mineraler (geologisk begreb)

Hvert mineral er karakteriseret ved dets kemiske sammensætning. De kemiske bestanddele er ordnet på regelmæssig måde i en tredimensional krystalstruktur. At mineraler er homogene vil sige, at et mineralkorn har de samme fysiske og kemiske egenskaber i alle mineralets dele.

Mange mineraler har en ganske bestemt kemisk sammensætning, kvarts har fx formlen SiO₂, dvs. at det altid består af silicium og oxygen i forholdet 1:2.

Andre mineraler viser en variation i kemisk sammensætning, idet de kan beskrives som blandingskrystaller mellem to yderpunkter. Mineralet olivin danner fx en blandingsrække mellem forsterit (Mg₂SiO₄) og fayalit (Fe₂SiO₄), der har identiske krystalstrukturer — de er isomorfe. Formlen for olivin skrives derfor (Mg,Fe)₂SiO₄, hvilket angiver, at magnesium og jern kan erstatte hinanden i krystalstrukturen, idet magnesiumrig olivin dannes ved højest, jernrig ved lavest temperatur.

Man har fra gammel tid valgt at give mineraler egne navne. De kunne ganske vist som kemiske forbindelser betegnes rent kemisk, sammensætningen FeS₂ er fx i kemisk forstand jerndisulfid, men hedder som mineral pyrit (svovlkis) eller marcasit (strålkis), idet FeS₂ findes med to krystalformer i naturen.

Mineraler kan opkaldes efter personer, fx goethit efter Goethe; steder, fx ilimaussit efter Ilímaussaq-komplekset i Sydgrønland; kemisk sammensætning, fx manganit pga. stort indhold af mangan; og egenskaber, fx magnetit pga. magnetiske egenskaber og albit pga. hvid farve (lat. albus 'hvid').

Mineralnavne ender som regel på -it; andre hyppige endelser er -spat for mineraler med god spaltelighed, fx feldspat og kalkspat, og -kis for mineraler med metalglans, fx svovlkis. Der findes op mod 20.000 navne på mineraler, men langt de fleste har vist sig at være overflødige, fordi de pågældende mineraler allerede er beskrevet under andre navne eller er fejlagtigt opstillet; det gælder fx de grønlandske erikit (efter Erik den Røde) og gieseckit (efter K.L. Giesecke), der har vist sig at være blandinger af tidligere beskrevne mineraler.

Siden 1960 har Den Internationale Mineralogiske Association (IMA) holdt styr på sagerne vha. en ekspertkommission, der bl.a. skal godkende alle forslag om navne på nye mineraler.

Den kemiske sammensætning og krystalstrukturen bestemmer mineralers fysiske egenskaber. De vigtigste er krystalform, massefylde, hårdhed, farve, glans, brug og spaltelighed samt de krystaloptiske egenskaber.

I krystalformen, mineralernes ydre form, afspejles krystalstrukturens symmetriforhold. Fritvoksende mineralkorn danner krystaller. Mineralkorn, som vokser ind mellem hinanden, får uregelmæssige former, men er krystallinske, da de har en krystalstruktur. Krystaller er kun sjældent perfekt udviklede og er oftest skæve, fordi de er vokset med forskellig hastighed i forskellige retninger. Krystalformen kan dog altid bestemmes ved at måle vinklerne mellem de forskellige flader med et optisk goniometer, idet vinklerne er karakteristiske for de forskellige krystalsystemer som påvist af Steno i 1669 med loven om kantvinklens konstans.

Massefylde er en karakteristisk egenskab, der er bestemt af den kemiske sammensætning og af tætheden i krystalstrukturen. Kvarts, der består af de lette grundstoffer silicium og oxygen, har fx massefylden 2,7 g/cm³, mens uraninit, som indeholder det tunge uran, har massefylden 9,7 g/cm³. Diamant og grafit består begge af carbon, men diamants krystalstruktur er meget tættere, og massefylderne er hhv. 3,5 og 2,2 g/cm³.

Hårdheden bestemmes af tætheden af krystalstrukturen, og styrken af de bindinger, der holder denne sammen. Den måles kvalitativt ved hjælp af Mohs' hårdhedsskala. I teknologien anvendes apparatur til nøjagtig bestemmelse af materialers hårdhed, se hårdhedsmåling.

Farven bestemmes af den kemiske sammensætning, krystalstrukturen og sporindhold af forurenende grundstoffer. Chrom giver fx grøn, jern grøn, rød og brun, kobber grøn og blå, og mangan lyserød farve. Mineralers farve kan vise stor variation; pyroxener kan således være farveløse, hvide, grønne, brune eller sorte bestemt af variationer i deres kemiske sammensætning. Farven ændres ofte ved forvitring, og det er derfor ikke altid en pålidelig egenskab. For mineraler, der er blødere end kvarts, dvs. har en hårdhed lavere end syv, kan streg- eller pulverfarven give gode oplysninger; jernmineralerne magnetit og hæmatit adskilles fx på hhv. sort og rød stregfarve.

Glans skyldes, at lyset reflekteres på forskellig måde fra krystaloverflader, fx viser mineraler som pyrit og chalcopyrit metalglans, kvarts glasglans, diamant og sphalerit diamantglans, nefelin fedtglans, osv.

Brud og spaltelighed i nogle mineraler, fx glimmer, betyder, at krystalstrukturen er svagere i én retning end i andre, og mineralet kan spaltes i tynde flager vinkelret på denne retning. I andre mineraler, fx fluorit, er sammenhængen svagere langs fire retninger i strukturen, hvilket giver spaltelighed langs fire planer (parallelt med krystallernes oktaederflader). Spalteplaner kan kendes fra krystalflader ved, at de ofte har "trappetrin", da ikke lige mange krystallag er revet af langs spalteplanet. I mineraler som fx kvarts er der ikke sådanne svage steder i krystalstrukturen; disse mineraler går itu med uregelmæssigt, muslet brud.

De krystaloptiske egenskaber er ligeledes vigtige og anvendes til at identificere mineraler. I mineraler tilhørende det kubiske krystalsystem bevæger lyset sig med samme hastighed langs alle retninger i krystallerne; sådanne mineraler er optisk isotrope og har samme lysbrydning i alle retninger. Mineraler tilhørende de andre krystalsystemer er optisk anisotrope, dvs. at lyset bevæger sig med forskellig hastighed i forskellige retninger; de har dobbeltbrydning og forskellig lysbrydning i forskellige retninger.

Baseret på mineralernes indhold af anioner, fx S^2-, F^-, (CO₃)^2-, inddeles mineraler i grundstoffer, sulfider og sulfosalte, oxider, hydroxider, halogenider, carbonater, nitrater, borater, sulfater, chromater, wolframater, fosfater, arsenater, vanadater og silikater. I petrologien skelnes mellem bjergartsdannende og accessoriske mineraler, dvs. mineraler, der optræder i små mængder. De førstnævnte inddeles igen i lyse og mørke mineraler, se bjergarter. I malmgeologien skelnes mellem malm- og gangmineraler.

Mineraler dannes ved geologiske og biologiske processer.

Ved størkning af smelter (magmaer) dannes magmabjergarter. Sker dette på jordoverfladen, fås vulkanske bjergarter; sker det derimod nede i jordskorpen eller i kappen, fås plutoniske bjergarter.

Ved udfældning fra vandige opløsninger (hydrotermale opløsninger, havvand, kildevand, grundvand) fås fx hydrotermale mineraliseringer dannet ved kemisk aflejring af mineraler i sprækker og hulrum og ved imprægnation af bjergarter, udfældning omkring black smokers på oceanbunden, dannelse af okker ved kilder osv.

Ved udfældning fra vulkanske gasser (sublimation) dannes skorper af svovl, salmiak m.m. på lavabjergarter.

Ved mekanisk eller kemisk aflejring og udfældning af mineraler i havet, søer, floder og klitter dannes sedimenter.

Ved nedbrydning og genudfældning af mineraler i forvitringszonen fås forvitringsdannelser som fx kaolin.

Ved omkrystallisation af andre bjergarter pga. temperatur- og trykpåvirkning (metamorfose) fås metamorfe bjergarter som fx gnejs.

Alger og bakterier udfælder mineraler fra overfladevand under dannelse af fx algerev og sulfidmineraliseringer, mens muslinger og andre organismer danner mineraler i deres hårde dele og fx kan bygge koralrev.

Mange mineraler danner grundlag for udvinding af metaller, industrimineraler, gødningsstoffer, smykker osv.

Mineralforekomster (mineraliseringer, malmforekomster) er geologiske dannelser, der vil kunne danne grundlag for brydning af et eller flere mineraler. Der skelnes mellem forekomster dannet syngenetisk, dvs. sammen med de bjergarter, de findes i, og epigenetisk, dvs. dannet senere end de bjergarter, de findes i. Mineralforekomster dannes ved alle typer af geologiske processer: Magmatiske mineralforekomster kan være lag og linser af nikkel-kobber-platin-malm i basiske bjergarter, spredte (disseminerede) korn af diamant i kimberlit og af cassiterit (tinsten) i granit. Pegmatitter er linser og årer med bl.a. feldspat, glimmer, beryl, lithiummineraler m.m. Kontaktmetasomatiske forekomster er fx jern- og kobbermalme dannet i zoner (aureoler) omkring granitintrusioner.

Hydrotermale forekomster er mineraludfældninger i sprækker og hulrum og imprægnations- og replaceringsdannelser med galena (blyglans), sphalerit (zinkblende), fluorit (flusspat), baryt (tungspat) m.m., stokværksforekomster som porfyrforekomster af kobber og molybdæn, oceanbundens sulfidmalme, der er afsat af gasudstrømninger omkring black smokers og danner Kurokomalm med kobber, bly, zink m.m.

Sedimentære forekomster inddeles i mekaniske, fx tungsand (placers), og kemiske som fx båndet jernmalm (BIF), minettemalm, fosforit og stensalt.

Residuale forekomster eller forvitringsdannelser er fx kaolin, bauxit og laterit.

Metamorfe forekomster er fx grafit, asbest og talk.