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Kapitel 13:
13.1 Der Mineralbegriff13.2 Mineralbestimmung nach
äußeren Kennzeichen
Mineralbestimmung nach äußeren Kennzeichen
Was ist ein Mineral ?Etymologie: lat. „mina“ - Schacht
„minare“ - Bergbau„minera“ - Erzstufe
Ein Mineral ist ein stofflich (d.h. chemisch und strukturell) homogener, natürlicher Bestandteil der Gesteine.
Der Mineralbegriff - Begriffshygiene
Problemfälle:• Minerale sind Festkörper ?
• aber: Quecksilber, CO2, Wasser• Minerale sind irdisch ?
• aber: Taenit (Fe, Ni, Co), Moissanit SiC• Minerale sind kristallin ?
• aber: Lechatelierit SiO2 , Opal• Minerale sind anorganisch ?
• aber: Whewellit Ca[C2O4]•H2O
Mineralbestimmung
Mikroskopische Eigenschaften <-> makroskopische Eigenschaften
z.B. Anordnung der Atome z.B. Mineralfarbe
Untersuchungsmethodenu.a. Röntgenbeugung „Feldmethoden“
Mikroskopie chem. Analyse Mineralbestimmung
nach äußeren Kennzeichen
nach äußeren Kennzeichen
Mineralbestimmung
Härte
Magnetische Eigenschaften
Spaltbarkeit Dichte
Tracht undHabitus
OptischeEigenschaften
nach äußeren Kennzeichen
Härte
Ritzhärte Mohssche Härteskala nach Mohs (1822)Sklerometrie
Eindruckhärte Mikrohärte nach Vickers mit Diamantpyramide
Mikrohärte nach Knoopmit rhombisch-pyramidalem Eindruck
Mikrohärte nach Brinellmit Kugel-Eindruck
Schleifhärte nach Rosival (1896)u.a.
Nur die Ritzhärte ist eine Feldmethode !
nach äußeren Kennzeichen
Härte
Mohssche Härteskala nach Mohs (1822) - Ritzhärte
Härtegrad Standardmineral1 Talk2 Gips (Halit)3 Calcit4 Fluorit5 Apatit6 Orthoklas7 Quarz -->„Halbedelsteine“, Schmucksteine8 Topas --> Edelsteine (Gemmologie)9 Korund10 Diamant
nach äußeren Kennzeichen
Vergleich der HärteskalenMohs-Härte Standardmineral Vickershärte HV (Pyramide)1 Talk 32 Gips (Halit) 53 Calcit 134 Fluorit 205 Apatit 606 Orthoklas 807 Quarz 1108 Topas 1509 Korund 21010 Diamant 800
Weitere Härteverfahren
Brinell - Kugel bis 200HB=200HV
Rockwell - Kegel, Tiefe der Eindrücke
Universalhärte (GPa)
Mikrohärte - Lastabhängigkeit!
Härtenach äußeren Kennzeichen
„Massen“dichte d = m/V in Kg/m3 oder g/cm3
Methoden:Hydrostatische Wägung d = (m df )/ (m-mi)
Feldmethode: Mohr-Westphalsche-Waage
Pyknometrie
Schwebemethode u.a. Clerici-Lösung bis d=4200 kg/m3
m- und V-Messung streng geometrische Probekörper oderFlüssigkeitsverdrängung
Die Röntgendichte dient als Vergleich !
Härtenach äußeren Kennzeichen
Dichtewerte (in g/cm3):
- metallische Minerale haben meist eine Dichte zwischen 8 und 22
- Erzminerale (Sulfide, Oxide)haben meist eine Dichte zwischen 4 und 8
- gesteinsbildende Minerale (Silikate)haben meist eine Dichte zwischen 2 und 4
Dichtenach äußeren Kennzeichen
Magnetische Eigenschaften
Magnetische Suszeptibilität ƒ : M = µ0 ƒ H (Tensorcharakter !) Ursache liegt in der Orientierung der Elektronenspins.
Magnetischer Charakter Mineral Suszeptibilität (in 10-6)
ferromagnetisch Magnetit 50 000 --> geomagnetische (Permanentmagnete) Pyrrhotin 5 000 Prospektionparamagnetisch Ilmenit 200
(Anziehung) Almandin 100Biotit 50Muskovit 5
diamagnetisch Fluorit - 0,3(Abstoßung) Quarz, Calcit - 0,4
nach äußeren Kennzeichen
Optische Eigenschaften
Optische Eigenschaften: TransparenzGlanzFarbeLumineszenzStrichDoppelbrechungu.a. (s. mikroskopische Analyse, Polarisationsmikroskopie)
nach äußeren Kennzeichen
Transparenz:- durchsichtig: Bergkristall
- halbdurchsichtig: Glimmer, Smaragd
- durchscheinend: dunkle Zinkblende
- opak: Galenit (u.v.a. Erze)
Optische Eigenschaftennach äußeren Kennzeichen
Glanz:- Glasglanz: Quarz
- Diamantglanz: Diamant
- Metallglanz: Pyrit
- weitere Bezeichnungen: Fettglanz, Seidenglanz
Anlauffarben:- Oberflächeninterferenzen: Buntkupferkies
(Bornit)Schiller:
- Opaleszieren, Labradorisieren, Aventurisieren, ...
n, R
Optische Eigenschaftennach äußeren Kennzeichen
Mineralfarbe:- Eigenfarbe (Idiochromasie),
d.h. selektive Absorption bzw. Reflexionhat verschiedene Ursachen (z.B. Farbzentren, Dotierung)
- Fremdfarbe (Allochromasie)durch Einschlüsse(z.B. Hämatitschüppchen in Halit u. Orthoklas)
Optische Eigenschaftennach äußeren Kennzeichen
Typische Mineralfarben:
Azurit - blauMalachit - grünGold - goldgelbChalkopyrit - messinggelbLimonit - ocker, gelbbraunCinnabarit - rotAmethyst - violettMagnetit - eisenschwarzMolybdänit - bleigrauArsenopyrit - zinnweiß
Optische Eigenschaftennach äußeren Kennzeichen
Lumineszenz:
- Fluoreszenz: Leuchten nur während der Anregung- Phosphoreszenz:Leuchten auch nach der Anregung
- nach der Anregungsart unterscheidet man:
- Photolumineszenz: Fluorit (Fl.), Calcit (Ph.)- Radiolumineszenz: Halit- Thermolumineszenz: Diamant- Tribolumineszenz: Sphalerit
Optische Eigenschaftennach äußeren Kennzeichen
Pleochroismus:
Anisotropie der Dispersion der Absorption
Beispiel: Turmalin mit Biotit
Optische Eigenschaftennach äußeren Kennzeichen
Die für ein Mineral typische Strichfarbe entsteht durch Reiben auf einer unglasierten Porzellanplatte.
Farblose Minerale haben wegen der Lichtstreuung einen weißen Strich.Kleinste Teile zerriebener opaker Minerale können farbig durchscheinend werden.
Beispiele:Hämatit - rot Magnetit - schwarzIlmenit - schwarzbraunSchwefel - weiß
Optische Eigenschaftennach äußeren Kennzeichen
Tracht und Habitus
Die Tracht eines Kristalls ist die Menge aller an einem Kristall auftretenden Kristallformen.
Gleiche Tracht - aber verschiedener Habitus
Angabe derKristallformenin geschweiftenKlammern: {hkl}
nach äußeren Kennzeichen
Unter Habitus versteht man das relative Größenverhältnis der Flächen an einem Kristall.
Man unterscheidet 3 Grundtypen:isometrisch planar (taflig) prismatisch (nadlig)
Üblich sind Bezeichnungen wie: dicktafelig, kurzsäulig, körnig, würfelig, radialfaserig, rhomboedrisch-pseudowürflig, ...
Tracht und Habitusnach äußeren Kennzeichen
WichtigeKristallformen:Prismen undPyramiden
Grundflächen von Prismen bzw. Pyramiden :a) rhombisches oder monoklines Prisma bzw. rhombische Pyramideb) Rechtecksäule bzw. Rechteckpyramide bilden keine Formc) trigonales Prisma bzw. trigonale Pyramided) ditrigonales Prisma bzw. ditrigonale Pyramidee) tetragonales Prisma bzw. tetragonale Pyramidef) ditetragonales Prisma bzw. ditetragonale Pyramideg) hexagonales Prisma bzw. hexagonale Pyramideh) dihexagonales Prisma bzw. dihexagonale Pyramide
a b c d
e f g h
Tracht und Habitusnach äußeren Kennzeichen
Galenitkristallenach äußeren Kennzeichen
Unter Habitus versteht man das relative Größenverhältnis der Flächen an einem Kristall.
Man unterscheidet 3 Grundtypen:isometrisch planar (taflig) prismatisch (nadlig)
Beispiel:prismatischer Sanidin
Beispiel:isometrischer Granat
Tracht und Habitusnach äußeren Kennzeichen
Man unterscheidet 3 Grundtypen von Kornformen:idiomorph hypidiomorph xenomorph
Beispiel:idiomorpher Granat
Beispiel:hypidiomorpher Olivin
Tracht und Habitusnach äußeren Kennzeichen
SpaltbarkeitViele Minerale lassen sich durch äußere Krafteinwirkung so zerteilen, daß die Begrenzungsflächen der Mineralteile glatt und eben sind: Spaltbarkeit
Spaltbarkeit erfolgt entlang dichtbesetzter Ebenen.
Manche Minerale zeigen keine Spaltbarkeit. Bei mechanischer Belastung tritt dann Bruch auf (z.B. muschliger Bruch beim Quarz).
nach äußeren Kennzeichen
Spaltbarkeit
Zeichen: # (z.B. # {111} beim Fluorit)
Spaltbarkeitsgrade sind nicht exakt meßbar.
Man unterscheidet:
s - schlechtd - deutlichg - gutv - vollkommenvv - „very vollkommen“
nach äußeren Kennzeichen
SpaltbarkeitSpaltbarkeitswinkel sind oft mineraltypisch.
Amphibol senkr. [001] Pyroxen senkr. [001]Spaltwinkel: 124° Spaltwinkel: 88°
nach äußeren Kennzeichen
Spaltbarkeit
Spaltbarkeitswinkel sind oft mineraltypisch.
Amphibol senkr. [001]Spaltwinkel: 124°
nach äußeren Kennzeichen