maden -Mineral

Mont Saint-Hilaire, Quebec, Kanada'dan serandit , natrolit , analcime ve aegirine kristalleri

Jeoloji ve mineralojide , bir mineral veya mineral türü , genel olarak, oldukça iyi tanımlanmış bir kimyasal bileşime ve doğal olarak saf biçimde oluşan belirli bir kristal yapıya sahip katı bir kimyasal bileşiktir .

Mineralin jeolojik tanımı normalde sadece canlılarda meydana gelen bileşikleri hariç tutar. Ancak bazı mineraller genellikle biyojeniktir ( kalsit gibi ) veya kimya anlamında organik bileşiklerdir ( melit gibi ). Ayrıca, canlılar genellikle kayalarda da bulunan inorganik mineralleri ( hidroksilapatit gibi) sentezler.

Mineral kavramı, yeterince büyük bir ölçekte nispeten homojen olan herhangi bir dökme katı jeolojik malzeme olan kayadan farklıdır. Bir kaya, bir tür mineralden oluşabilir veya iki veya daha fazla farklı türde mineralin bir araya gelmesiyle, uzaysal olarak farklı fazlara ayrılmış olabilir .

Opal veya obsidiyen gibi belirli bir kristal yapıya sahip olmayan bazı doğal katı maddelere daha doğrusu mineraloidler denir . Bir kimyasal bileşik doğal olarak farklı kristal yapılarda oluşuyorsa, her yapı farklı bir mineral türü olarak kabul edilir. Bu nedenle, örneğin, kuvars ve stishovit , aynı bileşik olan silikon dioksitten oluşan iki farklı mineraldir .

Uluslararası Mineraloji Birliği (IMA), mineral türlerinin tanımı ve isimlendirilmesi için genel olarak tanınan standart kuruluştur. Ocak 2022 itibariyle, IMA önerilen veya geleneksel olan 5.981'den 5.780 resmi mineral türünü tanır.

Adlandırılmış bir mineral türünün kimyasal bileşimi, küçük miktarlarda safsızlıkların dahil edilmesiyle biraz değişebilir. Bir türün belirli çeşitlerinin bazen kendilerine ait geleneksel veya resmi adları vardır. Örneğin, ametist kuvars mineral türünün mor bir çeşididir . Bazı mineral türleri , mineral yapısında eşdeğer pozisyonları işgal eden iki veya daha fazla kimyasal elementin değişken oranlarına sahip olabilir ; örneğin, makinavitin formülü (Fe,Ni) olarak verilmiştir.
9
S
8
, anlamı Fe
x
Ni
9- x
S
8
burada x , 0 ile 9 arasında değişen bir sayıdır. Bazen, değişken bileşime sahip bir mineral, az ya da çok keyfi olarak ayrı türlere bölünerek bir mineral grubu oluşturur ; Silikatların durumu budur Ca
x
Mg
y
Fe
2- x - y
SiO
4
, olivin grubu .

Temel kimyasal bileşim ve kristal yapının yanı sıra, bir mineral türünün tanımı genellikle alışkanlık , sertlik , parlaklık , şeffaflık , renk, çizgi , dayanıklılık , bölünme , kırılma , ayrılma, özgül ağırlık , manyetizma , floresan gibi ortak fiziksel özelliklerini içerir. radyoaktivitenin yanı sıra tadı veya kokusu ve aside tepkisi .

Mineraller, temel kimyasal bileşenlere göre sınıflandırılır; iki baskın sistem, Dana sınıflandırması ve Strunz sınıflandırmasıdır. Silikat mineralleri , yerkabuğunun yaklaşık %90'ını oluşturur . Diğer önemli mineral grupları, doğal elementleri , sülfürleri , oksitleri , halojenürleri , karbonatları , sülfatları ve fosfatları içerir .

Tanımlar

Uluslararası Mineraloji Derneği

Uluslararası Mineraloji Birliği , bir maddenin ayrı bir mineral olarak kabul edilmesi için aşağıdaki gereksinimleri belirlemiştir:

  1. Doğal jeolojik süreçlerle , Dünya'da veya diğer dünya dışı cisimlerde oluşan, doğal olarak oluşan bir madde olmalıdır. Bu, tungsten karbür , idrar taşları , bitki dokularındaki kalsiyum oksalat kristalleri ve deniz kabukları gibi doğrudan ve münhasıran insan faaliyetleri ( antropojenik ) veya canlı varlıklarda ( biyojenik ) üretilen bileşikleri hariç tutar . Bununla birlikte, bu tür kökenlere sahip maddeler, oluşumlarında jeolojik süreçler söz konusuysa ( bitki materyalinden elde edilen Evenkite veya yarasa gübresinden elde edilen taranakite veya maden atıklarından alpersit durumunda olduğu gibi) nitelenebilir . Dünya'nın çekirdeği veya diğer gezegenler gibi erişilemeyen doğal ortamlarda meydana geldikleri tahmin edilse bile, varsayımsal maddeler de hariç tutulur.
  2. Doğal oluşumunda katı bir madde olmalıdır. Bu kuralın önemli bir istisnası, doğal cıvadır : mevcut kurallar oluşturulmadan önce dahil edildiğinden, yalnızca -39 °C'nin altında kristalleşmesine rağmen, IMA tarafından hala bir mineral olarak sınıflandırılmaktadır. Su ve karbondioksit , genellikle diğer minerallerde kapanımlar olarak bulunsalar da mineral olarak kabul edilmezler; ancak su buzu bir mineral olarak kabul edilir.
  3. İyi tanımlanmış bir kristalografik yapıya sahip olmalıdır ; veya daha genel olarak, düzenli bir atomik düzenleme. Bu özellik , kristal formu, sertlik ve bölünme gibi birkaç makroskobik fiziksel özelliği ifade eder. Jeolojik bağlamlarda meydana gelen ozokerit , limonit , obsidiyen ve diğer birçok amorf (kristal olmayan) materyali içermez .
  4. Oldukça iyi tanımlanmış bir kimyasal bileşime sahip olmalıdır . Bununla birlikte, sabit bir yapıya sahip ancak değişken bileşime sahip belirli kristalli maddeler, tek mineral türleri olarak kabul edilebilir. Yaygın bir örnek sınıfı , çoğunlukla demir atomlarının önemli bir bölümünün nikel atomları ile değiştirildiği bir demir sülfür olan makinevit , ( Fe, Ni) 9S8 gibi katı çözeltilerdir . Diğer örnekler, değişken katman istifine sahip katmanlı kristalleri veya yalnızca düzenli boşluk ve ikame düzeninde farklılık gösteren kristalleri içerir. Öte yandan, sürekli bir dizi bileşime sahip bazı maddeler keyfi olarak birkaç minerale bölünebilir. Tipik örnek, magnezyum açısından zengin ve demir açısından zengin son üyeleri ayrı mineraller (forsterit ve fayalit) olarak kabul edilen olivin grubudur ( Mg , Fe ) 2SiO 4 .

Bu kuralların ayrıntıları biraz tartışmalıdır. Örneğin, amorf maddeleri mineraller olarak sınıflandırmak için son zamanlarda birkaç teklif olmuştur, ancak bunlar IMA tarafından kabul edilmemiştir.

IMA ayrıca, yalnızca birkaç yüz atom çapında nanoparçacıklar şeklinde doğal olarak oluşan mineralleri kabul etme konusunda isteksizdir , ancak bir minimum kristal boyutu tanımlamamıştır.

Bazı yazarlar, malzemenin oda sıcaklığında (25 °C) kararlı veya yarı kararlı bir katı olmasını ister. Bununla birlikte, IMA, yalnızca, yapısının ve bileşiminin iyi belirlenebilmesi için maddenin yeterince kararlı olmasını gerektirir. Örneğin, yakın zamanda meridyenitin (doğal olarak oluşan bir magnezyum sülfat hidratı ) oluştuğunu ve yalnızca 2 °C'nin altında kararlı olmasına rağmen bir mineral olduğunu kabul etmiştir.

Ocak 2022 itibariyle 5.780 mineral türü IMA tarafından onaylanmıştır. Bunlar genellikle bir kişinin adıyla anılır , ardından keşif yeri gelir; kimyasal bileşime veya fiziksel özelliklere dayalı isimler, mineral adı etimolojilerinin diğer iki ana grubudur. Çoğu isim "-ite" ile biter; istisnalar genellikle mineralojinin bir disiplin olarak düzenlenmesinden önce iyi bilinen isimlerdir, örneğin galen ve elmas .

biyojenik mineraller

Jeologlar ve mineraloglar arasında bir tartışma konusu, IMA'nın biyojenik kristalli maddeleri hariç tutma kararı olmuştur. Örneğin, Lowenstam (1981), "organizmaların, bazıları biyosferde inorganik olarak oluşturulamayan çeşitli mineraller dizisi oluşturma yeteneğine sahip olduğunu" belirtti.

Skinner (2005), tüm katıları potansiyel mineraller olarak görür ve organizmaların metabolik aktiviteleri tarafından oluşturulanlar olan mineral krallığındaki biyomineralleri içerir. Skinner, bir mineralin önceki tanımını, " biyojeokimyasal işlemlerle oluşturulmuş element veya bileşik, amorf veya kristalin" bir mineral olarak sınıflandırmak için genişletti .

Yüksek çözünürlüklü genetik ve X-ışını absorpsiyon spektroskopisindeki son gelişmeler , bu soruya yeni bir ışık tutabilecek mikroorganizmalar ve mineraller arasındaki biyojeokimyasal ilişkiler hakkında açıklamalar sağlıyor . Örneğin, IMA tarafından görevlendirilen "Çevresel Mineraloji ve Jeokimya Çalışma Grubu" hidrosfer , atmosfer ve biyosferdeki minerallerle ilgilenir . Grubun kapsamı, deniz tabanından en az 1600 metre derinliğe ve stratosfere 70 kilometre (muhtemelen mezosfere giren ) derinliklere kadar uzanan hemen hemen her kaya, toprak ve parçacık yüzeyinde bulunan mineral oluşturan mikroorganizmaları içerir.

Biyojeokimyasal döngüler , milyarlarca yıldır mineral oluşumuna katkıda bulunmuştur. Mikroorganizmalar çözeltiden metalleri çökelterek cevher yataklarının oluşumuna katkıda bulunabilir . Ayrıca minerallerin çözünmesini katalize edebilirler .

Uluslararası Mineraloji Birliği'nin listelenmesinden önce, 60'ın üzerinde biyomineral keşfedilmiş, adlandırılmış ve yayınlanmıştır. Bu mineraller (Lowenstam'da (1981) tablolaştırılmış bir alt küme) Skinner'ın (2005) tanımına göre uygun mineraller olarak kabul edilir. Bu biyomineraller, Uluslararası Maden Birliği resmi mineral isimleri listesinde yer almamaktadır; bununla birlikte, bu biyomineral temsilcilerinin çoğu, Dana sınıflandırma şemasında listelenen 78 mineral sınıfı arasında dağılmıştır.

Skinner'ın (2005) mineral tanımı, bir mineralin kristal veya amorf olabileceğini belirterek bu konuyu dikkate almaktadır. Biyomineraller en yaygın mineral formu olmasa da, bir minerali neyin oluşturduğunun sınırlarını tanımlamaya yardımcı olurlar. Nickel'in (1995) resmi tanımı, bir maddeyi mineral olarak tanımlamanın anahtarı olarak kristalliği açıkça belirtmişti. 2011 tarihli bir makale , bir alüminyum-demir-bakır alaşımı olan ikosahedriti mineral olarak tanımladı; Eşsiz doğal ikosahedral simetrisi için adlandırılmış , bir yarı kristaldir . Gerçek bir kristalden farklı olarak, yarı kristaller düzenlidir ancak periyodik değildir.

Kayalar, cevherler ve değerli taşlar

Şist , bol miktarda plati mineral ile karakterize edilen metamorfik bir kayadır . Bu örnekte, kaya, 3 cm (1,2 inç) büyüklüğünde belirgin sillimanit porfiroblastlarına sahiptir.

Bir kaya , bir veya daha fazla mineral veya mineraloidin toplamıdır. Kireçtaşı veya kuvarsit gibi bazı kayalar, esas olarak bir mineralden oluşur - kireçtaşı durumunda kalsit veya aragonit ve ikinci durumda kuvars . Diğer kayaçlar, temel (temel) minerallerin nispi bolluğu ile tanımlanabilir; bir granit kuvars, alkali feldispat ve plajiyoklaz feldispat oranlarıyla tanımlanır . Kayadaki diğer mineraller, yardımcı mineraller olarak adlandırılır ve kayanın yığın bileşimini büyük ölçüde etkilemez. Kayalar tamamen mineral olmayan malzemeden de oluşabilir; kömür , esas olarak organik olarak türetilmiş karbondan oluşan tortul bir kayadır.

Kayalarda bazı mineral türleri ve grupları diğerlerinden çok daha fazladır; bunlara kaya oluşturan mineraller denir. Bunların başlıca örnekleri kuvars, feldispatlar , mikalar , amfiboller , piroksenler , olivinler ve kalsittir; sonuncusu hariç, bu minerallerin tümü silikatlardır. Genel olarak, yaklaşık 150 mineral, toplama açısından bollukları veya estetik değerleri açısından özellikle önemli kabul edilir.

Değerli taşlar, metal cevherleri veya mineral yakıtlar dışındaki ticari olarak değerli mineraller ve kayalar, endüstriyel mineraller olarak adlandırılır . Örneğin, beyaz bir mika olan muskovit , pencereler için (bazen isinglass olarak adlandırılır), dolgu maddesi veya yalıtkan olarak kullanılabilir.

Cevherler , belirli bir elementin, tipik olarak bir metalin yüksek konsantrasyonuna sahip minerallerdir. Örnekler , bir cıva cevheri olan cinnabar (HgS); bir çinko cevheri olan sfalerit (ZnS); bir kalay cevheri olan kasiterit ( Sn02 ); ve kolemanit , bir bor cevheri .

Mücevherler , süs değeri olan minerallerdir ve mücevher olmayanlardan güzellikleri, dayanıklılıkları ve genellikle nadirlikleri ile ayırt edilirler. En yaygın değerli taşların yaklaşık 35'ini oluşturan, mücevher mineralleri olarak nitelendirilen yaklaşık 20 mineral türü vardır. Mücevher mineralleri genellikle birkaç çeşitte bulunur ve bu nedenle bir mineral birkaç farklı değerli taşı açıklayabilir; örneğin, yakut ve safir korundum , Al 2 O 3 .

etimoloji

"Mineral" kelimesinin İngilizce dilinde ( Orta İngilizce ) bilinen ilk kullanımı 15. yüzyıldır. Kelime Ortaçağ Latincesinden geldi : minerale , minera , maden, cevherden.

"Tür" kelimesi , "belirli bir görünüm veya görünüşe sahip belirli bir tür, tür veya tür" olan Latince türlerden gelir.

Kimya

Hübnerite , arka planda minör kuvars ile wolframit serisinin manganez açısından zengin uç üyesi

Minerallerin bolluğu ve çeşitliliği, sırayla, Dünya'daki element bolluğuna bağlı olarak, kimyaları tarafından doğrudan kontrol edilir. Gözlenen minerallerin çoğu yerkabuğundan türetilmiştir . Sekiz element, kabuktaki bollukları nedeniyle minerallerin temel bileşenlerinin çoğunu oluşturur. Yerkabuğunun ağırlıkça %98'inden fazlasını oluşturan bu sekiz element, azalan bolluk sırasına göredir: oksijen , silikon , alüminyum , demir , magnezyum , kalsiyum , sodyum ve potasyum . Oksijen ve silikon açık ara en önemli ikisidir - oksijen, kabuğun ağırlıkça %47'sini oluşturur ve silikon %28'ini oluşturur.

Oluşan mineraller, ana cismin kütle kimyasının dayattığı sınırlar dahilinde, oluşum sıcaklığı ve basıncında en kararlı olanlardır. Örneğin, çoğu magmatik kayaçta, mevcut olan alüminyum ve alkali metaller (sodyum ve potasyum) öncelikle feldspat mineralleri olarak oksijen, silikon ve kalsiyum ile kombinasyon halinde bulunur. Bununla birlikte, kaya alkali metaller açısından alışılmadık derecede zenginse, feldispat olarak tüm sodyumla birleşecek kadar alüminyum olmayacak ve fazla sodyum, riebeckite gibi sodik amfiboller oluşturacaktır . Alüminyum bolluğu alışılmadık derecede yüksekse, fazla alüminyum muskovit veya diğer alüminyum açısından zengin mineraller oluşturacaktır. Silisyum eksikse, feldspatın bir kısmı feldspatoid minerallerle değiştirilecektir. Belirli bir sıcaklık ve basınçta oluşan belirli bir bileşime sahip bir kayada hangi minerallerin bulunacağına dair kesin tahminler, karmaşık termodinamik hesaplamalar gerektirir. Bununla birlikte, kuru magmadan oluşan volkanik kaya için makul tahminler veren CIPW normu gibi nispeten basit temel kurallar kullanılarak yaklaşık tahminler yapılabilir .

Kimyasal bileşim, bir katı çözelti serisinin uç üye türleri arasında değişebilir . Örneğin plajiyoklaz feldispatları , sodyumca zengin uç üyeli albitten (NaAlSi 3 O 8 ) kalsiyumca zengin anortit'e (CaAl 2 Si 2 O 8 ) kadar sürekli bir seriden oluşur ve aralarında dört tanınmış ara çeşit bulunur (sodyumdan sırayla verilmiştir). kalsiyum açısından zengin): oligoklaz , andezin , labradorit ve bytownite . Diğer seri örnekleri arasında magnezyumca zengin forsterit ve demirce zengin fayalitin olivin serisi ve manganca zengin hübnerit ve demirce zengin ferberitin wolframit serisi sayılabilir .

Kimyasal ikame ve koordinasyon çokyüzlüleri, minerallerin bu ortak özelliğini açıklar. Doğada, mineraller saf maddeler değildir ve verilen kimyasal sistemde bulunan diğer elementler tarafından kirlenir. Sonuç olarak, bir elementin başka bir elementin yerine geçmesi mümkündür. Benzer boyut ve yükteki iyonlar arasında kimyasal ikame meydana gelecektir; örneğin K + , boyut ve yükteki büyük farktan kaynaklanan kimyasal ve yapısal uyumsuzluklar nedeniyle Si 4+'nın yerini tutmaz . Kimyasal ikamenin yaygın bir örneği , kabukta yük, boyut ve bolluk bakımından yakın olan Si 4+ ile Al 3 +'dır. Plajiyoklaz örneğinde, üç ikame durumu vardır. Feldispatların tümü, 2:1 silikon-oksijen oranına sahip çerçeve silikatlardır ve diğer elementler için boşluk , [AlSi 3 O 8 ] temel birimini vermek üzere Si 4+'nın Al 3+ ile ikame edilmesiyle verilir - ; ikame olmadan, formül kuvars vererek Si02 olarak yük dengeli olacaktır. Bu yapısal özelliğin önemi, koordinasyon çokyüzlüleri ile daha fazla açıklanacaktır. İkinci ikame Na + ve Ca2 + arasında gerçekleşir ; bununla birlikte, yük farkı, Si 4+'nın Al 3+ ile ikinci bir ikamesi yapılarak hesaba katılmalıdır .

Koordinasyon çokyüzlüleri, bir katyonun bir anyon tarafından nasıl çevrelendiğinin geometrik temsilleridir. Mineralojide, koordinasyon çokyüzlüleri, kabuktaki bolluğu nedeniyle genellikle oksijen açısından düşünülür. Silikat minerallerinin temel birimi, dört O2− ile çevrili bir Si 4+ olan silika tetrahedrondur . Silikatın koordinasyonunu tanımlamanın alternatif bir yolu bir sayıdır: silika tetrahedron durumunda, silikonun koordinasyon sayısı 4'tür. Çeşitli katyonların belirli bir olası koordinasyon sayıları aralığı vardır; silikon için, bileşiğin, silikonun oksijenle altı kat (oktahedral) koordinasyon içinde olduğu şekilde sıkıştırıldığı çok yüksek basınçlı mineraller dışında, hemen hemen her zaman 4'tür. Daha büyük katyonlar, oksijene kıyasla göreceli boyuttaki artış nedeniyle daha büyük bir koordinasyon sayısına sahiptir (ağır atomların son yörünge alt kabuğu da farklıdır). Koordinasyon sayılarındaki değişiklikler fiziksel ve mineralojik farklılıklara yol açar; örneğin mantoda olduğu gibi yüksek basınçta, birçok mineral, özellikle olivin ve granat gibi silikatlar , silikonun oktahedral koordinasyon içinde olduğu bir perovskite yapıya dönüşecektir . Diğer örnekler , Al 3+ koordinasyon sayısına göre farklılık gösteren alüminosilikatlar kiyanit , andalusit ve sillimanittir ( polimorflar, çünkü Al 2SiO 5 formülünü paylaşırlar ) ; bu mineraller basınç ve sıcaklıktaki değişikliklere tepki olarak birbirlerinden geçiş yaparlar. Silikat malzemeler söz konusu olduğunda, Si 4+'nın Al 3+ ile ikamesi, yükleri dengeleme ihtiyacı nedeniyle çeşitli minerallere izin verir.

En yaygın sekiz element, yerkabuğunun %98'inden fazlasını oluşturduğundan, tipik olarak mevcut olan diğer elementlerin küçük miktarları, yaygın kaya oluşturan minerallerin yerine geçer. Çoğu elementin ayırt edici mineralleri oldukça nadirdir, sadece bu elementlerin hidrotermal sirkülasyon gibi jeolojik süreçler tarafından artık ortak minerallerde barındırılamayacakları noktaya yoğunlaştığı yerlerde bulunur.

Mineraller reaksiyona girdiğinde, ürünler bazen reaktifin şeklini alacaktır; ürün minerali, reaktifin psödomorfu (veya sonrasında) olarak adlandırılır. Burada, ortoklazdan sonra kaolinitin bir psödomorfu gösterilmektedir . Burada, psödomorf , ortoklazda yaygın olan Carlsbad ikizini korumuştur.

Sıcaklık, basınç ve bileşimdeki değişiklikler, bir kaya örneğinin mineralojisini değiştirir. Bileşimdeki değişiklikler, ayrışma veya metasomatizma ( hidrotermal alterasyon ) gibi süreçlerden kaynaklanabilir . Sıcaklık ve basınçtaki değişiklikler, ana kaya farklı fiziksel rejimlere doğru tektonik veya magmatik harekete maruz kaldığında meydana gelir. Termodinamik koşullardaki değişiklikler, mineral topluluklarının yeni mineraller üretmek için birbirleriyle reaksiyona girmesini uygun hale getirir; bu nedenle, benzer bir mineralojiye sahip olmadan iki kayanın aynı veya çok benzer bir yığın kaya kimyasına sahip olması mümkündür. Bu mineralojik alterasyon süreci, kaya döngüsü ile ilgilidir . Bir dizi mineral reaksiyonunun bir örneği aşağıda gösterilmiştir.

Ortoklaz feldispat (KAlSi 3 O 8 ) , plütonik bir magmatik kaya olan granitte yaygın olarak bulunan bir mineraldir . Hava koşullarına maruz kaldığında, kaolinit oluşturmak üzere reaksiyona girer (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 , tortul bir mineral ve silisik asit ):

2 KAlSi 3 O 8 + 5 H 2 O + 2 H + → Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 4 H 2 SiO 3 + 2 K +

Düşük dereceli metamorfik koşullar altında, kaolinit kuvars ile reaksiyona girerek pirofillit oluşturur (Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2 ):

Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + SiO 2 → Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2 + H 2 O

Metamorfik derece arttıkça pirofillit reaksiyona girerek kiyanit ve kuvars oluşturur:

Al 2 Si 4O 10 (OH) 2 → Al 2 SiO 5 + 3 SiO 2 + H 2 O

Alternatif olarak, bir mineral, reaksiyona girmeden sıcaklık ve basınçtaki değişikliklerin bir sonucu olarak kristal yapısını değiştirebilir. Örneğin kuvars , yüksek sıcaklıklarda tridimit ve kristobalit ve yüksek basınçlarda koezit gibi çeşitli Si02 polimorflarına dönüşecektir .

Fiziksel özellikler

Minerallerin sınıflandırılması basitten zora doğru değişir. Bir mineral birkaç fiziksel özellik ile tanımlanabilir, bunlardan bazıları herhangi bir şüphe olmaksızın tam tanımlama için yeterlidir. Diğer durumlarda, mineraller yalnızca daha karmaşık optik , kimyasal veya X-ışını kırınım analizi ile sınıflandırılabilir; Ancak bu yöntemler maliyetli ve zaman alıcı olabilir. Sınıflandırma için uygulanan fiziksel özellikler arasında kristal yapı ve alışkanlık, sertlik, parlaklık, şeffaflık, renk, çizgi, bölünme ve kırılma ve özgül ağırlık yer alır. Diğer daha az genel testler arasında floresans , fosforesans , manyetizma , radyoaktivite , dayanıklılık (mekanik kaynaklı şekil veya form değişikliklerine tepki), piezoelektriklik ve seyreltik asitlere reaktivite dahildir .

Kristal yapı ve alışkanlık

Topaz , karakteristik bir ortorombik uzun kristal şekle sahiptir.

Kristal yapı , bir mineralin iç yapısındaki atomların düzenli geometrik uzamsal düzenlemesinden kaynaklanır. Bu kristal yapı , genellikle kristalin aldığı geometrik formda ifade edilen düzenli iç atomik veya iyonik düzenlemeye dayanır. Mineral taneleri görülemeyecek kadar küçük veya düzensiz şekilli olsa bile, alttaki kristal yapı her zaman periyodiktir ve X-ışını kırınımı ile belirlenebilir. Mineraller tipik olarak simetri içerikleri ile tanımlanır. Kristaller, simetrilerine göre farklılık gösteren 32 nokta grubuyla sınırlıdır . Bu gruplar sırayla daha geniş kategorilere ayrılır, bunların en kapsamlısı altı kristal ailedir.

Bu aileler, üç kristalografik eksenin göreli uzunlukları ve aralarındaki açılarla tanımlanabilir; bu ilişkiler, daha dar nokta gruplarını tanımlayan simetri işlemlerine karşılık gelir. Bunlar aşağıda özetlenmiştir; a, b ve c eksenleri temsil eder ve α, β, γ ilgili kristalografik eksenin karşısındaki açıyı temsil eder (örneğin α, a ekseninin karşısındaki açıdır, yani b ve c eksenleri arasındaki açıdır):

kristal aile uzunluklar açılar Yaygın örnekler
Eş ölçülü a = b = c α = β = γ = 90° Garnet , halit , pirit
dörtgen a = b ≠ c α = β = γ = 90° Rutil , zirkon , andalusit
ortorombik bir ≠ b ≠ c α = β = γ = 90° Olivin , aragonit , ortopiroksenler
altıgen a = b ≠ c α = β = 90°, γ = 120° Kuvars , kalsit , turmalin
monoklinik bir ≠ b ≠ c α = γ = 90°, β ≠ 90° Klinopiroksenler , ortoklaz , alçıtaşı
triklinik bir ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ ≠ 90° Anortit , albit , kiyanit

Altıgen kristal ailesi ayrıca iki kristal sistemine bölünmüştür  - üç katlı simetri eksenine sahip trigonal ve altı katlı simetri eksenine sahip altıgen.

Kimya ve kristal yapı birlikte bir minerali tanımlar. 32 nokta grubuyla sınırlandırılarak, farklı kimyadaki mineraller aynı kristal yapıya sahip olabilir. Örneğin, halit (NaCl), galen (PbS) ve periklaz (MgO) , farklı kurucu elementleri arasında benzer bir stokiyometriye sahip olduklarından, hepsi heksaoktahedral nokta grubuna (izometrik aile) aittir . Buna karşılık, polimorflar , kimyasal bir formülü paylaşan ancak farklı bir yapıya sahip olan mineral gruplarıdır. Örneğin , her ikisi de demir sülfür olan pirit ve markazit , FeS2 formülüne sahiptir ; ancak birincisi izometrik iken ikincisi ortorombiktir. Bu polimorfizm, jenerik AX 2 formülüyle diğer sülfürlere uzanır ; bu iki grup topluca pirit ve markazit grupları olarak bilinir.

Polimorfizm saf simetri içeriğinin ötesine geçebilir. Alüminosilikatlar, Al 2 SiO 5  kimyasal formülünü paylaşan üç mineralden oluşan bir gruptur - kiyanit , andalusit ve sillimanit . Kiyanit trikliniktir, andalusit ve sillimanit ise hem ortorombiktir hem de dipiramidal nokta grubuna aittir. Bu farklılıklar, alüminyumun kristal yapı içinde nasıl koordine edildiğine karşılık gelir. Tüm minerallerde, bir alüminyum iyonu oksijenle her zaman altı kat koordinasyon halindedir. Silikon, genel bir kural olarak, tüm minerallerde dört kat koordinasyon halindedir; bir istisna, stishovite gibi bir durumdur (SiO 2 , rutil yapılı bir ultra yüksek basınçlı kuvars polimorfu). Kiyanitte, ikinci alüminyum altı kat koordinasyon içindedir; kimyasal formülü , kristal yapısını yansıtmak için Al [6] Al [6] SiO 5 olarak ifade edilebilir . Andalusite ikinci alüminyuma beş kat koordinasyonda (Al [6] Al [5] SiO 5 ) ve sillimanit ise dört kat koordinasyona (Al [6] Al [4] SiO 5 ) sahiptir.

Kristal yapı ve kimyadaki farklılıklar, mineralin diğer fiziksel özelliklerini büyük ölçüde etkiler. Karbon allotropları elmas ve grafit çok farklı özelliklere sahiptir; elmas en sert doğal maddedir, sert bir parlaklığa sahiptir ve izometrik kristal ailesine aittir, oysa grafit çok yumuşaktır, yağlı bir parlaklığa sahiptir ve altıgen ailede kristalleşir. Bu fark, bağlanma farklılıkları ile açıklanır. Elmasta , karbonlar sp3 hibrit orbitallerindedir, bu da her bir karbonun dört komşuya dörtyüzlü bir tarzda kovalent olarak bağlandığı bir çerçeve oluşturdukları anlamına gelir; Öte yandan grafit, sp 2 hibrit orbitallerindeki karbon tabakalarından oluşur , burada her bir karbon sadece üç tanesine kovalent olarak bağlanır. Bu tabakalar çok daha zayıf van der Waals kuvvetleri tarafından bir arada tutulur ve bu tutarsızlık büyük makroskopik farklılıklara dönüşür.

Spinel'de görüldüğü gibi ikizlerle iletişim kurun

Eşleştirme , tek bir mineral türünün iki veya daha fazla kristalinin iç içe büyümesidir. Eşleşmenin geometrisi, mineralin simetrisi tarafından kontrol edilir. Sonuç olarak, temas ikizleri, ağsı ikizler, geniküle ikizler, penetrasyon ikizleri, döngüsel ikizler ve polisentetik ikizler dahil olmak üzere çeşitli ikiz türleri vardır. Temas veya basit ikizler, bir düzlemde birleştirilmiş iki kristalden oluşur; Bu tip ikizlenme, spinelde yaygındır. Rutilde yaygın olan ağsı ikizler, ağa benzeyen birbirine kenetlenen kristallerdir. Geniküle ikizlerin ortasında, ikizin başlamasından kaynaklanan bir bükülme vardır. Penetrasyon ikizleri, birbirine dönüşen iki tek kristalden oluşur; bu eşleştirmenin örnekleri arasında çapraz şekilli staurolit ikizleri ve ortoklazda Carlsbad ikizleri bulunur. Döngüsel ikizler, bir dönme ekseni etrafında tekrarlanan ikizlenmelerden kaynaklanır. Bu tür eşleştirme, üç, dört, beş, altı veya sekizli eksen etrafında meydana gelir ve bunlara karşılık gelen desenlere üçlük, dörtlük, beşlik, altılık ve sekizlik denir. Sixlings aragonitte yaygındır. Polisentetik ikizler, tekrarlayan ikizlerin varlığı nedeniyle siklik ikizlere benzer; bununla birlikte, bir dönme ekseni etrafında meydana gelmek yerine, polisentetik ikizlenme paralel düzlemler boyunca, genellikle mikroskobik bir ölçekte meydana gelir.

Kristal alışkanlığı, kristalin genel şeklini ifade eder. Bu özelliği tanımlamak için çeşitli terimler kullanılır. Yaygın alışkanlıklar arasında natrolit , kanatlı, dendritik (ağaç desenli, doğal bakırda yaygın olan ), granat için tipik olan iğne benzeri kristaller, prizmatik (bir yönde uzatılmış) ve kanatlıdan farklı olan tablo şeklinde iğnemsi kristaller bulunur. Birincisi düz, ikincisi ise tanımlanmış bir uzamaya sahip olduğu için alışkanlıktır. Kristal formla ilgili olarak, kristal yüzeylerin kalitesi, özellikle petrografik mikroskop ile bazı minerallerin teşhisidir. Özşekilli kristaller tanımlanmış bir dış şekle sahipken özşekilli kristaller yoktur; bu ara formlar alt özlü olarak adlandırılır.

Sertlik

Elmas en sert doğal malzemedir ve Mohs sertliği 10'dur.

Bir mineralin sertliği, çizilmeye ne kadar dayanabileceğini tanımlar. Bu fiziksel özellik, bir mineralin kimyasal bileşimi ve kristal yapısı tarafından kontrol edilir. Bir mineralin sertliği, yapısının bir fonksiyonu olarak her taraf için sabit olmak zorunda değildir; kristalografik zayıflık, bazı yönleri diğerlerinden daha yumuşak kılar. Bu özelliğin bir örneği, [001]'e paralel 5½, ancak [100]'e 7 paralel Mohs sertliğine sahip kiyanitte mevcuttur.

En yaygın ölçüm ölçeği, sıralı Mohs sertlik ölçeğidir. On gösterge ile tanımlanan, daha yüksek indeksli bir mineral, altındakileri çizer. Ölçek, bir fillosilikat olan talktan, en sert doğal malzeme olan bir karbon polimorfu olan elmasa kadar uzanır. Ölçek aşağıda verilmiştir:

Mohs sertliği Mineral Kimyasal formül
1 Talk Mg3Si4010 ( OH ) 2 _ _ _
2 alçıtaşı CaSO 4 ·2H 2 O
3 Kalsit CaCO3 _
4 Florit CaF2 _
5 apatit Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH,Cl,F)
6 ortoklaz KALSi 3 O 8
7 Kuvars SiO 2
8 Topaz Al 2 SiO 4 (OH,F) 2
9 Korindon Al 2 O 3
10 Elmas C

Diğer ölçekler şunları içerir;

Parlaklık ve şeffaflık

Pirit metalik bir parlaklığa sahiptir.

Parlaklık, ışığın mineral yüzeyinden kalitesi ve yoğunluğu açısından nasıl yansıdığını gösterir. Metalik ve metalik olmayan kategorilere ayrılan bu özelliği tanımlamak için kullanılan çok sayıda nitel terim vardır. Metalik ve yarı metalik mineraller, metal gibi yüksek yansıtıcılığa sahiptir; bu parlaklığa sahip mineral örnekleri galen ve pirittir. Metalik olmayan cilalar şunları içerir: elmastaki gibi adamantin ; silikat minerallerinde çok yaygın olan camsı bir parlaklık olan camsı; talk ve apophyllite gibi inci gibi ; granat grubunun üyeleri gibi reçineli; asbestiform krizotil gibi lifli minerallerde yaygın olan ipeksi .

Bir mineralin saydamlığı , ışığın içinden geçme yeteneğini tanımlar. Şeffaf mineraller, içlerinden geçen ışığın yoğunluğunu azaltmaz. Saydam bir mineral örneği muskovittir (potasyum mika); bazı çeşitler, pencereler için kullanılmış olmak için yeterince açıktır. Yarı saydam mineraller, bir miktar ışığın geçmesine izin verir, ancak saydam olanlardan daha az. Jadeit ve nefrit (yeşimin mineral formları bu özelliğe sahip minerallere örnektir). Işığın geçmesine izin vermeyen minerallere opak denir.

Bir mineralin saydamlığı numunenin kalınlığına bağlıdır. Bir mineral yeterince ince olduğunda (örneğin petrografi için ince bir kesitte ), bu özellik bir el örneğinde görülmese bile şeffaf hale gelebilir. Buna karşılık, hematit veya pirit gibi bazı mineraller ince kesitte bile opaktır.

Renk ve çizgi

Renk tipik olarak minerallerin tanısal bir özelliği değildir. Her ikisi de garnet olan yeşil uvarovit (solda) ve kırmızı-pembe brüt (sağda) gösterilmiştir . Teşhis özellikleri dodekahedral kristaller, reçineli parlaklık ve 7 civarında sertlik içerir.

Renk, bir mineralin en belirgin özelliğidir, ancak genellikle tanısal değildir. Elektronlarla etkileşime giren elektromanyetik radyasyondan kaynaklanır ( mineraller için geçerli olmayan akkorluk durumu hariç). Bir mineralin rengine katkılarına göre iki geniş element sınıfı (idiokromatik ve allokromatik) tanımlanır: İdiokromatik elementler bir mineralin bileşimi için esastır; bir mineralin rengine katkıları tanısaldır. Bu tür minerallere örnek olarak malakit (yeşil) ve azurit (mavi) verilebilir. Buna karşılık, minerallerdeki allokromatik elementler, safsızlıklar olarak eser miktarlarda bulunur. Böyle bir mineralin bir örneği , mineral korundumun yakut ve safir çeşitleri olabilir . Psödokromatik minerallerin renkleri, ışık dalgalarının girişiminin sonucudur. Örnekler labradorit ve bornit içerir .

Basit gövde rengine ek olarak, mineraller renk oyunu, yıldız işareti , katoliklik , yanardönerlik , kararma ve pleokroizm gibi çeşitli diğer ayırt edici optik özelliklere sahip olabilir . Bu özelliklerin birçoğu renkteki değişkenliği içerir. Opal'de olduğu gibi renk oyunu , numunenin döndürüldüğünde farklı renkleri yansıtmasıyla sonuçlanırken, pleokroizm, ışığın bir mineralden farklı bir yönde geçerken renk değişimini tanımlar. Yanardönerlik, ışığın kristal yüzeyindeki bir kaplamadan, yarılma düzlemlerinden veya kimyada küçük derecelere sahip katmanlardan saçıldığı çeşitli renk oyunlarıdır. Buna karşılık, opaldeki renk oyunu, fiziksel yapısı içinde düzenli mikroskobik silika kürelerinden ışığın kırılmasından kaynaklanır. Chatoyancy ("kedi gözü"), numune döndürülürken gözlenen dalgalı renk şeritleridir; asterizm, çeşitli katoliklik, mineral tane üzerinde bir yıldız görünümü verir. İkinci özellik, özellikle mücevher kalitesinde korundumda yaygındır.

Bir mineralin çizgisi, vücut rengiyle aynı olabilen veya olmayabilen toz halindeki bir mineralin rengini ifade eder. Bu özelliği test etmenin en yaygın yolu, porselenden yapılmış ve beyaz veya siyah renkli bir çizgi plakası ile yapılır. Bir mineralin çizgisi, eser elementlerden veya herhangi bir bozunma yüzeyinden bağımsızdır. Bu özelliğin yaygın bir örneği, el örneğinde siyah, gümüş veya kırmızı renkli olan ancak kiraz kırmızısı ila kırmızımsı kahverengi bir çizgiye sahip olan hematit ile gösterilmiştir. Gövde rengi allokromatik elementler tarafından oluşturulan metalik olmayan minerallerin aksine, çizgi metalik mineraller için daha belirgindir. Sürme testi, mineralin sertliği ile sınırlıdır, çünkü 7'den daha sert olanlar bunun yerine çizgi plakasını toz haline getirir .

Bölünme, ayrılma, kırılma ve dayanıklılık

Biyotitte görüldüğü gibi mükemmel bazal bölünme (siyah) ve matriste görülen iyi bölünme (pembe ortoklaz ).

Tanım olarak, mineraller karakteristik bir atomik düzenlemeye sahiptir. Bu kristal yapıdaki zayıflık, zayıflık düzlemlerine neden olur ve bir mineralin bu düzlemler boyunca kırılmasına bölünme denir. Bölünmenin kalitesi, mineralin ne kadar temiz ve kolay kırıldığına bağlı olarak tanımlanabilir; ortak tanımlayıcılar azalan kalite sırasına göre "mükemmel", "iyi", "farklı" ve "zayıf" şeklindedir. Özellikle şeffaf minerallerde veya ince kesitte bölünme, yandan bakıldığında düzlemsel yüzeyleri işaretleyen bir dizi paralel çizgi olarak görülebilir. Bölünme, mineraller arasında evrensel bir özellik değildir; örneğin, geniş ölçüde birbirine bağlı silika tetrahedradan oluşan kuvars, parçalanmasına izin verecek kristalografik bir zayıflığa sahip değildir. Buna karşılık, mükemmel bir taban bölünmesine sahip olan mikalar, çok zayıf bir şekilde bir arada tutulan silika tetrahedra tabakalarından oluşur.

Bölünme, kristalografinin bir işlevi olduğundan, çeşitli bölünme türleri vardır. Bölünme tipik olarak bir, iki, üç, dört veya altı yönde gerçekleşir. Tek yönde bazal bölünme, mikaların ayırt edici bir özelliğidir . İki yönlü bölünme prizmatik olarak tanımlanır ve amfiboller ve piroksenler gibi minerallerde oluşur. Galen veya halit gibi mineraller, 90°'de üç yönde kübik (veya izometrik) bölünmeye sahiptir; Kalsit veya rodokrositte olduğu gibi 90°'de değil de üç yönde bölünme mevcut olduğunda , buna rombohedral bölünme denir. Florit ve elmasta oktahedral bölünme (dört yön) bulunur ve sfalerit altı yönlü dodekahedral bölünmeye sahiptir.

Birçok bölünmeye sahip mineraller, tüm yönlerde eşit derecede iyi kırılmayabilir; örneğin, kalsit üç yönde iyi bir bölünmeye sahiptir, ancak alçı bir yönde mükemmel bölünmeye ve diğer iki yönde zayıf bölünmeye sahiptir. Bölünme düzlemleri arasındaki açılar mineraller arasında değişir. Örneğin amfiboller çift zincirli silikatlar ve piroksenler tek zincirli silikatlar olduğu için bölünme düzlemleri arasındaki açı farklıdır. Piroksenler yaklaşık 90°'de iki yönde bölünürken, amfiboller yaklaşık 120° ve 60° ile ayrılan iki yönde belirgin bir şekilde bölünür. Bölünme açıları, bir iletkiye benzer bir temas gonyometresi ile ölçülebilir.

Bazen "yanlış bölünme" olarak adlandırılan ayrılma, görünüşte bölünmeye benzer, ancak bunun yerine sistematik zayıflığın aksine mineraldeki yapısal kusurlar tarafından üretilir. Ayrılma, bir mineralin kristalinden kristaline değişir, oysa belirli bir mineralin tüm kristalleri, eğer atomik yapı bu özelliğe izin verirse parçalanır. Genel olarak, ayrılma, bir kristale uygulanan bir miktar stresten kaynaklanır. Gerilmelerin kaynakları arasında deformasyon (örneğin basınçta bir artış), çözünme veya ikizlenme yer alır. Genellikle ayrılma gösteren mineraller arasında piroksenler, hematit, manyetit ve korundum bulunur.

Bir mineral, bir bölünme düzlemine karşılık gelmeyen bir yönde kırıldığında, kırılmış olarak adlandırılır. Birkaç düzensiz kırılma türü vardır. Klasik örnek, kuvarsınki gibi konkoidal kırılmadır; düz eğri çizgilerle işaretlenmiş yuvarlak yüzeyler oluşturulur. Bu tip kırılma sadece çok homojen minerallerde meydana gelir. Diğer kırık türleri lifli, kıymık ve tüylüdür. İkincisi, pürüzlü, pürüzlü bir yüzey boyunca bir kırılmayı tanımlar; bu özelliğin bir örneği doğal bakırda bulunur .

Mukavemet hem bölünme hem de kırılma ile ilgilidir. Kırılma ve bölünme, bir mineral kırıldığında oluşan yüzeyleri tanımlarken, mukavemet, bir mineralin bu tür kırılmaya ne kadar dirençli olduğunu tanımlar. Mineraller kırılgan, sünek, dövülebilir, sektil, esnek veya elastik olarak tanımlanabilir.

Spesifik yer çekimi

Galena , PbS, yüksek özgül ağırlığa sahip bir mineraldir.

Özgül ağırlık , bir mineralin yoğunluğunu sayısal olarak tanımlar . Yoğunluğun boyutları kütle bölü hacim birimidir: kg/m3 veya g/ cm3 . Özgül ağırlık, mineralin yoğunluğunun 4 °C'deki suyun yoğunluğuna bölümü olarak tanımlanır ve bu nedenle tüm birim sistemlerinde aynı olan boyutsuz bir miktardır. Numunenin kütlesinin bölümü ve numunenin havadaki ağırlığı ile sudaki karşılık gelen ağırlığı arasındaki fark olarak ölçülebilir. Çoğu mineral arasında bu özellik tanısal değildir. Kaya oluşturan mineraller – tipik olarak silikatlar veya bazen karbonatlar – 2,5–3,5 arasında özgül ağırlığa sahiptir.

Yüksek özgül ağırlık, bir mineralin tanısal özelliğidir. Kimyadaki (ve dolayısıyla mineral sınıfındaki) bir varyasyon, özgül ağırlıktaki bir değişiklikle ilişkilidir. Daha yaygın mineraller arasında, oksitler ve sülfürler, daha yüksek atom kütlesine sahip elementler içerdiklerinden daha yüksek bir özgül ağırlığa sahip olma eğilimindedir. Bir genelleme, metalik veya adamantin parlaklığa sahip minerallerin, metalik olmayan ila mat bir parlaklığa sahip olanlardan daha yüksek özgül ağırlıklara sahip olma eğiliminde olmasıdır. Örneğin, hematit , Fe 2 O 3 , 5.26 özgül ağırlığa sahipken , galen , PbS, sırasıyla yüksek demir ve kurşun içeriğinin bir sonucu olarak 7.2-7.6 arasında bir özgül ağırlığa sahiptir. Çok yüksek özgül ağırlık, doğal metallerin özelliğidir ; örneğin, demir göktaşlarında yaygın olarak bulunan bir demir-nikel alaşımı olan kamasit , 7.9 özgül ağırlığa sahiptir ve altın, 15 ile 19.3 arasında gözlemlenen bir özgül ağırlığa sahiptir.

Diğer özellikler

Karnotit (sarı) radyoaktif uranyum içeren bir mineraldir.

Mineralleri teşhis etmek için diğer özellikler kullanılabilir. Bunlar daha az geneldir ve belirli mineraller için geçerlidir.

Bir mineral üzerine seyreltik asit (genellikle %10 HCl ) damlatmak, karbonatları diğer mineral sınıflarından ayırmaya yardımcı olur . Asit, karbonat ([CO 3 ] 2− ) grubu ile reaksiyona girer ve etkilenen bölgenin köpürmesine neden olarak karbondioksit gazı verir. Bu test, minerali orijinal kristal formunda veya toz formunda test etmek için daha da genişletilebilir. Bu testin bir örneği , özellikle kayaçlarda ( sırasıyla kireçtaşı ve dolomit ) kalsiti dolomitten ayırt ederken yapılır. Kalsit asitte hemen köpürür, oysa asitin köpürmesi için toz dolomite (genellikle bir kayadaki çizik bir yüzeye) uygulanması gerekir. Zeolit ​​mineralleri asitte köpürmez; bunun yerine 5-10 dakika sonra donarlar ve bir gün asitte bırakılırsa çözülür veya silika jel haline gelirler .

Manyetizma , birkaç mineralin çok göze çarpan bir özelliğidir. Yaygın mineraller arasında manyetit bu özelliği güçlü bir şekilde sergiler ve manyetizma, pirotit ve ilmenitte de aynı derecede güçlü olmasa da mevcuttur . Bazı mineraller elektriksel özellikler sergiler - örneğin kuvars piezoelektriktir - ancak elektriksel özellikler, eksik veriler ve doğal çeşitlilik nedeniyle mineraller için tanı kriteri olarak nadiren kullanılır.

Mineraller ayrıca tat veya koku açısından test edilebilir. Halit , NaCl, sofra tuzudur; potasyum içeren muadili sylvite belirgin bir acı tada sahiptir. Sülfitler, özellikle numuneler kırıldığında, reaksiyona girdiğinde veya toz haline geldiğinde karakteristik bir kokuya sahiptir.

Radyoaktivite , radyoaktif elementler içeren minerallerde bulunan nadir bir özelliktir. Radyoaktif elementler, uraninit , autunit ve karnotit içindeki uranyum gibi tanımlayıcı bir bileşen olabilir veya zirkonda olduğu gibi eser kirlilikler olarak mevcut olabilir . Bir radyoaktif elementin bozunması, mineral kristal yapısına zarar vererek onu yerel olarak amorf hale getirir ( metamikt durum ); radyoaktif halo veya pleokroik halo olarak adlandırılan optik sonuç, ince kesitli petrografi gibi çeşitli tekniklerle gözlemlenebilir .

sınıflandırma

En erken sınıflandırmalar

315'te Theophrastus , Taşlar Üzerine adlı eserinde mineral sınıflandırmasını sundu . Sınıflandırması, hocaları Platon ve Aristoteles'in fikirlerinden etkilenmiştir . Theophrastus mineralleri taş, toprak veya metal olarak sınıflandırmıştır.

Georgius Agricola'nın 1546'da yayınlanan De Natura Fossilium adlı kitabında minerallerin sınıflandırılması, mineralleri üç tür maddeye ayırdı: basit (taşlar, topraklar, metaller ve katı meyve suları), bileşik (yakından karıştırılmış) ve bileşik (ayrılabilir).

Linnaeus

Minerallerin erken bir sınıflandırması, Carl Linnaeus tarafından 1735 tarihli Systema Naturae kitabında verildi . Doğal dünyayı bitkiler, hayvanlar ve mineraller olmak üzere üç krallığa ayırdı ve her birini aynı hiyerarşiyle sınıflandırdı. Azalan sırada bunlar Filum, Sınıf, Düzen, Aile, Kabile, Cins ve Tür idi.

Bununla birlikte, onun sistemi, Charles Darwin'in tür oluşumu teorisi tarafından haklı çıkarılmış ve sonraki yüzyıllarda biyologlar tarafından büyük ölçüde benimsenmiş ve genişletilmiş olsa da, (hala onun Yunanca ve Latince tabanlı iki terimli adlandırma şemasını kullanıyorlar) vardı. mineraloglar arasında çok az başarı.

Modern sınıflandırma

Mineraller artan genellik sırasına göre çeşide, türe, seriye ve gruba göre sınıflandırılır. Temel tanım düzeyi, her biri benzersiz kimyasal ve fiziksel özelliklerle diğerlerinden ayrılan mineral türleridir. Örneğin kuvars, formülü SiO 2 ve onu aynı kimyasal formüle sahip diğer minerallerden ( polimorflar olarak adlandırılır) ayıran özel kristal yapısıyla tanımlanır . İki mineral türü arasında bir bileşim aralığı olduğunda, bir mineral dizisi tanımlanır. Örneğin, biyotit serisi, phlogopite , siderophyllite , annit ve eastonite elemanlarının değişken miktarları ile temsil edilir . Buna karşılık, bir mineral grubu, bir kristal yapıyı paylaşan bazı ortak kimyasal özelliklere sahip bir mineral türleri grubudur. Piroksen grubu ortak bir XY(Si,Al)206 formülüne sahiptir , burada X ve Y'nin her ikisi de katyondur, X tipik olarak Y'den büyüktür ; piroksenler, ortorombik veya monoklinik kristal sistemlerinde kristalleşen tek zincirli silikatlardır . Son olarak, bir mineral çeşidi, renk veya kristal alışkanlığı gibi bazı fiziksel özelliklere göre farklılık gösteren belirli bir mineral türü türüdür. Bir örnek, mor bir kuvars çeşidi olan ametisttir.

Mineraller için iki yaygın sınıflandırma, Dana ve Strunz kullanılır; her ikisi de özellikle önemli kimyasal gruplar ve yapı bakımından bileşime dayanır. Zamanının önde gelen jeologlarından James Dwight Dana , System of Mineralogy'sini ilk kez 1837'de yayınladı; 1997 itibariyle sekizinci baskısındadır. Dana sınıflandırması, bir mineral türüne dört parçalı bir sayı atar. Sınıf sayısı önemli kompozisyon gruplarına dayanmaktadır; tip, mineraldeki katyonların anyonlara oranını verir ve son iki sayı, mineralleri belirli bir tip veya sınıf içinde yapısal benzerliğe göre gruplandırır. Alman mineralog Karl Hugo Strunz için adlandırılan daha az kullanılan Strunz sınıflandırması , Dana sistemine dayanmaktadır, ancak hem kimyasal hem de yapısal kriterleri birleştirir, ikincisi kimyasal bağların dağılımına ilişkindir.

Yerkabuğunun bileşimine silikon ve oksijen hakim olduğundan, silikat elementleri kaya oluşumu ve çeşitliliği açısından açık ara en önemli mineral sınıfıdır. Ancak silikat olmayan mineraller özellikle cevher olarak büyük ekonomik öneme sahiptir.

Silikat olmayan mineraller, doğal elementleri, sülfürleri, halojenürleri, oksitleri ve hidroksitleri, karbonatları ve nitratları, boratları, sülfatları, fosfatları ve organik bileşikleri içeren baskın kimyalarına göre birkaç başka sınıfa ayrılır. Silikat olmayan mineral türlerinin çoğu nadirdir (yerkabuğunun toplam %8'ini oluşturur), ancak kalsit, pirit , manyetit ve hematit gibi bazıları nispeten yaygındır . Silikat olmayanlarda gözlemlenen iki ana yapısal stil vardır: sıkı paketlenme ve silikat benzeri bağlı tetrahedra. yakın paketlenmiş yapılar , ara boşlukları en aza indirirken atomları yoğun bir şekilde paketlemenin bir yoludur. Altıgen sıkı paketleme, diğer her katmanın aynı olduğu ("ababab") katmanları istiflemeyi içerirken, kübik yakın paketleme, üç katmandan oluşan ("abcabcabc") istifleme gruplarını içerir. Bağlı silika tetrahedranın analogları arasında S04 ( sülfat), PO4 ( fosfat), As04 ( arsenat ) ve V04 (vanadat) bulunur. Silikat olmayanlar, elementleri silikat minerallerinden daha fazla konsantre ettikleri için büyük ekonomik öneme sahiptir.

Açık ara en büyük mineral grubu silikatlardır ; kayaların çoğu %95'ten fazla silikat minerallerinden oluşur ve yerkabuğunun %90'ından fazlası bu minerallerden oluşur. Silikatların iki ana bileşeni, yerkabuğunda en bol bulunan iki element olan silikon ve oksijendir. Silikat minerallerindeki diğer yaygın elementler, alüminyum, magnezyum, demir, kalsiyum, sodyum ve potasyum gibi yerkabuğundaki diğer yaygın elementlere karşılık gelir. Bazı önemli kaya oluşturan silikatlar arasında feldispatlar , kuvars, olivinler , piroksenler , amfiboller , granatlar ve mikalar bulunur .

silikatlar

Bir demir-sodyum klinopiroksen olan aegirine , inosilikat alt sınıfının bir parçasıdır.

Silikat mineralinin temel birimi [SiO 4 ] 4− tetrahedrondur. Vakaların büyük çoğunluğunda, silikon oksijen ile dört katlı veya tetrahedral koordinasyon içindedir. Çok yüksek basınç durumlarında, perovskit yapısında veya kuvars polimorf stishovite (SiO 2 ) gibi silikon altı kat veya oktahedral koordinasyonda olacaktır. İkinci durumda, mineral artık silikat bir yapıya sahip değildir, ancak rutil (TiO 2 ) ve basit oksitler olan onunla ilişkili gruba sahiptir. Bu silika tetrahedra daha sonra tek boyutlu zincirler, iki boyutlu tabakalar ve üç boyutlu çerçeveler gibi çeşitli yapılar oluşturmak için bir dereceye kadar polimerize edilir. Tetrahedranın polimerizasyonunun olmadığı bazik silikat minerali, baz 4 yükünü dengelemek için başka elementlere ihtiyaç duyar. Diğer silikat yapılarda, ortaya çıkan negatif yükü dengelemek için farklı element kombinasyonları gerekir. İyonik yarıçap ve yükteki benzerlik nedeniyle Si 4 +'nın Al 3+ ile ikame edilmesi yaygındır; bu durumlarda, [AlO 4 ] 5− dört yüzlüler, ikame edilmemiş dört yüzlülerle aynı yapıları oluşturur, ancak yük dengeleme gereksinimleri farklıdır.

Polimerizasyon derecesi, hem oluşturulan yapı hem de kaç tane tetrahedral köşenin (veya koordine edici oksijenin) paylaşıldığı (tetrahedral bölgelerde alüminyum ve silikon için) ile tanımlanabilir. Ortosilikatlar (veya nesosilikatlar) polihedra bağlantısına sahip değildir, bu nedenle tetrahedra köşeleri paylaşmaz. Disilikatlar (veya sorosilikatlar), bir oksijen atomunu paylaşan iki tetrahedraya sahiptir. İnosilikatlar zincir silikatlardır; tek zincirli silikatlar iki ortak köşeye sahipken, çift zincirli silikatlar iki veya üç ortak köşeye sahiptir. Fillosilikatlarda, paylaşılan üç oksijen gerektiren bir tabaka yapısı oluşur; çift ​​zincirli silikatlar durumunda, bazı dörtyüzlülerin üç yerine iki köşeyi paylaşması gerekir, aksi takdirde bir tabaka yapısı ortaya çıkar. Çerçeve silikatlar veya tektosilikatlar, dört köşeyi de paylaşan dört yüzlülere sahiptir. Halka silikatlar veya siklosilikatlar, döngüsel yapıyı oluşturmak üzere iki köşeyi paylaşmak için yalnızca dört yüzlülere ihtiyaç duyar.

Silikat alt sınıfları, azalan polimerizasyon sırasına göre aşağıda açıklanmıştır.

tektosilikatlar

Natrolite , zeolit ​​grubunda yer alan bir mineral serisidir; bu numunenin çok belirgin bir asiküler kristal alışkanlığı vardır.

Çerçeve silikatlar olarak da bilinen tektosilikatlar, en yüksek polimerizasyon derecesine sahiptir. Bir tetrahedranın tüm köşeleri paylaşıldığında, silikon:oksijen oranı 1:2 olur. Örnekler kuvars, feldispatlar , feldspatoidler ve zeolitler . Çerçeve silikatlar, güçlü kovalent bağların bir sonucu olarak özellikle kimyasal olarak kararlı olma eğilimindedir.

Yerkabuğunun %12'sini oluşturan kuvars (SiO 2 ) en bol bulunan mineral türüdür. Yüksek kimyasal ve fiziksel direnci ile karakterizedir. Kuvars, yüksek sıcaklıklarda tridimit ve kristobalit , yüksek basınçlı koezit ve ultra yüksek basınçlı stishovite dahil olmak üzere birçok polimorfa sahiptir . İkinci mineral, Dünya'da ancak göktaşı çarpmaları ile oluşabilmektedir ve yapısı o kadar sıkıştırılmıştır ki, silikat yapısından rutile (TiO 2 ) dönüşmüştür. Dünya yüzeyinde en kararlı olan silika polimorfu α-kuvarstır. Karşılığı olan β-kuvars, yalnızca yüksek sıcaklık ve basınçlarda bulunur (1 barda 573 °C'nin altında α-kuvarsa dönüşür). Bu iki polimorf, bağların "bükülmesi" ile farklılık gösterir; yapıdaki bu değişiklik β-kuvarsa α-kuvarstan daha büyük bir simetri verir ve bu nedenle yüksek kuvars (β) ve düşük kuvars (α) olarak da adlandırılırlar.

Feldispatlar, yaklaşık %50 ile yerkabuğunda en bol bulunan gruptur. Feldispatlarda, Al 3+ , Si 4+'nın yerini alır ve bu, katyonların eklenmesiyle açıklanması gereken bir yük dengesizliği yaratır. Temel yapı ya [AlSi 3 O 8 ] - ya da [Al 2 Si 2 O 8 ] olur 2− İki ana alt gruba – alkali ve plajiyoklaz – ve daha az yaygın olan iki gruba – celsian ve banalsite bölünmüş 22 mineral feldispat türü vardır. . Alkali feldispatlar en yaygın olarak potasyumca zengin ortoklaz ve sodyumca zengin albit arasında bir seri halindedir ; plajiyoklaz durumunda, en yaygın seri albitten kalsiyumca zengin anortit'e kadar uzanır . Kristal ikizlenme feldispatlarda, özellikle plajiyoklazda polisentetik ikizlerde ve alkali feldispatlarda Carlsbad ikizlerinde yaygındır. İkinci alt grup bir eriyikten yavaş yavaş soğursa, iki bileşen - ortoklaz ve albit - katı çözeltide kararsız olduğundan eksolüsyon lamelleri oluşturur. Eksolüsyon, mikroskobikten el örneğinde kolayca gözlemlenebilir bir ölçekte olabilir; Na bakımından zengin feldispat, K bakımından zengin bir konakta çözündüğünde pertitik doku oluşur. K bakımından zengin feldispatın Na bakımından zengin bir konakta dağıldığı zıt doku (antipertitik) çok nadirdir.

Feldispatoidler yapısal olarak feldspat'a benzer, ancak Al 3+ ile daha fazla ikameye izin veren Si-eksik koşullarda oluşmaları bakımından farklılık gösterirler . Sonuç olarak, feldspatoidler kuvars ile birlikte neredeyse hiç bulunmaz. Feldspatoidin yaygın bir örneği nefelindir ((Na, K)AlSiO 4 ); alkali feldispatla karşılaştırıldığında, nefelin, alkali feldspattaki 1:6'nın aksine 1:2 Al 2 O 3 : SiO2 oranına sahiptir. Zeolitler genellikle iğneler, plakalar veya bloklu kütlelerde meydana gelen belirgin kristal alışkanlıklarına sahiptir. Düşük sıcaklık ve basınçlarda suyun varlığında oluşurlar ve yapılarında kanal ve boşluklar bulunur. Zeolitler, özellikle atık su arıtımında birçok endüstriyel uygulamaya sahiptir.

fillosilikatlar

Muskovit, fillosilikat alt sınıfı içinde mika grubundaki bir mineral türü

Fillosilikatlar, polimerize tetrahedra tabakalarından oluşur. Bunlar, 2:5'lik karakteristik bir silikon:oksijen oranı veren üç oksijen bölgesine bağlıdırlar. Önemli örnekler mika , klorit ve kaolinit - serpantin gruplarını içerir. Dörtyüzlülere ek olarak, fillosilikatlar, negatif bir yüke sahip olan temel dörtyüzlüleri dengeleyen bir oktahedra tabakasına (oksijenle altı kat koordinasyonlu elementler) sahiptir (örn. [Si 4 O 10 ] 4− ) Bu dörtyüzlüler (T) ve oktahedra (O) tabakaları, fillosilikat katmanları oluşturmak için çeşitli kombinasyonlarda istiflenir. Bir oktahedral levha içinde, bir birim yapısında üç oktahedral bölge vardır; ancak, tüm siteler dolu olmayabilir. Bu durumda mineral dioktahedral olarak adlandırılırken diğer durumda trioktahedral olarak adlandırılır. Katmanlar, van der Waals kuvvetleri , hidrojen bağları veya seyrek iyonik bağlar tarafından zayıf bir şekilde bağlanır , bu da kristalografik bir zayıflığa neden olur ve bu da fillosilikatlar arasında belirgin bir bazal bölünmeye yol açar.

Kaolinit-serpantin grubu TO yığınlarından (1:1 kil mineralleri); tabakalar hidrojen bağları ile tutulduğundan sertlikleri 2 ila 4 arasında değişir. 2:1 kil mineralleri (pirofilit-talk) TOT yığınlarından oluşur, ancak van der Waals kuvvetleri tarafından bir arada tutuldukları için daha yumuşaktırlar (1'den 2'ye kadar sertlik). Bu iki mineral grubu, oktahedral yerleşime göre alt gruplara ayrılır; özellikle, kaolinit ve pirofillit dioktahedral iken serpantin ve talk trioktahedraldir.

Mikalar aynı zamanda TOT yığınlı fillosilikatlardır, ancak diğer TOT ve TO yığınlı alt sınıf üyelerinden, alüminyumu dört yüzlü tabakalara dahil etmeleri bakımından farklıdır (kil mineralleri oktahedral bölgelerde Al 3+ içerir). Mikaların yaygın örnekleri muskovit ve biyotit serileridir. Mika TOT katmanları, metal iyonları tarafından birbirine bağlanır, bu da onlara diğer fillosilikat minerallerinden daha fazla sertlik verir, ancak mükemmel bazal bölünmeyi korurlar. Klorit grubu, mika grubuyla ilişkilidir, ancak TOT yığınları arasında brusit benzeri (Mg(OH) 2 ) bir tabaka vardır.

Kimyasal yapıları nedeniyle, fillosilikatlar tipik olarak elektrik yalıtkanları olan ve çok ince pullara bölünebilen esnek, elastik, şeffaf katmanlara sahiptir. Mikalar elektronikte yalıtkan olarak, inşaatta, optik dolgu maddesi olarak ve hatta kozmetikte kullanılabilir. Bir serpantin türü olan krizotil, amfibol asbeste göre sağlık açısından daha az tehlikeli olduğu için endüstriyel asbestte en yaygın mineral türüdür.

inosilikatlar

Asbestiform tremolit , inosilikat alt sınıfındaki amfibol grubunun bir parçası

İnosilikatlar, zincirlerle tekrar tekrar bağlanan tetrahedralardan oluşur. Bu zincirler tek olabilir, burada bir tetrahedron sürekli bir zincir oluşturmak üzere diğer ikisine bağlanır; alternatif olarak, çift zincirli silikatlar oluşturmak için iki zincir birleştirilebilir. Tek zincirli silikatların silikon:oksijen oranı 1:3'tür (örn. [Si 2 O 6 ] 4− ), çift zincirli çeşidin oranı ise 4:11'dir, örn. [Si 8 O 22 ] 12− . İnosilikatlar iki önemli kaya oluşturan mineral grubu içerir; tek zincirli silikatlar en yaygın olarak piroksenlerdir , çift zincirli silikatlar ise genellikle amfibollerdir . Daha yüksek mertebeden zincirler mevcuttur (örneğin üç üyeli, dört üyeli, beş üyeli zincirler vb.) ancak bunlar nadirdir.

Piroksen grubu 21 mineral türünden oluşur. Piroksenlerin genel yapı formülü XY(Si 2 O 6 ), burada X bir oktahedral bölgedir, Y ise koordinasyon sayısında altıdan sekize kadar değişebilir. Piroksen çeşitlerinin çoğu , omurgadaki negatif yükü dengelemek için Ca 2+ , Fe 2+ ve Mg 2+ permütasyonlarından oluşur . Piroksenler, yerkabuğunda yaygındır (yaklaşık %10) ve mafik magmatik kayaçların önemli bir bileşenidir.

Amfibollerin kimyada büyük bir değişkenliği vardır, çeşitli şekillerde "mineralojik çöp kutusu" veya "bir element denizinde yüzen mineralojik köpekbalığı" olarak tanımlanır. Amfibollerin omurgası [Si 8 O 22 ] 12− ; üçüncü konum her zaman kullanılmasa da, üç olası konumda katyonlar tarafından dengelenir ve bir element kalan her ikisini de işgal edebilir. Son olarak, amfiboller genellikle hidratlıdır, yani bir hidroksil grubuna ([OH] - ) sahiptirler, ancak bunun yerine bir florür, bir klorür veya bir oksit iyonu konabilir. Değişken kimya nedeniyle 80'den fazla amfibol türü vardır, ancak varyasyonlar piroksenlerde olduğu gibi en yaygın olarak Ca 2+ , Fe 2+ ve Mg 2+ karışımlarını içerir . Birkaç amfibol mineral türü, asbestiform kristal alışkanlığına sahip olabilir. Bu asbest mineralleri, elektrik yalıtkanları olan, kimyasal olarak inert ve ısıya dayanıklı uzun, ince, esnek ve güçlü lifler oluşturur; bu nedenle, özellikle inşaat malzemelerinde çeşitli uygulamaları vardır. Bununla birlikte, asbest kanserojen olarak bilinir ve asbestoz gibi çeşitli diğer hastalıklara neden olur ; amfibol asbest ( antofillit , tremolit , aktinolit , grunerit ve riebeckite ) krizotil serpantin asbestten daha tehlikeli olarak kabul edilir .

siklosilikatlar

Belirgin renk bantlarına sahip bir turmalin türü olan elbait örneği.

Siklosilikatlar veya halka silikatlar, silikonun oksijene oranı 1:3'tür. Altı üyeli halkalar en yaygın olanıdır ve temel yapısı [Si 6 O 18 ] 12− ; örnekler turmalin grubu ve beril içerir . 3, 4, 8, 9, 12 tarif edilmiş olan başka halka yapıları mevcuttur. Siklosilikatlar, uzun, çizgili kristallerle güçlü olma eğilimindedir.

Turmalinler, XY 3 Z 6 (BO 3 ) 3 T 6 O 18 V 3 W genel formülüyle tanımlanabilen çok karmaşık bir kimyaya sahiptir . T 6 O 18 , T'nin genellikle Si 4+ olduğu temel halka yapısıdır , ancak Al 3+ veya B 3+ ile ikame edilebilir . Turmalinler, X bölgesinin doluluk oranlarına göre alt gruplara ayrılabilir ve oradan da W bölgesinin kimyasına göre alt gruplara ayrılabilir. Y ve Z bölgeleri, çeşitli katyonları, özellikle çeşitli geçiş metallerini barındırabilir; yapısal geçiş metali içeriğindeki bu değişkenlik, turmalin grubuna renkte daha fazla değişkenlik sağlar. Diğer siklosilikatlar , çeşitleri arasında değerli taşlar zümrüt (yeşil) ve akuamarin (mavimsi) bulunan beril, Al 2 Be 3 Si 6 O 18 içerir. Kordiyerit yapısal olarak beril'e benzer ve yaygın bir metamorfik mineraldir.

sorosilikatlar

Epidot genellikle belirgin bir fıstık yeşili renge sahiptir.

Disilikatlar olarak da adlandırılan sorosilikatlar, bir oksijende tetrahedron-tetrahedron bağına sahiptir, bu da 2:7 silikonun oksijene oranı ile sonuçlanır. Ortaya çıkan ortak yapısal eleman [Si 2 O 7 ] 6− grubudur. Açık ara en yaygın disilikatlar epidot grubunun üyeleridir. Epidotlar, okyanus ortası sırttan granitlere ve metapelitlere kadar değişen çeşitli jeolojik ortamlarda bulunur . Epidotlar yapı [(SiO 4 )(Si 2 O 7 )] 10− yapı; örneğin, mineral türü epidotunun şarj dengesi için kalsiyum, alüminyum ve ferrik demir vardır: Ca 2 Al 2 (Fe 3+ , Al)(SiO 4 )(Si 2 O 7 )O(OH). Fe 3+ ve Fe 2+ olarak demirin varlığı, petrojenezde önemli bir faktör olan tampon oksijen fugasitesine yardımcı olur.

Sorosilikatların diğer örnekleri arasında, mavi şist fasiyesinde (düşük sıcaklık ve yüksek basınçla yitim zonu ayarı) oluşan metamorfik bir mineral olan lavsonit , kimyasal yapısında önemli miktarda kalsiyum alan vesuvianit bulunur.

ortosilikatlar

Siyah andradit, ortosilikat granat grubunun bir son üyesi.

Ortosilikatlar, diğer katyonlar tarafından yük dengeli olan izole edilmiş tetrahedralardan oluşur. Nesosilikatlar olarak da adlandırılan bu tip silikat, 1:4'lük bir silikon:oksijen oranına sahiptir (örneğin Si02 ) . Tipik ortosilikatlar bloklu eşit kristaller oluşturma eğilimindedir ve oldukça serttir. Alüminosilikatlar, olivin grubu ve granat grubu gibi birkaç kaya oluşturan mineral bu alt sınıfın bir parçasıdır.

Alüminosilikatlar –bkiyanit, andalusit ve sillimanit, tümü Al 2 SiO 5 – yapısal olarak bir [SiO 4 ] 4− tetrahedron ve oktahedral koordinasyonda bir Al 3+ 'dan oluşur. Kalan Al 3+ altı kat koordinasyon (kiyanit), beş kat (andaluzit) veya dört kat (silimanit) olabilir; Belirli bir ortamda hangi mineralin oluştuğu basınç ve sıcaklık koşullarına bağlıdır. Olivin yapısında (Mg, Fe) 2 SiO 4'ün ana olivin serisi magnezyumca zengin forsterit ve demirce zengin fayalitten oluşmaktadır. Hem demir hem de magnezyum oksijen tarafından oktahedral yapıdadır. Bu yapıya sahip olan tefroit , Mn 2 SiO 4 gibi diğer mineral türleri de mevcuttur . Granat grubu, X3Y2 ( SiO4 ) 3 genel formülüne sahiptir ; burada X, sekiz katlı büyük bir koordineli katyondur ve Y, altı katlı daha küçük bir koordineli katyondur. İki gruba ayrılmış altı ideal garnet son üyesi vardır. Piralspite granatlarda Y konumunda Al 3+ bulunur: pirop (Mg 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 ), almandin (Fe 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 ) ve spesartin (Mn 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 ) ). Ugrandit granatların X konumunda Ca 2+ vardır: uvarovit (Ca 3 Cr 2 (SiO 4 ) 3 ), brüt (Ca 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 ) ve andradit (Ca 3 Fe 2 (SiO 4 ) 3 ) . Garnetin iki alt grubu varken, altı uç üyenin tümü arasında katı çözümler mevcuttur.

Diğer ortosilikatlar arasında zirkon , staurolit ve topaz bulunur . Zirkon (ZrSiO 4 ), U 6+ Zr 4+ yerine geçebileceğinden jeokronolojide yararlıdır ; ayrıca çok dayanıklı yapısı nedeniyle kronometre olarak sıfırlamak zor. Staurolit, yaygın bir metamorfik orta dereceli indeks mineralidir. Sadece 1986'da tam olarak açıklanan özellikle karmaşık bir kristal yapıya sahiptir. Genellikle turmalin ile ilişkili granitik pegmatitlerde bulunan Topaz (Al 2 SiO 4 (F, OH) 2 ), yaygın bir değerli taş mineralidir.

Silikat olmayanlar

Yerel öğeler

Yerli altın. Venezüella'dan 3.7 x 1.1 x 0.4 cm boyutlarında, merkezi bir saptan büyüyen nadir bir kalın kristal örneği.

Doğal elementler , diğer elementlere kimyasal olarak bağlanmamış olanlardır. Bu mineral grubu, doğal metalleri , yarı metalleri ve metal olmayanları ve çeşitli alaşımları ve katı çözeltileri içerir. Metaller, parlak metalik parlaklık, süneklik ve dövülebilirlik ve elektriksel iletkenlik gibi ayırt edici fiziksel özellikler kazandıran metalik bağ ile bir arada tutulur. Doğal elementler yapılarına veya kimyasal özelliklerine göre gruplara ayrılır.

Kübik yakın paketli bir yapıya sahip olan altın grubu, altın, gümüş ve bakır gibi metalleri içerir. Platin grubu, yapı olarak altın grubuna benzer. Demir-nikel grubu, birkaç demir-nikel alaşım türü ile karakterize edilir. İki örnek, demir göktaşlarında bulunan kamasit ve taenit ; bu türler alaşımdaki Ni miktarına göre farklılık gösterir; kamasit %5-7'den daha az nikel içerir ve çeşitli doğal demirdir , oysa taenitin nikel içeriği %7-37 arasındadır. Arsenik grubu mineraller, yalnızca bazı metalik özelliklere sahip olan yarı metallerden oluşur; örneğin, metallerin dövülebilirliğinden yoksundurlar. Doğal karbon iki allotropta, grafit ve elmasta bulunur; ikincisi mantoda çok yüksek basınçta oluşur ve bu da ona grafitten çok daha güçlü bir yapı kazandırır.

sülfürler

Kırmızı cinnabar (HgS), dolomit üzerinde bir cıva cevheri.
Wisconsin'deki Devoniyen Milwaukee Formasyonu'ndan kısmen kalsit ile kaplanmış sfalerit kristali

Sülfür mineralleri , bir veya daha fazla metalin veya yarı metallerin , en yaygın olarak kükürt olan kalkojen veya pniktojen içeren kimyasal bileşikleridir . Tellür, arsenik veya selenyum kükürtün yerini alabilir. Sülfitler, yüksek özgül ağırlığa sahip yumuşak, kırılgan mineraller olma eğilimindedir. Pirit gibi birçok toz haline getirilmiş sülfür, toz haline getirildiğinde kükürtlü bir kokuya sahiptir. Sülfitler hava koşullarına karşı hassastır ve birçoğu suda kolayca çözülür; bu çözünmüş mineraller daha sonra yeniden biriktirilebilir, bu da zenginleştirilmiş ikincil cevher yatakları oluşturur. Sülfürler, M:S'nin 2:1 veya 1:1'e eşit olması gibi metal veya yarı metalin kükürt oranına göre sınıflandırılır. Birçok sülfür minerali , metal cevherleri olarak ekonomik açıdan önemlidir ; örnekler arasında sfalerit (ZnS), çinko cevheri, galen (PbS), kurşun cevheri, zinober ( HgS), cıva cevheri ve molibdenit ( MoS2, molibden cevheri. Pirit (FeS2 ) bulunur . en yaygın olarak bulunan sülfürdür ve çoğu jeolojik ortamda bulunabilir.Ancak, bir demir cevheri değildir, bunun yerine sülfürik asit üretmek için oksitlenebilir.Sülfitlerle ilgili olarak , içinde metalik bir elementin bulunduğu nadir sülfosaltlardır . kükürte ve antimon , arsenik veya bizmut gibi bir yarı metale bağlıdır.Sülfitler gibi sülfosaltlar da tipik olarak yumuşak, ağır ve kırılgan minerallerdir.

oksitler

Oksit mineralleri üç kategoriye ayrılır: basit oksitler, hidroksitler ve çoklu oksitler. Basit oksitler , ana anyon ve esas olarak iyonik bağ olarak O2− ile karakterize edilir. Oksijenin katyonlara oranı ile daha da alt bölümlere ayrılabilirler. Periklaz grubu 1:1 oranında minerallerden oluşur. 2: 1 oranına sahip oksitler arasında kuprit (Cu 2 O) ve su buzu bulunur. Korindon grubu mineraller 2:3 oranına sahiptir ve korindon (Al 2 O 3 ) ve hematit (Fe 2 O 3 ) gibi mineralleri içerir . Rutil grubu mineraller 1:2 oranında; rutil (TiO 2 ) adını taşıyan tür, titanyumun başlıca cevheridir ; diğer örnekler arasında kasiterit ( Sn02 ; kalay cevheri ) ve piroluzit ( MnO2 ; manganez cevheri ) bulunur. Hidroksitlerde baskın anyon, hidroksil iyonudur, OH - . Boksitler başlıca alüminyum cevheridir ve hidroksit mineralleri diaspor , gibsit ve bohmitin heterojen bir karışımıdır ; kimyasal ayrışma oranının çok yüksek olduğu bölgelerde oluşurlar (esas olarak tropikal koşullar). Son olarak, çoklu oksitler, iki metalin oksijenli bileşikleridir. Bu sınıftaki ana grup , genel formülü X 2+ Y 3+ 2 O 4 olan spinellerdir . Tür örnekleri arasında spinel (MgAl 2 O 4 ), kromit (FeCr 2 O 4 ) ve manyetit (Fe 3 O 4 ) bulunur. Sonuncusu, iki oksidasyon durumunda (Fe 2+ Fe 3+ 2 O 4 ) demire sahip olduğu için oluşan güçlü manyetizması ile kolayca ayırt edilebilir, bu da onu tek bir oksit yerine çoklu bir oksit yapar.

Halideler

Bir nahcolite matrisi üzerinde pembe kübik halit (NaCl; halojenür sınıfı) kristalleri ( NaHC03 ; kabartma tozu olarak kullanılan bir karbonat ve sodyum bikarbonatın mineral formu ).

Halid mineralleri , bir halojenin (florin, klorin, iyodin veya bromin) ana anyon olduğu bileşiklerdir . Bu mineraller yumuşak, zayıf, kırılgan ve suda çözünür olma eğilimindedir. Yaygın halojenür örnekleri arasında halit (NaCl, sofra tuzu), silvit (KCl) ve florit ( CaF2 ) bulunur. Halit ve silvit genellikle evaporitler olarak oluşur ve kimyasal tortul kayaçlarda baskın mineraller olabilir. Cryolite , Na3AlF6 , boksitlerden alüminyumun çıkarılmasında önemli bir mineraldir ; bununla birlikte, Ivittuut , Grönland'da granitik bir pegmatit içindeki tek önemli oluşum tükendiği için, floritten sentetik kriyolit yapılabilir.

karbonatlar

Karbonat mineralleri , ana anyonik grubun karbonat, [CO 3 ] 2− olduğu minerallerdir . Karbonatlar kırılgan olma eğilimindedir, çoğu eşkenar dörtgen bölünmeye sahiptir ve tümü asitle reaksiyona girer. Son karakteristik nedeniyle, saha jeologları karbonatları karbonat olmayanlardan ayırt etmek için genellikle seyreltik hidroklorik asit taşırlar. Asidin karbonatlarla tepkimesi, en yaygın olarak polimorf kalsit ve aragonit (CaCO 3 ) olarak bulunur, kireçtaşı mağaralarının oluşumunda anahtar olan mineralin çözünmesi ve çökelmesi ile ilgilidir, bunların içinde sarkıt ve dikitler gibi özellikler bulunur. , ve karstik yer şekilleri. Karbonatlar çoğunlukla deniz ortamlarında biyojenik veya kimyasal tortular olarak oluşur. Karbonat grubu yapısal olarak bir üçgendir, burada merkezi bir C 4+ katyonu üç O 2− anyonu ile çevrilidir ; bu üçgenlerin farklı düzenlemelerinden farklı mineral grupları oluşur. En yaygın karbonat minerali, tortul kireçtaşı ve metamorfik mermerin birincil bileşeni olan kalsittir. Kalsit, CaCO3 , kalsiyumun yerini alan önemli bir magnezyum yüzdesine sahip olabilir. Yüksek Mg koşulları altında, bunun yerine polimorf aragoniti oluşacaktır; Bu bağlamda deniz jeokimyası, tercihen hangi mineralin oluştuğuna bağlı olarak bir aragonit veya kalsit denizi olarak tanımlanabilir. Dolomit , CaMg(CO 3 ) 2 formülüne sahip bir çift karbonattır . Kalsit veya aragonitin dolomite dönüştüğü kireçtaşının ikincil dolomitleşmesi yaygındır; bu reaksiyon, petrol ve gaz için bir rezervuar oluşturabilen gözenek alanını arttırır (dolomitin birim hücre hacmi, kalsitinkinin %88'idir). Bu iki mineral türü, isimsiz mineral gruplarının üyeleridir: kalsit grubu, XCO 3 genel formülüne sahip karbonatları içerir ve dolomit grubu, XY(CO 3 ) 2 genel formülüne sahip mineralleri oluşturur .

sülfatlar

Alçı çöl gülü

Sülfat minerallerinin tümü sülfat anyonu [SO 4 ] 2− içerir . Yarı saydam, yumuşak şeffaf olma eğilimindedirler ve çoğu kırılgandır. Sülfat mineralleri genellikle buharlaşan tuzlu sulardan çökelttikleri evaporitler olarak oluşur. Sülfatlar ayrıca sülfitlerle ilişkili hidrotermal damar sistemlerinde veya sülfitlerin oksidasyon ürünleri olarak bulunabilir. Sülfatlar susuz ve sulu mineraller olarak ikiye ayrılabilir. Şimdiye kadarki en yaygın sulu sülfat alçıtaşı , CaSO 4 ⋅2H 2 O'dur . Bir evaporit olarak oluşur ve kalsit ve halit gibi diğer evaporitler ile ilişkilidir; kristalleşirken kum taneleri içeriyorsa, alçıtaşı çöl gülü oluşturabilir . Alçı, çok düşük ısıl iletkenliğe sahiptir ve kurutularak bu ısıyı kaybettiği için ısıtıldığında düşük bir sıcaklığı korur; bu nedenle alçı, alçı ve alçıpan gibi malzemelerde yalıtkan olarak kullanılır. Alçının susuz eşdeğeri anhidrittir ; son derece kurak koşullarda doğrudan deniz suyundan oluşabilir. Barit grubu, X'in 12 koordineli büyük bir katyon olduğu XSO4 genel formülüne sahiptir . Örnekler arasında barit ( BaSO 4 ) , selestin (SrSO 4 ) ve açı bölgesi (PbSO 4 ) ; anhidrit, barit grubunun bir parçası değildir, çünkü daha küçük Ca2 + sadece sekiz kat koordinasyondadır.

fosfatlar

Fosfat mineralleri , yapı genelleştirilebilmesine ve fosforun yerini antimon, arsenik veya vanadyum almasına rağmen, tetrahedral [PO 4 ] 3− birimi ile karakterize edilir. En yaygın fosfat apatit grubudur; bu gruptaki yaygın türler fluorapatit (Ca 5 (PO 4 ) 3 F), klorapatit (Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl) ve hidroksilapatittir (Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH))). Bu gruptaki mineraller, omurgalılarda dişlerin ve kemiklerin ana kristal bileşenleridir. Nispeten bol monazit grubu, T'nin fosfor veya arsenik olduğu ve A'nın genellikle bir nadir toprak elementi (REE) olduğu ATO4'ün genel bir yapısına sahiptir . Monazit iki şekilde önemlidir: ilk olarak, bir REE "batağı" olarak, bu elementleri bir cevher haline gelmek için yeterince konsantre edebilir; ikinci olarak, monazit grubu elementleri nispeten büyük miktarlarda uranyum ve toryum içerebilir, bunlar monazit jeokronolojisinde U ve Th'nin kurşuna dönüşmesine bağlı olarak kayayı tarihlendirmek için kullanılabilir.

Organik mineraller

Strunz sınıflandırması, organik mineraller için bir sınıf içerir . Bu nadir bileşikler organik karbon içerir , ancak jeolojik bir süreçle oluşturulabilir. Örneğin whewellite , CaC 2 O 4 ⋅H 2 O hidrotermal cevher damarlarında biriktirilebilen bir oksalattır . Hidratlı kalsiyum oksalat, kömür damarlarında ve organik madde içeren diğer tortul tortularda bulunabilirken, hidrotermal oluşumun biyolojik aktivite ile ilgili olduğu düşünülmemektedir.

Son gelişmeler

Mineral sınıflandırma şemaları ve tanımları, mineral bilimindeki son gelişmelere uyacak şekilde gelişmektedir. Son değişiklikler, hem yeni Dana hem de Strunz sınıflandırma şemalarına bir organik sınıfın eklenmesini içeriyordu . Organik sınıf, hidrokarbonlu çok nadir bir mineral grubunu içerir . IMA Yeni Mineraller ve Mineral Adları Komisyonu, 2009 yılında mineral gruplarının ve grup adlarının adlandırılması ve sınıflandırılması için hiyerarşik bir şema benimsedi ve mineralleri gözden geçirmek ve yayınlanmış adlarının resmi bir listesinde sınıflandırmak için yedi komisyon ve dört çalışma grubu kurdu. Bu yeni kurallara göre, "maden türleri, örneğin, hizmet ettikleri amaca bağlı olarak, kimya, kristal yapı, oluşum, birliktelik, genetik tarih veya kaynak temelinde bir dizi farklı şekilde gruplandırılabilir. sınıflandırma."

Astrobiyoloji

Biyominerallerin dünya dışı yaşamın önemli göstergeleri olabileceği ve bu nedenle Mars'ta geçmiş veya şimdiki yaşam arayışında önemli bir rol oynayabileceği öne sürüldü . Ayrıca, genellikle biyominerallerle ilişkilendirilen organik bileşenlerin ( biyosignatures ) hem prebiyotik hem de biyotik reaksiyonlarda önemli roller oynadığına inanılmaktadır.

Ocak 2014'te NASA , Mars'ta Merak ve Fırsat gezicileri tarafından yapılan çalışmaların ototrofik , kemotrofik ve/veya kemolitoototrofik mikroorganizmalara dayalı bir biyosferin yanı sıra akarsu-göl ortamları da dahil olmak üzere antik su da dahil olmak üzere eski yaşamın kanıtlarını arayacağını bildirdi ( eski nehirler veya göllerle ilgili ovalar ) yaşanabilir olmuş olabilir . Mars gezegeninde yaşanabilirlik , taponomi ( fosillerle ilgili ) ve organik karbon kanıtı arayışı , NASA'nın birincil hedefi haline geldi.

Ayrıca bakınız

notlar

Referanslar

Genel referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar