Mineraali

Mineraali
Opiskeli vuonna mineralogia
Vastapäätä ei-mineraalinen [d]
 Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Mineraali ( saksaksi  Мineral tai ranskaksi  minéral , myöhäislatinasta  ( аеs ) minerale  - ore [1] ) on koostumukseltaan ja rakenteeltaan homogeeninen kivien , malmien , meteoriittien osa , joka on geologisten prosessien luonnollinen tuote ja kemiallinen yhdiste tai kemiallinen alkuaine .

Mineraali voi olla missä tahansa aggregoituneessa tilassa , kun taas useimmat mineraalit ovat kiinteitä . Mineraalit jaetaan kiderakenteen omaaviin , amorfisiin ja mineraaleihin, joilla on ulkoinen kiteiden muoto, mutta jotka ovat amorfisessa tilassa ( metamiktiset mineraalit ). [2] [3] Kivi voi koostua useista erityyppisistä kiviä muodostavista mineraaleista (polymineraalikivi) tai yhdestä kiviä muodostavasta mineraalista (monomineraalikivi). Ilmaisua " mineraalimateriaali " käytetään myös kirjallisuudessa .

Termi ja kuvaus

Termiä "mineraali" käytetään merkitsemään mineraaliyksilöntä, lajia ja lajiketta [4] . Mineraali mineraalilajina  on luonnollinen kemiallinen yhdiste , jolla on tietty kemiallinen koostumus ja kiderakenne. Jos erot kemiallisessa koostumuksessa rakenteellisen identiteetin kanssa eivät ole kovin suuria, mineraalilajikkeet erottuvat värin, morfologisten tai muiden ominaisuuksien perusteella: esimerkiksi vuorikristalli , ametisti , sitriini , kalsedoni ovat kvartsilajikkeita . Mineraaliyksilöt  ovat mineraalikappaleita, joiden välillä on rajapintoja, esimerkiksi kiteitä ja rakeita [3] .

Minerologia on mineraalien tutkimusta . Mineraalien alkuperä selvitetään geneettisen mineralogian avulla ja mineraalilajien tutkimusta suorittaa mineraalien fysiologia .

Kansainvälisen mineraaliliiton (MMA) uusien mineraalien ja mineraalien nimien komissio on hyväksynyt uuden mineraalin löytämisen ja sen nimen 1950-luvulta lähtien [5] . Tällä hetkellä on tunnistettu yli 5 336 [6] mineraalilajia, ja vuosittain useita kymmeniä uusia hyväksytään toimikunnan toimesta, mutta vain 100–150 mineraalia on laajalti levinnyt.

Mineraaleja pidetään myös eräinä luonnollisina aineina, jotka ovat nesteitä ilmakehän olosuhteissa (esimerkiksi luontainen elohopea , joka tulee kiteiseen tilaan alemmassa lämpötilassa). Vettä päinvastoin ei luokitella mineraaliksi, koska se on mineraalijään nestemäinen tila (sulate ) . Jotkut mineraalit ovat amorfisessa tilassa eikä niillä ole kiderakennetta . Tämä koskee pääasiassa ns. metamiktmineraaleja , joilla on ulkoinen kiteiden muoto, mutta jotka ovat amorfisessa, lasimaisessa tilassa, koska niiden alkuperäinen kidehila on tuhoutunut radioaktiivisten alkuaineiden kovan radioaktiivisen säteilyn vaikutuksesta ( uraani , torium ja niin edelleen) sisältyvät omaan koostumukseensa . Erottuvat mineraalit ovat selvästi kiteiset , amorfiset  - metakolloidit (esim. opaali , leskatelleriitti ja muut) ja metamiktmineraalit, joilla on ulkoinen kiteiden muoto, mutta amorfisessa, lasimaisessa tilassa.

Mineraalien fysikaaliset ominaisuudet

Mineraalien fysikaaliset ominaisuudet määräytyvät niiden kiderakenteen ja kemiallisen koostumuksen perusteella. On olemassa mineraalien skalaarifysikaalisia ominaisuuksia ja vektoriominaisuuksia , joiden arvot riippuvat kristallografisesta suunnasta. Esimerkki skalaariomaisuudesta on tiheys , vektoriominaisuudet ovat kovuus , kideoptiset ominaisuudet jne. Fysikaaliset ominaisuudet jaetaan mekaanisiin, optisiin, luminesoiviin, magneettisiin, sähköisiin, lämpöominaisuuksiin, radioaktiivisuuteen [3] .

Kiteiden tapa määritellään silmämääräisellä tarkastuksella, pienten näytteiden tutkimiseen käytetään suurennuslasia . Kiteiden ulkomuodon ja muiden segregaatioiden lisäksi värillä, kiillolla, halkeamisella ja erotuksella, kovuudella, hauraudella ja murtumilla on suuri merkitys mineraalien kuvauksessa ja visuaalisessa diagnostiikassa erityisesti kenttäolosuhteissa [7] . Joitakin mineraaleja diagnosoitaessa myös muokattavuus, joustavuus (murtolujuus) ja elastisuus ovat tärkeitä.

Optiset ominaisuudet

Magneettiset ominaisuudet

Magnetismi riippuu pääasiassa rautaraudan sisällöstä, havaitaan tavanomaisella magneetilla .

Mineraalien löytäminen luonnosta

Niiden runsauden mukaan mineraalit voidaan jakaa: Mineraalien löytämismuodon mukaan ne erottuvat

Mineraalien kemia

Mineraalien runsaus maapallolla on suora seuraus niiden kemiallisesta koostumuksesta, joka puolestaan ​​riippuu erilaisten kemiallisten alkuaineiden runsaudesta. Suurin osa havaituista mineraaleista louhitaan maankuoresta . Useimmissa mineraaleissa on pääkoostumuksessaan vain 8 alkuainetta, yleisimpiä maankuoressa: happi , pii , alumiini , rauta , magnesium , kalsium , natrium ja kalium (laskevassa järjestyksessä). Yhdessä nämä kahdeksan alkuainetta muodostavat jopa 98 % maankuoren painosta. Näistä kahdeksasta happi on erityisen tärkeä, sillä sen osuus maankuoren painosta on 46,6 %, ja pii, joka on 27,7 % [9] .

Mineraalien kemiallinen koostumus on yleensä samanlainen kuin kiven, josta ne muodostuivat. Joten oliviini muodostuu magmasta , jossa on runsaasti rautaa ja magnesiumia, ja runsaasti silikaattia sisältävä magma kiteytyy silikaattirikkaaksi mineraaliksi - kuten kvartsiksi . Kalsiitit muodostuvat kalkkikivessä, jossa on runsaasti kalsiumia ja karbonaatteja .

Kemiallinen koostumus voi vaihdella eri mineraalien jäsenten välillä. Esimerkiksi plagioklaasit , jotka kuuluvat kemialliselta koostumukseltaan runkoalumiinisilikaattien  - maasälpien -ryhmään , edustavat jatkuvaa isomorfista sarjaa natrium-kalsium-aluminosilikaattia - albiittia ja anortiittia , joiden sekoittuvuus on rajoittamaton . Natriumrikkaan albiitin ja kalsiumrikkaan anortiitti- oligoklaasin , andesiinin , labradoriitin ja bytoniitin välillä on tunnistettu neljä lajiketta [10] [11] . Muita esimerkkejä tällaisista sarjoista ovat oliviinisarjat magnesiumpitoisesta forsteriitistä rautarikkaaseen fayaliittiin [12] ja volframiittisarja mangaanirikkaasta hübneriittistä rautarikkaaseen ferberiittiin [ 13] .

Mineraalisarjan läsnäolo selittyy kemiallisella substituutiolla. Luonnossa mineraalit eivät ole puhtaita materiaaleja. Ne sisältävät epäpuhtauksia, jotka koostuvat mistä tahansa tietyssä kemiallisessa järjestelmässä olevista alkuaineista. Tämän seurauksena joskus tietty elementti korvataan toisella [14] . Tällainen substituutio tapahtuu yleensä samankokoisten ja identtisten varausten välillä. Esimerkiksi K + ei voi korvata Si 4+ :aa kemiallisen ja rakenteellisen yhteensopimattomuuden vuoksi, joka johtuu suuresta koko- ja varauserosta, ja Si 4+ :n korvaaminen Al 3+ :lla tapahtuu melko usein, koska ne ovat kooltaan, varaukseltaan ja maankuoressa, jonka havaitsemme plagioklaasien esimerkissä.

Muutokset lämpötilassa, paineessa ja kemiallisessa koostumuksessa vaikuttavat tietyn kiven mineralogiseen koostumukseen. Muutoksia kemiallisessa koostumuksessa voivat aiheuttaa prosessit, kuten maaperän eroosio ja sää sekä metasomatismi . Lämpötilan ja paineen muutoksia tapahtuu, kun lähdekivi käy läpi tektonisen tai magmaattisen siirtymän eri fyysiseen tilaan. Muutokset termodynaamisissa olosuhteissa vaikuttavat suotuisasti jo muodostuneiden mineraalien välisen reaktion mahdollisuuteen uusien mineraalien tuotannon kanssa [15] .

Mineraalien luokitus

Nykyaikaiset mineraalien luokitukset tehdään rakennekemiallisin perustein [16] . International Mineralogical Associationin (IMA) vuonna 2009 hyväksymä luokitus päivitetään ja hyväksytään uudelleen.

Epäorgaaniset mineraalit

Alkuperäiset alkuaineet ja metallien väliset yhdisteet Karbidit , nitridit , fosfidit Sulfidit, sulfosuolat ja vastaavat
  1. luokan selenidit , telluridit , arsenidit ja vastaavat
  2. Sulfosuolaluokka _
Halogeeniyhdisteet (halogenidit) ja halogeenisuolat
  1. luokka Fluorit , alumiinifluoridit
  2. luokka Kloridit, bromidit ja jodidit
Oksidit ja hydroksidit
  1. luokka Yksinkertaiset ja monimutkaiset oksidit
  2. luokan hydroksidit
Happisuolat (oksisuolat)
  1. luokan jodaatit
  2. Nitraattiluokka _
  3. luokan karbonaatit
  4. luokka Sulfaatit ja selenaatit
  5. kromaattiluokka _
  6. Luokka Volframatit ja molybdaatit
  7. Luokka Fosfaatit, arsenaatit ja vanadaatit
  8. Boraattiluokka _
  9. Luokka Silikaatit ja alumiinisilikaatit (beryllosilikaatit, borosilikaatit)
    1. Saarisilikaatit , joissa on eristettyä SiO 4 -tetraedria
    2. Ketjusilikaatit eristetyillä SiO 4 -tetraedriryhmillä
    3. Nauhasilikaatit jatkuvilla ketjuilla ja SiO 4 -tetraedrin nauhoilla
    4. Kerrostetut silikaatit , joissa on jatkuvia SiO 4 -tetraedrekerroksia
    5. Runkosilikaatit jatkuvilla kolmiulotteisilla SiO 4- ja Al04 - tetraedreillä

Orgaaniset mineraalit

MMA :n hyväksymän nykyaikaisen mineraalinimikkeistön mukaan jotkin luonnolliset suolan kaltaiset orgaaniset yhdisteet (oksalaatit, mellitaatit, asetaatit jne.) katsotaan mineraalien joukkoon, jotka yhdistetään orgaanisten aineiden luokkaan . Samanaikaisesti mineraalien yleisessä taksonomiassa suurimolekyylisiä orgaanisia muodostumia, kuten puuhartsit ja bitumit, jotka eivät useimmiten täytä kiteisyys- ja homogeenisuusvaatimuksia, eivät sisälly mineraalien määrään. Joitakin orgaanisia aineita  - öljyä , asfalttia , bitumia - katsottiin virheellisesti mineraaleiksi. Niistä puuttuu kiderakenne, eikä niitä voida luonnehtia kidekemiallisesta näkökulmasta. Luonnonmukaisilla luomutuotteilla tarkoitetaan useimmissa tapauksissa joko kiviä ( antrasiitti , šungiitti jne.) tai öljyryhmän luonnollisia hiilivetyjä ( otsokeriitti , bitumi) tai fossiilisia hartseja ( meripihka , kopaali ) tai niiden sisältämiä biogeenisiä muodostelmia. yhden tai toisen mineraalin koostumus ( helmi ja helmiäinen , joiden rakenteeseen aragoniitti mineraali osallistuu ).

Luonnonformiaatit ( formikaiitti Ca (HCOO) 2 , daškovaiitti Mg (HCOO) 2 • 2H 2 O jne.) ja oksalaatit (stepanoviitti jne.) luokitellaan mineralogiassa orgaanisiksi aineiksi .

Mineraalien käyttö

Orgaanisten materiaalien ohella mineraaleja käytetään laajalti.

Ihminen on käyttänyt mineraaleja muinaisista ajoista lähtien. Pitkän aikaa päämineraali oli piikivi  - hienorakeinen kvartsin lajike , jonka teräväreunaisia ​​hiutaleita käyttivät primitiiviset ihmiset muinaisella kivikaudella . Sen lisäksi käytettiin myös muita mineraaleja, kuten kirsikkahematiittia , keltaruskeaa goetiittia ja mangaanin mustia oksideja - maaleina  ja meripihkaa , jadea , alkuperäiskultaa jne. - korujen materiaalina jne. esihistoriallisen Egyptin (5000-3000 eKr.) koruja valmistettiin alkuperäisestä kuparista , kullasta ja hopeasta . Myöhemmin he alkoivat käyttää pronssia aseiden ja työkalujen valmistukseen [7] . Nykyään metalleja ja muita kemiallisia alkuaineita ja yhdisteitä saadaan mineraaleista [4] , ne ovat raaka-aineita rakennusmateriaalien valmistukseen (sementti, lasi jne.) ja kemianteollisuuteen . Mineraaleja voidaan käyttää väriaineina [7] , hankaavina ja tulenkestävinä materiaaleina, niitä voidaan käyttää keramiikassa , optiikassa , radioelektroniikassa , sähkötekniikassa ja radiotekniikassa. Jalokivet ovat myös mineraaleja [4] .

Kivennäisaineita käytetään elintarvikkeissa, raaka-aineen lähteenä, valuuttana, taide- ja luksusesineinä sekä korkean teknologian komponentteina. Yksi kekseliäisyyden tyypeistä on litoterapia - hoito  mineraaleilla käyttämällä niitä, levittämällä niitä, astumalla astraalikontakteihin yliluonnollisten energioiden ja maagisten voimien kanssa, joiden oletetaan olevan kivien ja kristallien sisällä. Litoterapian kannattajat väittävät, että jokaisella kiteisellä esineellä on säteilyn ja tuntemattomien energioiden ja kenttien absorption ominaisuuksia, jotka biologiseen kehoon sovellettaessa pystyvät palauttamaan kehon häiriintyneen energiatasapainon. Litoterapialla ei ole kliinisesti todistettua perustetta ja tieteellistä perustaa [17] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Vasmer M. Venäjän kielen etymologinen sanakirja . — Edistystä. - M. , 1964-1973. - T. 2. - S. 623-624.
  2. ↑ Betekhtin, 2014 , s. 11-13.
  3. ↑ 1 2 3 Mineraali // Suuri Neuvostoliiton Encyclopedia  : [30 nidettä]  / ch. toim. A. M. Prokhorov . - 3. painos - M .  : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1969-1978.
  4. ↑ 1 2 3 R.A. Vinogradov. Mineral // Chemical Encyclopedia / toim. Knunyants I.L. - Great Russian Encyclopedia, 1992. - T. 3. - P. 86-88.
  5. ↑ Rastsvetaeva R. K. Kuinka löytää uusi mineraali  // Luonto . - Tiede , 2006. - Nro 5 .
  6. ↑ Ernst AJ Burke. International Mineralogical Association - Uusien mineraalien, nimikkeistön ja luokituksen komissio (linkki ei ole käytettävissä) . nrmima.nrm.se. Haettu 13. toukokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 10. elokuuta 2019. 
  7. ↑ 1 2 3 Mineraalit ja mineralogia // Collier Encyclopedia . – 2000.
  8. ↑ Kamasiitti . webmineral.com. Haettu 2. elokuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 13. toukokuuta 2013.
  9. ↑ Dyar ja Gunter, s. 4-7
  10. ↑ Deer W.-A., Howie R.-A., Zusman J., Kiveä muodostavat mineraalit, käänn. Englannista, osa 4, M., 1966
  11. ↑ Marfunin A.S. , Maasälpät - faasisuhteet, optiset ominaisuudet, geologinen jakautuminen, M., 1962.
  12. ↑ Fayalite osoitteessa webmineral.com Arkistoitu 7. joulukuuta 2017 Wayback Machinessa 
  13. ↑ Volframiitin ominaisuudet Arkistoitu 7. toukokuuta 2021 Wayback Machinessa 
  14. ↑ Dyar ja Gunter, s. 141
  15. ↑ Dyar ja Gunter, s. 549
  16. ↑ Betekhtin, 2014 , s. 151-158.
  17. ↑ Lawrence E. Jerome. Crystal Power: Ultimate Placebo Effect. Prometheus Books, 1989

Kirjallisuus

  • Zemyatchensky P. A. Mineral // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : 86 osassa (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari. , 1890-1907.
  • Mineraali // Suuri Neuvostoliiton Encyclopedia  : [30 nidettä]  / ch. toim. A. M. Prokhorov . - 3. painos - M .  : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1969-1978.
  • Mineraali  // Suuri venäläinen tietosanakirja  : [35 nidettä]  / ch. toim. Yu. S. Osipov . - M .  : Suuri venäläinen tietosanakirja, 2004-2017.
  • Mineraalit ja mineralogia // Encyclopedia of Collier. – 2000.
  • R.A. Vinogradov. Mineral // Chemical Encyclopedia / toim. Knunyants I.L. - Great Russian Encyclopedia, 1992. - T. 3. - P. 86-88.
  • Betekhtin A. G. Minerologian kurssi. — 3., korjattu ja täydennetty. - M . : Kirja. talon yliopisto, 2014.
  • Yu. Goncharov, M. Malkova, V. Shamshurov, A. Shamshurov. Geologia, mineralogia, petrografia . — Viiteopas. - M .: ASV, 2008.
  • Busbey, AB; Coenraads, RE; Roots, D.; Willis, P. Kivet ja fossiilit. - San Francisco: Fog City Press, 2007. - ISBN 978-1-74089-632-0 .
  • Chesterman, CW; Lowe, KE Kenttäopas Pohjois-Amerikan kiviin ja  mineraaleihin . Toronto: Random House of Canada, 2008. - ISBN 0-394-50269-8 .
  • Dyar, M.D.; Gunter, M.E. Mineralogy and Optical Mineralogy. - Chantilly, Virginia: Mineralogical Society of America, 2008. - ISBN 978-0-939950-81-2 .

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat