Mineraalit: määritelmä, muodostuminen ja yleisimmät lajit
Tutustu mineraaleihin: määritelmä, muodostuminen ja yleisimmät lajit — opas kvartsista maasälpään, mineralogian perusteet ja käytännön tunnistusvinkit.
Mineraalit ovat aineita, jotka muodostuvat luonnollisesti maapallolla. Ne ovat kivien rakennusaineita.
Mineraalit ovat yleensä kiinteitä, epäorgaanisia, kiderakenteisia ja muodostuvat luonnollisesti geologisten prosessien avulla.
Mineraalien tutkimusta kutsutaan mineralogiaksi.
Mineraali voi koostua yhdestä kemiallisesta alkuaineesta tai tavallisemmin yhdisteestä. Tunnettuja mineraaleja on yli 4 000 erilaista. Kaksi yleistä mineraalia ovat kvartsi ja maasälpä.
Mitkä ovat mineraalin keskeiset piirteet?
Mineraalilla on aina määriteltävissä oleva kemiallinen koostumus (tai koostumuksen vaihteluväli) ja sisäinen kiderakenne. Näistä seuraavat ominaisuudet ovat yleisimmin käytettyjä mineraalien tunnistamisessa:
- Kovuus (Mohsin asteikko) – kertoo, kuinka helposti mineraali naarmuttuu.
- Loiste – miten mineraalin pinta heijastaa valoa (esim. metallinen, lasimainen, helmimäinen).
- Halkeamispiirteet (cleavage) ja murtuma – miten mineraali halkeaa tai murtuu luonnollisesti.
- Väri ja raaputusväri (streak) – raaputusväri voi olla tunnistuksessa luotettavampi kuin ulkoinen väri.
- Tiheys tai ominaispaino – mineraalin massa suhteessa tilavuuteen.
- Kiderakenne – kristallimuoto ja symmetria, esimerkiksi kuusikulmainen tai kuutiollinen.
Mineraalien muodostuminen
Mineraalit syntyvät useissa erilaisissa geologisissa tilanteissa. Tärkeimpiä muodostumisprosesseja ovat:
- Magmaattinen kiteytyminen – magmasta jäähtyessä alkuaineet ja yhdisteet kiteytyvät muodostaen mineraaleja (esim. maasälpä, kvartsi).
- Hydrotermiset prosessit – kuumat liuokset kuljettavat rikkiä, metalleja ja muita aineita, jotka saostuvat rakoihin ja muodostavat malmeja ja jalokiviä.
- Metamorfinen uudelleenjärjestäytyminen – kiven muuttuessa paineen ja lämmön vaikutuksesta syntyy uusia mineraaleja (esim. granaatti, kianitti).
- Sademainen tai kemiallinen saostuma – veteen liuenneista aineista saostuu mineraaleja, kuten halit (kivisuola) ja kalkkikiviä muodostavat kalsiitti.
- Biogeeninen muodostuminen – eliöiden toiminta voi tuottaa mineraaleja, esimerkiksi merieläinten kuoret sisältävät kalsiumkarbonaattia.
Yleisimmät mineraalit ja niiden käyttö
Monia mineraaleja käytetään teollisuudessa, rakentamisessa ja koru- sekä elektroniikkatuotteissa. Esimerkkejä:
- Kvartsi – erittäin yleinen, käytetään lasin, elektroniikan ja rakennusmateriaalien valmistuksessa (kvartsi).
- Maasälpä – tärkeä kivilaji ja raaka-aine teollisuudelle (maasälpä).
- Gipsi – käytetään rakennuslevyissä (kipsilevy).
- Hieroja- ja metallimineraalit – rautamalmit, kupari, sinkki ja muut ovat metallien lähteitä.
- Jalokivet – timantti, rubiini, safiiri ja muut käytetään koruissa ja teollisuudessa (esim. timantin kovuus leikkaustyökaluissa).
Mineraalit ja kivet — mikä on ero?
Mineraali on yksittäinen luonnollinen aine, jolla on määriteltävä kemiallinen koostumus ja kiderakenne. Kivi puolestaan on useimmiten seos useista mineraaleista tai mineraalista ja lasimaisesta materiaalista. Esimerkiksi graniitti on kivi, joka koostuu pääasiassa maasälvästä, kvartsista ja biotiitista.
Miksi mineralogia on tärkeää?
Mineralogia auttaa ymmärtämään maapallon rakennetta, luonnonvarojen sijoittumista ja geologisia prosesseja. Se on myös käytännöllinen tiede: mineraalien tuntemus on olennainen kaivostoiminnassa, rakentamisessa, materiaalitieteissä ja ympäristötutkimuksessa.
Perustiedot mineraaleista, niiden ominaisuuksista ja muodostumisesta auttavat sekä luonnontieteiden opiskelussa että arkisessa kivenharrastuksessa tai geologisissa selvityksissä. Jos haluat, voin lisätä esimerkkejä tavallisimmista mineraaleista kuvineen tai ohjeita kenttäidentifiointiin.
Lajitelma mineraaleja.
Mineraalien ominaisuudet
Mineraali on aine, joka yleensä
- on epäorgaaninen kiinteä aine (alkuainelohopea on poikkeus).p184
- on kemialliselta koostumukseltaan tietynlainen
- on yleensä kiderakenne; joillakin ei ole
- muodostuu luonnollisesti geologisten prosessien seurauksena
Yksi viimeaikainen määritelmä on:
"Mineraali on luonnossa esiintyvä homogeeninen (eli samankaltaisista osista tai alkuaineista koostuva) aine, jolla on tietty, mutta ei välttämättä kiinteä kemiallinen koostumus". Useimmat mineraalit ovat kiinteitä aineita, joilla on järjestäytynyt atomijärjestys, ja useimmat niistä ovat epäorgaanisia sanan kemiallisessa merkityksessä".
Vaihtoehtoisesti mineraali on mineraali, jonka Kansainvälinen mineraloginen yhdistys (International Mineralogical Association) on listannut sellaiseksi.
Mineraalit ja kivet
Mineraalit eroavat kivistä. Mineraali on kemiallinen yhdiste, jolla on tietty koostumus ja määritelty kiderakenne. Kallio on yhden tai useamman mineraalin seos, jossa mineraalien suhteet vaihtelevat.
Kalliolla on vain kaksi mineraalien ominaisuuksista - se on kiinteä ja se muodostuu luonnollisesti. Kallio sisältää yleensä kahta tai useampaa mineraalityyppiä. Kahdessa samantyyppisen kiven näytteessä voi olla erilaisia mineraaleja. Mineraalit koostuvat aina samoista aineista lähes samassa suhteessa. Rubiini on mineraali. Siksi Intiasta löydetty rubiini on koostumukseltaan samanlainen kuin Australiasta löydetty rubiini.
Luonnossa muodostunut
Mineraalit muodostuvat luonnollisissa prosesseissa. Elävät olennot voivat tuottaa joitakin aineita, joilla on sama kemiallinen koostumus kuin mineraaleilla, osana kuorta tai luita. Nilviäisten kuoret koostuvat joko kalsiitista tai aragoniitista tai molemmista.
Perinteisesti elävien olentojen tuottamia kemikaaleja ei pidetä mineraaleina. On kuitenkin vaikea ymmärtää, miksi orgaanista ainetta ei pitäisi kutsua mineraaliksi, jos sen kemiallinen luonne ja kiderakenne ovat identtiset epäorgaanisen kaksoisolennon kanssa. Tästä asiasta käydään nyt keskustelua: ks. Railsbackin osa II.
Mineraalit muodostuvat monin tavoin. Ruokasuolana käytetty haliitti muodostuu, kun vesi haihtuu kuumassa, matalassa merenosassa ja jättää jälkeensä sisältämänsä suolan. Monenlaisia mineraaleja syntyy, kun sula kivi eli magma jäähtyy ja muuttuu kiinteäksi. Talkki, mineraali, josta voidaan valmistaa vauvojauhetta, muodostuu syvällä maapallolla, kun korkea paine ja lämpötila aiheuttavat muutoksia kiinteässä kivessä.
Erikoista on se, että useimmat mineraalit ovat syntyneet elämän tai ainakin suuren hapettumisen seurauksena. "Vankat mineraalit, ei niinkään hauraat orgaaniset jäännökset, saattavat olla vankimmat ja pysyvimmät merkit biologiasta".
Solid
Mineraali on kiinteä, eli sillä on tietty tilavuus ja karkea muoto. Tilavuudella tarkoitetaan esineen viemän tilan määrää. Esimerkiksi golfpallo on tilavuudeltaan pienempi kuin pesäpallo, ja pesäpallo on tilavuudeltaan pienempi kuin koripallo.
Nestemäinen tai kaasumainen aine ei ole mineraali. Joissakin tapauksissa sen kiinteä muoto on kuitenkin mineraali. Esimerkiksi nestemäinen vesi ei ole mineraali, mutta jää on.
Labradoriittimaasälpä, jossa on tyypillinen labradoresenssi
Esquelin siivu. Se on kivirautameteoriitti, tyyppi pallasiitti.
Korundi
Fysikaaliset ominaisuudet
Näitä ominaisuuksia käytetään useimmiten:
- Kiderakenne: ks. jäljempänä
- Kovuus: Mohsin asteikolla, joka on kymmenportainen asteikko pehmeimmästä talkista kovimpaan timanttiin.
- Kiilto: ulkonäkö valossa
- Väri
- Raita: mineraalin väri, kun se on jauhettu hienoksi jauheeksi. Testataan usein hankaamalla näytettä lasittamattomalla levyllä.
- Halkeilu: miten mineraali halkeaa eri tasoilla.
- Murtuminen: miten se murtuu luontaisia halkeamistasojaan vasten.
- Ominaispaino: tiheys verrattuna veteen
- Muut ominaisuudet
Kiderakenne
Jäähiukkaset, jotka muodostavat huurteen, ovat sileitä ja tasaisia. Nämä tasaiset pinnat muodostuvat jään, joka on mineraali, atomien sijoittelun vuoksi. Tällainen sisäinen järjestely on mineraaleille ominaista. Se on kiderakenne, joka on kiinteä aine, jossa atomit ovat järjestäytyneet järjestyksessä toistuvaan kolmiulotteiseen kuvioon.
Jokaisella mineraalilla on oma kiderakenteensa. Joissakin tapauksissa kahdella mineraalilla on sama kemiallinen koostumus mutta erilainen kiderakenne. Esimerkiksi sekä timantti että grafiitti koostuvat vain yhdestä alkuaineesta, hiilestä. Hiiliatomien järjestelyt näissä kahdessa mineraalissa eivät kuitenkaan ole samat, joten niillä on erilainen kiderakenne ja hyvin erilaiset ominaisuudet. Timantit ovat erittäin kovia ja niissä on loistava kimallus. Grafiitti on pehmeää, harmaata ja tylsää.
Luonnossa täydellinen kristalli on harvinainen. Useimmat kiteet ovat muodoltaan epätäydellisiä, koska niiden kasvua rajoittivat niiden viereen muodostuneet muut kiteet.
Kemialliset ominaisuudet
Määritelty kemiallinen koostumus
Jokaisella mineraalilla on tietty kemiallinen koostumus: se koostuu tiettyjen alkuaineiden atomien tietystä yhdistelmästä. Alkuaine on aine, joka sisältää vain yhdenlaista atomia.
Tutkijat voivat luokitella mineraaleja ryhmiin niiden kemiallisen koostumuksen perusteella. Vaikka erilaisia mineraaleja on tuhansia, maankuoressa esiintyy vain noin 30 erilaista mineraalia. Nämä 30 mineraalia muodostavat suurimman osan maankuoren kivistä. Tästä syystä niitä kutsutaan kiviä muodostaviksi mineraaleiksi.
- Silikaatit ovat yleisin ryhmä. Kaikki tämän ryhmän mineraalit sisältävät happea ja piitä - kahta maankuoren yleisintä alkua - yhdistettynä toisiinsa. Silikaatit voivat sisältää myös muita alkuaineita, kuten alumiinia, magnesiumia, rautaa ja kalsiumia. Kvartsi, maasälpä ja kiille ovat yleisiä silikaatteja.
- Karbonaatit ovat toiseksi yleisin kiviaineksia muodostavien mineraalien ryhmä. Kaikki tämän ryhmän mineraalit sisältävät hiiltä ja happea, jotka ovat liittyneet yhteen. Kalsiitti, joka on yleistä simpukoissa, on karbonaattimineraali.
- Oksideihin kuuluvat mineraalit, joista useimmat metallit, kuten tina ja kupari, jalostetaan. Oksidi koostuu alkuaineesta, tavallisesti metallista, joka on yhdistetty hapen kanssa. Tähän ryhmään kuuluu hematiitti, joka on raudan lähde.
- Sulfaatit sisältävät sulfaattiryhmän SO4 . Sulfaatteja muodostuu yleisesti evaporiiteissa, joissa erittäin suolainen vesi haihtuu hitaasti, jolloin sulfaatit ja halogenidit saostuvat veden haihtuessa. Sulfaatteja syntyy myös siellä, missä kuuma vesi puristuu kallion läpi, kuten geysireissä.
On olemassa monia muita mineraaliryhmiä.
Brazilianite
Eräitä mineraalien käyttötarkoituksia
Ihmiset käyttävät mineraaleja moniin jokapäiväisiin tarkoituksiin. Aina kun ihmiset käynnistävät mikroaaltouunin tai television, mineraaleja käytetään. Sähköä koneeseen kuljettavien johtojen kupari on valmistettu mineraalista. Ruokasuola eli haliitti on toinen mineraali, jota ihmiset käyttävät jokapäiväisessä elämässään.
- Grafiittia käytetään lyijykynien valmistukseen
- Kivisuolaa käytetään ruoanlaitossa
- Mineraalimalmit ovat metallien lähde.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Luettelo mineraaleista
Etsiä