlyster

Pyrit

metallyster

Kvarts, fettglans

Första steg: metallisk eller icke-metallisk glans

Hårdhet

 Om man kan repa ett mineral.

 Kontrolleras av styrkan på atombindningarna.

 Mohs skala

1. Talk

2. Gips

3. Kalcit

4. Fluorit

5. Apatit

6. Ortoklas

7. Kvarts

8. Topazs

9. Korund

10. Diamant

Glas - Stål 5.5 Nagel 2.5

Kopparmynt 3.5

Kniv 6.5

Densitet

 Hur tungt känns mineralet?

 Blyglans—tungt (densitet: 7.60 g/cm ³ )

 Kvarts—lätt (densitet: 2.65 g/cm ³ )

 Blyglans känns tyngre än kvarts.

Habitus

 Kristallytorna återspeglar den interna atomstrukturen.

 Uppvisar skillnader i tillväxtshastigheten.

 Fyrkantiga eller ekvidimensionella—samma tillväxthastighet i alla tre riktningar.

 Bladiga—formade som ett knivblad.

 Nåliga—snabb tillväxt i en riktning, långsam i andra riktningar.

Habitus

mamilär

strålig

prismatisk

bladig/skivig fibrös

Habitus

oktaeder kub och

oktaeder kub kub och dodekaeder

dodekaeder

Exempel på olika form (Pyrit,

FeS ₂ )

Polymorfer

Ett mineral med samma kemiska sammansättning men olika struktur kallas:

POLYMORF poly = flera

morf = form > ”olika form”

T.ex. grafit och diamant (båda består av C)

Polymorfer av Al ₂ SiO ₅

Specialla fysikaliska egenskaper

 Speciella fysikaliska egenskaper.

 Reaktion med syror

 Magnetism

 Smak

 Lukt

 Hur mineral känns att röra vid

 Elasticitet

 Etc.

Specialla fysikaliska egenskaper

 Speciella fysikaliska egenskaper.

 Magnetism

Magnetit (Fe ₃ O ₄ ) kraftigt magnetiskt

Magnetkis (Fe _1-x S)

svagt magnetiskt

Specialla fysikaliska egenskaper

 Speciella fysikaliska egenskaper.

 Fluorescens

Kalcit (CaCO ₃ ) med

zinkit (Zn,Mn)O Uranopilit (UO ₂ ) ₆ (SO ₄ )(OH) ₁₀ . _12H

2 O

Brott

 Mineral går sönder på ett sätt som återspeglar atombindningarna som finns i mineralet.

 En brottyta innebär att bindningarna är lika starka i alla riktningar.

 Exempel: Kvarts får mussligt brott.

Påminner om insidan av ett musselskal.

Går sönder längs mjuka kurvade ytor.

Produces extremely sharp edges

Volcanic glass was used by native cultures to make tools

Brott

Kvartskristall Sönderslagen kvarts,

ex. på mussligt brott

Spaltning

 En tendens att gå sönder längs plan med svagare atombindningar.

 Spaltning resulterar i platta blanka ytor.

 Beskrivs genom antelet plan och vinklarna mellan dessa.

 Kan ibland förväxlas med kristallform.

 Spaltning är genomgående; bildar ofta parallella steg.

 Kristallytor återfinns endast på de yttersta ytorna.

 Upp till 6 spaltningsplan är möjliga.

Spaltning

 Exempel på spaltning

 En riktning.

 Två riktningar; 90º.

 Två riktningar som INTE är 90º.

Pyroxen Glimmer

Amfibol

Pyroxen

Spaltning (under mikroskop)

A

B

C

Amfibol Pyroxen

Glimmer

Spaltning

 Exempel på spaltning

 Tre riktningar; 90º.

 Tre riktningar som inte är 90º.

Kalcit

Halit

Klassificering av mineral

 Mineral kan klassificeras i olika grupper.

 J. J. Berzelius noterade likheter.

 Mineral kan grupperas baserat på:

Den huvudsakliga anjonen (negativa jonen), eller

Gruppen av anjoner (negativa molekyler).

 Exempel: sulfider (S ^- ) eller karbonater (CO ₃ ^2- )

 Den viktigaste mineralgruppen är silikaterna (SiO ₄ ^4- ).

Klassificering av mineral

Klass Anjon Exempel

I Element - Guld, silver, svavel II Sulfid etc S ^2- Blyglans [PbS]

III Halid etc Cl ^- , F ^- Halit [NaCl,=bordssalt]

IV Oxid O ^2- Hämatit [Fe ₂ O ₃ ]

Va Nitrater NO ₃ ^2-

Vb Karbonat CO ₃ ^2- Kalcit [CaCO ₃ ]

Vc Borater BO ₃ ^2-

VI Sulfat etc SO ₄ ^2- Gips [CaSO ₄ ^. 2H ₂ O]

VII Fosfat etc PO ₄ ^2- Apatit [Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ ]

VIII Silikat SiO ₄ ^4- Kvarts [SiO ₂ ]

Mineralklasserna

 Mineral klassificeras baserat på den dominerande anjonen.

 Silikater (SiO ₂ ^4- ) kallas också för bergartsbildande mineral.

 Nästan hela skorpan och mantel består av silikatmineral.

 Absolut vanligaste mineralen.

 Exempel: Kvarts (SiO ₂ )

Kvarts, ett silikatmineral

Mineralklasserna

 Oxider (O ^2- )

 Metalliska katjoner (Fe ²⁺ , Fe ³⁺ , Ti ²⁺ ) som binds till syre.

 Exempel:

 Magnetit (Fe ₃ O ₄ )

 Hematit (Fe ₂ O ₃ )

 Rutil (TiO ₂ )

Banded Iron Formations (BIF’s);

ett exempel på oxidmineral bestående av magnetit och hematit)

Mineralklasserna

 Sulfider (S ^– )

 Metalliska katjoner binds till en sulfid anjon.

 Exempel:

 Pyrit (FeS ₂ )

 Blyglans (PbS)

 Zinkblände (ZnS)

Pyrit är en sulfid.

Mineralklasserna

 Sulfater (SO ₄ ^2- )

 Metalliska katjoner binds en grupp av anjoner.

 Många sulfater bildas när havsvatten avdunstar.

 Exempel:

 Gips (CaSO ₄ 2H ₂ O)

 Anhydrit (CaSO ₄ )

Gips, ett sulfatmineral

Mineralklasserna

 Halider (Cl ^- eller F ^- )

 Exempel:

Fluorit (CaF ₂ )

Halit (NaCl)

Fluorit, ett

exempel på en

halid

Mineralklasserna

 Mineral klassificeras beroende på de dominerande anjonerna.

 Karbonater (CO ₃ ^2- )

 Exempel:

Kalcit (CaCO ₃ )

Dolomit (Ca, Mg[CO ₃ ] ₂ )

Kalcit är ett karbonatmineral

Mineralklasserna

 Mineral klassificeras beroende på de dominerande anjonerna.

 Grundämnen “Native elements” (Cu, Au, Ag)

 Rena massor av en metall

 Exempel:

Koppar (Cu)

Guld (Au)

Gold is a native metal

Mineralklasserna

 Endast 50 mineral kan räknas som vanligt förekommande.

 98% mineralmassan i jordskorpan kommer från 8 element.

 Syre O 46.6%

 Kisel Si 27.7%

 Aluminium Al 8.1%

 Järn Fe 5.0%

 Kalcium Ca 3.6%

 Natrium Na 2.8%

 Kalium K 2.6%

 Magnesium Mg 2.1%

 Alla andra 1.5%

75% av mineralen i skorpan!

 Silikater kallas också “bergartsbildande mineral”.

 Dom dominerar i Jordens skorpa och mantel.

 Består av kisel och syre med andra atomer.

Silikater

 Kiseltetraedern (SiO ₄ ^4- ).

 Fyra O atomer binds till en central Si atom.

 Bildar hörnen på en fyrsidig geometrisk figur.

 Kiseltetraedern är grundbyggstenen i silikatmineralen.

 Kan avbildas på olika sätt.

Silikater

Silikater

 Silikater kan delas upp i olika grupper.

 Baseras på hur kiseltetraedrarna är arrangerade.

 Grupperna skiljs åt av hur kiseltetraedrarna delar på syre.

 Andelen delat syre beskrivs av Si:O kvoten.

 Si:O kvoten kontrollerar:

 Smälttemperaturen

 Mineralstrukturen och katjoner

 Hur mineralet påverkas av kemisk vittring.

Silikater

 Ösilikater

 Kiseltetraedrarna delar inga syreatomer.

 De länkas samman av katjoner.

 Exempel:

Olivin—ett glasigt grönt mineral

Granat—bildar ekvidimensionella, 12-sidiga kristaller

Silikater

 Enkelkedjesilikater

 Kiseltetraedrarna länkas samman för att dela på två syreatomer.

 Exempel:

Pyroxener

 Mörka prsimatiska kristaller

 Två spaltningsplan nära 90°

Silikater

 Dubbelkedjesilikater

 Kiseltetraedrarna växlar mellan att dela två och tre syreatomer.

 Exempel:

Amfiboler

 Mörka prismatiska kristaller

 Två spaltningsplan vid 60 ° och 120°

Silikater

 Skiktsilikater

 Kiseltetraedrarna delar tre syreatomer.

 Bildar tvådimensionella platta skikt av sammanlänkade tetraedrar.

 Perfekt spaltning längs ett plan.

 Exempel: glimmrar

Biotit (mörk)

Muskovit (ljus)

Silikater

 Tektosilikater (fackverkssilikater)

 Alla fyra syreatomer i varje kiseltetraeder delas.

 Exempel:

Fältspat—plagioklas och kalifältspat

Kisel (kvarts) gruppen—innehåller endast Si och O

Kristallstrukturen styr egenskaperna

 Spaltning hos pyroxener (enkelkedjesilikater) och amfiboler

(dubbelkedjesilikater).

Kristallstrukturen styr egenskaperna

 Spaltning i glimmer (skiktsilikat).

Mineral och bergarter

 Mineral är grundbyggstenarna som bildar bergarter.

 Bergarter klassificeras baserat på dess inehåll av olika

mineral.

Mineral och bergarter

De vanligaste mineralen i jordskorpan Fältspat

Pyroxen Amfibol Olivin Glimmer Kvarts

Olivin Pyroxen

Fältspat

Bergarten basalt

Kvarts Glimmer

Fältspat

Amfibol

Bergarten granit

 The Mineralogical Society of America

 http://www.minsocam.org/

 USGS Mineral Resources Program

 http://minerals.usgs.gov/

 USGS Mineral Resources On-Line Spatial Data

 http://tin.er.usgs.gov/

 David Barthelmy’s Mineralogy Database

 http://webmineral.com/

 The Mineralogical Record

 http://www.mineralogicalrecord.com/contents.asp

 Mindat.org—the Largest Mineral Database on the Internet

 http://www.mindat.org/

Användbart på nätet