Mineralien und Mineralogie – Grundlagen

Die Mineralogie ist die Wissenschaft, die Mineralien analysiert. Hier müssen wir definieren, was Mineralien sind. Ein Mineral ist ein fester oder flüssiger Stoff mit bestimmten chemischen und physikalischen Eigenschaften, der sich in der Erde befindet. Im Vergleich zu Mineralien sind Gesteine sehr unterschiedlich. Seit Tausenden von Jahren sind die Menschen von Mineralien fasziniert. Es gibt etwa 3000 bekannte Mineralien, aber nur wenige von ihnen faszinieren die Menschen. Ihr Aussehen ist der Grund, warum sie den Menschen gefallen. Sehr schöne Mineralien sind oft transparent und haben eine schöne Farbe oder Form. Die Beliebtheit eines Minerals entscheidet darüber, ob es ein Edelstein ist oder nicht.

Die Formation: Es gibt drei Entwicklungsprozesse: den makmatischen Entwicklungsprozess, den sedimentären Entwicklungsprozess und den metamorphen Entwicklungsprozess. Das Magma ist bekannt als das Material, das aus Vulkanen austritt und Lava genannt wird. Es ist eine Flüssigkeit in der Erde mit einer Temperatur von 1300 Grad. Wenn das Magma aus der Erde an die Oberfläche kommt, wird es kälter und kristallisiert. Es bilden sich die ersten Mineralien, die sich tief in der Erde befinden. Auf dem Weg zur Erdoberfläche wird das Magma hoch flüssig und kristallisiert. Eine der letzten Phasen ist die hydrothermale Phase. In dieser Phase verlassen einige Gase das Magma und strömen nach oben. Häufig bilden diese Gase Räume in den Gesteinen. Diese Räume werden später mit Magma gefüllt. In dieser Phase entsteht Quarz (Bergkristall, Amethyst). Aus diesem Grund befindet sich Quarz oft in geschlossenen Räumen im Gestein, die als Geoden bezeichnet werden. Generell wächst Quarz in Rissen des Gesteins. Im sedimentären Entstehungsprozess entstehen Mineralien aufgrund vieler Umweltfaktoren. Hohe Temperaturen können neue chemische Verbindungen verursachen. Starker Frost kann eine explosive Wirkung haben. Es gibt auch Säure und andere Stoffe, die durch den Regen entstehen. Auch Wasser und der Sauerstoff in der Luft können mit Mineralien reagieren und so neue Mineralien bilden. Bei dem sich metamorph entwickelnden Prozess ist es so, dass Magma wieder durch das Gestein fließt, wo bereits Mineralien vorhanden sind. Hier verändert das Magma diese Mineralien. Auch für organische Mineralien gibt es spezielle Entwicklungsprozesse.

Chemische und physikalische Eigenschaften: Jedes Mineral hat bestimmte chemische und physikalische Eigenschaften. Jedes Mineral hat eine Struktur. Die einfachste Struktur ist ein Element, aber die meisten Minerale sind Moleküle oder Ionen und haben daher eine chemische Formel. Die chemischen Formeln werden in den Kapiteln über die Minerale beschrieben. Hier werden wir uns die 9 Mineralklassen ansehen, in denen die Minerale angeordnet sind.
Elemente (Diamant, Gold, Silber)
Sulfide, Selenide, Telluride, Arsenide, Antimonide und Bismutide (Pyrit)
Halogenide (Fluorit, Steinsalz)
Oxide und Hydroxide (Korund, Quarz)
Nitrate, Karbonate und Borate (Kalzit, Malachit)
Sulfate, Chromate, Molybdate und Wolframate (Alabaster)
Phosphate, Arsenate und Vanadate (Türkis)
Silikate (Feldspat, Topas)
Organische Verbindungen (bernsteinfarben)

Die meisten Mineralien bilden Kristalle. Kristalle sind eine symmetrische Anordnung von Atomen, Molekülen oder Ionen. Sie wird Kristallgitter genannt. Eine willkürliche Ordnung wird amorph genannt. Es gibt 7 verschiedene Kristallsysteme für Minerale (kubisch, monoklinisch, triklinisch, hexagonal, trigonal, tetragonal, rhombisch). Steinsalz kristallisiert zum Beispiel im kubischen System. Da Steinsalz (NaCl) auch Kochsalz (NaCl) ist, können wir kleine Würfel im Kochsalz sehen. In größeren Stücken ist es leichter zu sehen. Mineralien, die im kubischen System kristallisieren, haben also die Form eines Würfels. Quarz und Korund (Rubin, Saphir) kristallisieren im trigonalen System. Wenn das Material bei der Bildung eines Minerals nicht regelmäßig kommt, dann wäre der Kristall nicht perfekt. Auch andere Faktoren haben einen Einfluss einer falschen Kristallform. Auch ein zu kleiner Raum oder andere Materialien können die Kristallform verändern. Fast nie können wir perfekte Kristalle finden. Das Verhältnis zwischen dem Umfang und der Höhe ist nicht immer das gleiche. Wenn der Raum zu klein ist, dann wächst oft ein Kristall in einen anderen Kristall hinein. Eine weitere Eigenschaft von Mineralien ist ihre Dichte. Die Dichte ist die Masse pro Volumen. Sie beträgt Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3). Wasser für eine Probe hat eine Dichte von 1 g/cm3. Die meisten Mineralien haben eine höhere Dichte als Wasser und sinken daher in Wasser ab. Die Härte ist eine weitere Eigenschaft. Die Härte ist die Möglichkeit, in ein Mineral zu brechen. Es gibt die Mohs’sche Härteskala. Sie reicht von 1 bis 10. Ein Mineral mit der Härte von 1 kann mit dem Fingernagel gekratzt werden. Ein Diamant mit einer Härte von 10 kann nicht einmal mit einem Messer gekratzt werden. Ein Mineral mit einer höheren Härte kann ein Mineral mit einer niedrigeren Härte ritzen.