Hvad er mineraler?
alle sten undtagen obsidian og kul er lavet af mineraler. (Obsidian er en vulkansk sten lavet af glas og kul er lavet af organisk kulstof.) De fleste klipper indeholder flere mineraler i en blanding, der er karakteristisk for den bestemte klippetype. Når du identificerer en klippe, skal du først identificere de enkelte mineraler, der udgør den klippe.mineraler er naturligt forekommende, uorganiske faste stoffer med en bestemt kemisk sammensætning og en krystalgitterstruktur., Selv om tusindvis af mineraler i jorden er blevet identificeret, bare ti mineraler, der udgør størstedelen af den mængde af jordens skorpe—plagioklas, kvarts, orthoclase, amfibol, pyroxen, olivin, calcit, biotit m.m, granat, og ler.
sammen bestemmer den kemiske formel (typer og proportioner af de kemiske elementer) og krystalgitteret (geometrien for, hvordan atomerne er arrangeret og bundet sammen) mineralernes fysiske egenskaber.,
den kemiske formel og krystalgitter af et mineral kan kun bestemmes i et laboratorium, men ved at undersøge et mineral og bestemme flere af dets fysiske egenskaber kan du identificere mineralet. For det første skal du blive fortrolig med mineralernes fysiske egenskaber og hvordan man genkender dem.
mineraler kan identificeres ved deres fysiske egenskaber. De fysiske egenskaber af mineraler er relateret til deres kemiske sammensætning og binding. Nogle egenskaber, såsom et minerals hårdhed, er mere nyttige til mineralidentifikation., Farve er let observerbar og bestemt indlysende, men det er normalt mindre pålideligt end andre fysiske egenskaber.
hvordan identificeres mineraler?
Figur 1. Dette mineral har skinnende, guld, kubiske krystaller med striber, så det er pyrit.mineralogister er forskere, der studerer mineraler. En af de ting mineralogister skal gøre er at identificere og kategorisere mineraler. Mens en mineralogist muligvis bruger et kraftigt mikroskop til at identificere nogle mineraler, de fleste kan genkendes ved hjælp af fysiske egenskaber.,
Tjek mineralet i figur 1. Hvad er mineralens farve? Hvad er dens form? Er de enkelte krystaller skinnende eller kedelige? Er der linjer (striationer), der løber over mineralerne?
farve, Streak og glans
diamanter er populære ædelstene, fordi den måde, de reflekterer lys på, gør dem meget glitrende. Turkis er værdsat for sin slående Grønlig-blå farve. Bemærk, at specifikke udtryk bruges til at beskrive udseendet af mineraler.
Farve
Figur 2., Dette mineral er skinnende, meget blødt, tungt og guldfarvet og er faktisk guld.
farve er ofte nyttig, men bør ikke påberåbes. Forskellige mineraler kan være af samme farve. Ægte guld, som det ses i figur 2, er meget ens i farve til pyrit i figur 1.
derudover kommer nogle mineraler i mange forskellige farver. Kvarts kan for eksempel være klar, hvid, grå, brun, gul, lyserød, rød eller orange. Så farve kan hjælpe, men ikke stole på farve som den afgørende egenskab. Figur 3 viser en prøve af kvarts, der er farveløs og en anden kvarts, der er lilla., En lille mængde jern gør kvarts lilla. Mange mineraler er farvet af kemiske urenheder.
Figur 3. Lilla kvarts, kendt som ametyst, og klar kvarts er det samme mineral på trods af de forskellige farver.
glans
glans beskriver reflektionen af lys fra et minerals overflade. Mineralogister har særlige udtryk til at beskrive glans. En enkel måde at klassificere glans på er baseret på, om mineralet er metallisk eller ikke-metallisk. Mineraler, der er uigennemsigtige og skinnende, såsom pyrit, har en metallisk glans., Mineraler som kvarts har en ikke-metallisk glans.
glans er, hvordan overfladen af et mineral reflekterer lys. Det er ikke det samme som farve, så det afgørende at skelne glans fra farve. For eksempel beskrives et mineral beskrevet som “skinnende gult” med hensyn til glans (“skinnende”) og farve (“gul”), som er to forskellige fysiske egenskaber. Standard navne for glans omfatter metallisk, glasagtig, pearly, silkeagtig, fedtet og kedelig. Det er ofte nyttigt at først afgøre, om et mineral har en metallisk glans. En metallisk glans betyder skinnende som poleret metal., For eksempel rengjorte polerede stykker af krom, stål, titan, kobber og messing udviser alle metallisk glans som mange andre mineraler. Af de ikke-metalliske Lustre er glasagtig den mest almindelige og betyder, at mineraloverfladen reflekterer lys som glas. Pearly glans er vigtig for at identificere feldspars, som er den mest almindelige type mineral. Pearly glans refererer til en subtil irridescence eller farvespil i det reflekterede lys, på samme måde som perler reflekterer lys. Silkeagtig betyder at relektere lys med en silkeagtig glans. Fedtet glans ligner glansen af størknet baconfedt., Mineraler med kedelig glans afspejler meget lidt lys. At identificere glans tager lidt øvelse. Husk at skelne glans fra farve.
forskellige typer af ikke-metallisk glans er beskrevet i tabel 1.
| Tabel 1. Seks typer af ikke-metallisk glans., | |
|---|---|
| Glans | Udseende |
| Urokkelig | Sparkly |
| Jordiske | Kedelig! ler-lignende |
| Pearly | Perle-lignende |
| Harpiksholdige | Som harpiks, såsom træ sap |
| Silkeblød | Bløde udseende med lange fibre |
| Keramisk | Glasagtig |
Kan du matche de mineraler i figur 4 med den rigtige glans fra tabel 1?,
Figur 4. (a) diamant har en adamantin glans. (B) kvarts er ikke sprudlende og har en glasagtig, eller glasagtig, glans. (C) svovl reflekterer mindre lys end kvarts, så det har en harpiksholdig glans.
Streak
Figur 5. Hæmatitens stribe over en uglaseret porcelænsplade er rødbrun.
Streak er farven på et minerals pulver. Streak er en mere pålidelig egenskab end farve, fordi streak ikke varierer., Mineraler, der er af samme farve, kan have en anden farvet stribe. Mange mineraler, såsom kvarts i figur 3, har ikke streak.
for at kontrollere stribe skal du skrabe mineralet over en uglaseret porcelænsplade (figur 5). Gulguldpyrit har en sortlig stribe, en anden indikator for, at pyrit ikke er guld, som har en gylden gul stribe.
vægtfylde
densitet beskriver, hvor meget stof der er i en vis mængde plads: densitet = masse / volumen.
masse er et mål for mængden af stof i et objekt., Mængden af plads et objekt optager er beskrevet af dens volumen. Tætheden af et objekt afhænger af dens masse og dens volumen. For eksempel har vandet i et drikkeglas samme tæthed som vandet i samme volumen af en s .immingpool.
et stofs specifikke tyngdekraft sammenligner dets densitet med vandets. Stoffer, der er mere tætte, har højere vægtfylde.
hårdhed
hårdhed er den styrke, hvormed et mineral modstår, at dets overflade skrabes eller punkteres., Ved arbejde med håndprøver uden specialværktøjer er mineralhårdhed specificeret af Mohs hårdhedsskala. Mohs-hårdhedsskalaen er baseret på 10 referencemineraler, fra talkum den blødeste (Mohs-hårdhed på 1) til diamant den hårdeste (Mohs-hårdhed på 10). Det er en relativ eller ikke-lineær skala. En hårdhed på 2,5 betyder blot, at mineralet er hårdere end gips (Mohs hårdhed på 2) og blødere end calcit (Mohs hårdhed på 3). For at sammenligne hårdheden af to mineraler se, hvilke mineral ridser overfladen af den anden.,
| Table 2. Mohs Hardness Scale | ||
|---|---|---|
| Hardness | Index Minerals | Common Objects |
| 1 | talc | |
| 2 | gypsum | 2.5-fingernail |
| 3 | calcite | 3.5-pure, untarnished copper |
| 4 | fluorite | |
| 5 | feldspar | 5 to 5.5-stainless steel |
| 5.,5 til 6 glas | ||
| 6 | apatit | 6 til 6,5-hårdt stål-fil |
| 7 | kvarts | |
| 8 | topas | |
| 9 | korund | |
| 10 | diamond | |
Med en Mohs-skalaen, kan man teste en ukendt mineral for sin hårdhed. Forestil dig, at du har et ukendt mineral. Du finder ud af, at det kan ridse fluorit eller endda feldspat, men apatit ridser det. Du ved da, at mineralets hårdhed er mellem 5 og 6., Bemærk, at intet andet mineral kan ridse diamant.
spaltning og brud
brud på et mineral bryder dets kemiske bindinger. Da nogle bindinger er svagere end andre bindinger, vil hver type mineral sandsynligvis bryde, hvor bindingerne mellem atomerne er svagere. Af den grund bryder mineraler fra hinanden på karakteristiske måder.
Spaltning
Figur 6. Et nærbillede af natriumchlorid i en vandboble ombord på Den Internationale Rumstation.,
spaltning er en minerals tendens til at bryde langs visse planer for at gøre glatte overflader. Halit bryder mellem lag af natrium og klor for at danne terninger med glatte overflader (figur 6).
et mineral, der naturligt bryder ind i perfekt flade overflader, udviser spaltning. Ikke alle mineraler har spaltning. En spaltning repræsenterer en svaghedsretning i krystalgitteret. Spaltningsoverflader kan skelnes ved, hvordan de konsekvent reflekterer lys, som om poleret, glat og jævnt., Spaltningsegenskaberne for et mineral er beskrevet med hensyn til antallet af spaltninger og, hvis mere end en spaltning, vinklerne mellem spaltningerne. Antallet af spaltninger er antallet eller retninger, hvor mineralet spalter. Et mineral kan udvise 100 spaltningsoverflader parallelt med hinanden. De repræsenterer en enkelt spaltning, fordi overfladerne alle er orienteret i den samme diretion. Det mulige antal spaltninger et mineral kan have er 1,2,3,4, eller 6., Hvis der er mere end 1 spaltning, og en anordning til måling af vinkler ikke er tilgængelig, skal du blot angive, om spaltningerne skærer hinanden ved 90.eller ikke 90..
for at se mineralspaltning skal du holde mineralet op under et stærkt lys og flytte det rundt, flytte det rundt lidt mere for at se, hvordan de forskellige sider reflekterer lys. En spaltningsretning vil vise sig som en glat, skinnende, jævnt lys glans af lys reflekteret af et sæt parallelle overflader på mineralet.
glimmer har spaltning i en retning og danner ark (figur 7).,
Figur 7. Plader af glimmer.
Figur 8. Denne ru diamant viser sin oktaedriske spaltning.
mineraler kan spalte i polygoner. Fluorit danner oktaeder (figur 8).en af grundene til, at ædelstene er smukke, er, at spaltningsplanerne skaber en attraktiv Krystalform med glatte ansigter.
fraktur
fraktur er et brud i et mineral, der ikke er langs et spaltningsplan., Fraktur er ikke altid den samme i det samme mineral, fordi brud ikke bestemmes af mineralets struktur.
mineraler kan have karakteristiske brud (figur 9). Metaller normalt brud i takkede kanter. Hvis et mineral splinter som træ, kan det være fibrøst. Nogle mineraler, såsom kvarts, danner glatte buede overflader, når de går i stykker.
Figur 9. Chrysotil har splintery fraktur.
alle mineraler har brud. Fraktur er brud, der forekommer i retninger, der ikke er spaltningsretninger., Nogle mineraler, såsom kvarts, har ingen spaltning overhovedet. Når et mineral uden spaltning brydes fra hinanden af en hammer, bryder det i alle retninger. Kvarts siges at udvise konchoidal brud. Conchoidal fraktur er den måde, et tykt stykke glas bryder med koncentriske, buede kamme på de ødelagte overflader. Nogle kvartskrystaller har imidlertid så mange mangler, at de i stedet for at udvise konchoidal brud blot udviser uregelmæssig brud. Uregelmæssig fraktur er en standardbetegnelse for brud, der ikke udviser nogen af de andre brudtypers kvaliteter., I indledende geologi, de vigtigste brudstyper, der skal huskes, er uregelmæssige, som de fleste mineraler udviser, og konchoidal, set i kvarts.
Krystalform
alle mineraler er krystallinske, men kun nogle har mulighed for at udstille formerne på deres krystaller, deres krystalformer. Mange mineraler i et indledende geologilaboratorium udviser ikke deres Krystalform. Hvis et mineral har plads, mens det vokser, kan det danne naturlige krystaller med en Krystalform, der afspejler geometrien af mineralets indre krystalgitter. Formen af en krystal følger symmetrien af dets krystalgitter., Kvarts danner for eksempel seks-sidede krystaller, der viser den sekskantede symmetri af dets krystalgitter. Der er to komplicerende faktorer at huske her: (1) mineraler danner ikke altid pæne krystaller, når de vokser, og (2) et krystaloverflade adskiller sig fra en spaltningsoverflade. Et krystalflade dannes under mineralets vækst. En spaltningsoverflade dannes, når mineralet er brudt.
andre identificerende egenskaber
Der er nogle egenskaber, der kun hjælper med at skelne mellem et lille antal mineraler eller endda kun et enkelt mineral., Et eksempel på en sådan særlig egenskab er den brusende reaktion af calcit til en svag opløsning af saltsyre (5% HCl). Calcit Fi or ores eller bruser som HCl opløsning opløser det og skaber CO2-gas. Calcit er let at identificere, selv uden at teste reaktionen på HCl, ved dens hårdhed, glans og spaltning.
en anden speciel egenskab er magnetisme. Dette kan testes ved at se, om en lille magnet reagerer på mineralet. Det mest almindelige mineral, der er stærkt magnetisk, er mineralmagnetitten., En særlig egenskab, der dukker op i en prøve af plagioclase feldspat, er dens tendens til at udvise striber på spaltningsoverflader. Striations er helt lige, fine, parallelle linjer. Forstørrelse kan være påkrævet for at se striber på plagioclase spaltningsoverflader. Andre særlige egenskaber kan opstå på mineral til mineral basis.
nogle mineraler har andre unikke egenskaber, hvoraf nogle er anført i tabel 3. Kan du navngive en unik egenskab, der giver dig mulighed for øjeblikkeligt at identificere et mineral, der er beskrevet ganske lidt i dette kapitel?, (Tip: Det findes sandsynligvis på dit spisebord.)
| Tabel 3. Nogle mineraler har usædvanlige egenskaber, der kan bruges til identifikation.,>Fluorite | ||
|---|---|---|
| Magnetism | Mineral is attracted to a magnet | Magnetite |
| Radioactivity | Mineral gives off radiation that can be measured with Geiger counter | Uraninite |
| Reactivity | Bubbles form when mineral is exposed to a weak acid | Calcite |
| Smell | Some minerals have a distinctive smell | Sulfur (smells like rotten eggs) |
| Taste | Some minerals taste salty | Halite |