Mineralien

Kein Gestein ist aus homogenem (chemisch völlig gleich zusammengesetztem) Material aufgebaut. Betrachtet man die Gesteine genauer, wird deutlich, dass sie aus vielen Bestandteilen bestehen, die sich voneinander unterscheiden und bestimmte Kristallformen ausgebildet haben. Diese Bestandteile sind die Mineralien. Wenn von Mineralien die Rede ist, geht es oft nur um die für die Wirtschaft wichtigen Mineralien der Erze und anderer Grundstoffe (Keramik, Zement) oder um Edelsteine. In Wirklichkeit stellen sie aber bloß einen winzigen Ausschnitt aus der Fülle der Mineralien dar. Die Mehrzahl der Mineralien gehört zur Gruppe der die Erdkruste aufbauenden gesteinsbildenden Silicatmineralien. Das Sammeln von Mineralien aus dieser überaus vielfältigen Klasse ist ein verbreitetes Hobby. Mineralien – Bestandteile der Gesteine
Mineralien werden definiert als natürlich vorkommende, in der Regel kristalline Festkörper, die aus einem oder mehreren Elementen bestehen, nichtkristallin, also amorph, sind nur wenige, z. B. der Opal. Die meisten Mineralien besitzen einheitlichen physikalisch-chemischen Charakter. Ausnahmen davon sind die Olivine und Pyroxene, deren Magnesium-Eisen-Verhältnis unterschiedliche Werte aufweisen kann. Die Konzentrationsverhältnisse der chemischen Elemente der Erde spiegeln sich in der chemischen Zusammensetzung der Mineralien wider. Das Element Sauerstoff kommt in der Natur am häufigsten vor – dementsprechend enthalten die meisten Mineralien Sauerstoff. Hämatit (Eisenglanz) z. B. ist ein Eisenoxid. Silicium, nach dem Sauerstoff das wichtigste Element, spielt in der Verbindung Siliciumdioxid beim Entstehen der Mineralien eine große Rolle. Zusammen mit anderen Elementen baut es die Gruppe der Silicatmineralien auf, als Quarz kommt es in reiner Form vor. Olivin, ein gewöhnliches Silicatmineral, tritt in magmatischen Gesteinen auf, die keinen Quarz enthalten, es besteht aus Siliciumdioxid und unterschiedlichen Mengen von Eisen und Magnesium. Andere Mineralgruppen haben als Kennzeichen Schwefel in ihr Kristallgitter eingebaut, so Anhydrit, Gips und Bleiglanz, oder aber Carbonate, wie Kalkspat und Malachit. Gelegentlich treten Mineralien gediegen auf (reines Kupfer, Gold). Viele Mineralien kristallisieren aus Magma. Dieses besitzt anfangs eine gleichmäßige chemische Zusammensetzung, die sich im Lauf der Kristallisation der Mineralien jedoch deutlich verändert. Die aus einem Magma entstandenen Gesteine können also verschiedenen Chemismus und Mineralbestand aufweisen, wenn sie nicht zur selben Zeit auskristallisierten. Die Entstehung der Mineralien
Olivine haben einen sehr hohen Schmelzpunkt und kristallisieren deshalb als erste aus dem sich abkühlenden Magma aus. Die Olivinkristalle sinken dann auf den Boden der Magmakammer, zurück bleibt ein an Magnesium und Eisen verarmtes Magma. Die Bildung von Feldspäten, die sich aus den Elementen Natrium, Calcium, Kalium und Aluminium jeweils in Verbindung mit Siliciumdioxid aufbauen, sind ein weiterer Grund für die Veränderung des Magmenchemismus. Einige Mineralien entstehen im sedimentären Milieu. So können bei der Eindunstung seichter Meeresbecken Mineralien wie Halit (Steinsalz, chemisch Natriumchlorid) und Gips (wasserhaltiges Calciumsulfat) ausfällen. Geraten Gesteine in größere Erdtiefe, unterliegen sie der Gesteinsmetamorphose. Durch die erhöhten Temperatur- und Druckbedingungen sind hier die Mineralien der Gesteine nicht mehr stabil, sondern wandeln sich in neue Mineralien um. Disthen, ein Aluminiumsilicat, tritt in metamorphen Schiefern auf, die unter hohem Druck gebildet wurden, wogegen der chemisch gleiche Andalusit bei geringer Temperatur und niedrigem Druck entsteht. Schließlich können Mineralien auch durch metasomatische Vorgänge gebildet werden. Ursache dafür sind meist heiße wässrige Lösungen, die von Magmakörpern kommen und gelöste Verbindungen transportieren. Aus diesen Lösungen kristallisieren viele Mineralien aus, beispielsweise Quarz, der sowohl metasomatisch als auch durch Kristallisation aus schmelzflüssigem Magma entstehen kann. Das Bestimmen von Mineralien
Mineralien können selbst vom Laien auf verschiedenste Weise erkannt und bestimmt werden. Das sicherste Erkennungsmerkmal ist die Kristallform, wenngleich sie oft nicht gut ausgebildet ist, da die Nachbarkristalle die idiomorphe (eigengestaltige) Form verhinderten. Weitere Erkennungsmerkmale sind der Bruch und die Spaltbarkeit der Mineralien, die auf Gittereigenschaften zurückgehen. Die Härte eines Minerals ist vielfach ein sicheres Bestimmungsmittel, sie kann durch »Ritzen« von Vergleichsmineralien, deren Härte bekannt ist, ermittelt werden. Die Farbe hingegen ist weniger aussagekräftig, da schon kleine Verunreinigungen zu weitreichenden Farbveränderungen führen können. Im Gegensatz zur Eigenfarbe ist der sogenannte Strich eines Minerals wiederum zu seiner Bestimmung verwendbar. Dabei wird mit dem Mineral an einer weißen Porzellanplatte entlanggestrichen – zurück bleibt sein Abrieb, dessen Farbe charakteristisch ist. Der Glanz eines Minerals hängt davon ab, wie das Licht von der Mineraloberfläche reflektiert wird. So besitzt Quarz Glasglanz, während die Glimmer eher Perlen- oder metallischen Glanz aufweisen. Alle diese Unterscheidungsmerkmale können schon im Gelände zu Rat gezogen werden, um erste Mineralbestimmungen zu treffen. Die genaue Analyse des Mineral- und Stoffbestandes muss dann im Labor durchgeführt werden.  
Unter Pseudomorphose versteht man die Verdrängung eines Minerals durch ein anderes, wobei das neu entstandene Mineral die Kristallform des alten beibehält, ohne dessen innere Symmetrie und Gitter zu besitzen. Der hier dargestellte Quarz [C] bildet die Pseudomorphose eines Fluoritkristalls [A], den er verdrängt hat [B]. Normalerweise hat Quarz ein sechsseitiges Prisma, hier zeigt er jedoch die achtseitige (oktaedrische) Form des Fluorits.  
Mineralien unterschiedlicher Zusammensetzung können dennoch die gleichen Kristallgitter besitzen und deshalb unter normalen Bedingungen äußerlich übereinstimmen. Dieses Phänomen nennt man Isomorphie. So sind Kalkspat [A] und Natronsalpeter [B] isomorph. Da die Ionenradien isomorpher Mineralien oft sehr ähnlich sind, können sich die betreffenden Ionen in den Kristallstrukturen gegenseitig vertreten, sofern sie sich chemisch ähneln und gleiche Wertigkeiten (elektrische Ladungen) haben.  
In verschiedenen Kristallklassen zugleich auftretende Mineralien nennt man polymorph. Die chemisch gleichen Mineralien kristallisieren in verschiedenen Modifikationen. Die Art des grundlegenden Kristallgitters hängt dabei vom Druck und von der Temperatur während der Entstehung ab. Disthen, Sillimanit und Andalusit sind drei derartige Modifikationen ein und derselben chemischen Verbindung (AI2Si05), ihre Entstehung beruht auf unterschiedlichen Drücken und Temperaturen bei der Metamorphose.

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Info 23.11.2017 19:16
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