Forestil dig, at du er udenfor og finder et mineral. Du ønsker at identificere det, men du er ikke sikker på, hvordan. Det er helt i orden! Minerologer bruger en række fysiske og optiske egenskaber til at hjælpe med at identificere mineraler uden hjælp fra særligt udstyr. Disse egenskaber omfatter mineralets farve, krystalform, hårdhed, kløvning (den måde, et mineral går i stykker på), striber, glans, magnetisme, evne til at transmittere lys og specifik tyngde.
Fysiske egenskaber
Krystalform
Krystalform henviser til den fælles eller karakteristiske form af et minerals krystal eller aggregat af krystaller, der er afgrænset af et sæt flade flader, som er relateret til hinanden ved symmetri. Nogle mineraler viser genkendelige former som f.eks. terninger eller ottekanter, der er nyttige ved mineralidentifikation. For eksempel danner granater ofte dodekaeder (12-sidet). De fleste mineraler har kun én fælles form, men der er et par stykker, der kan udvikle sig til flere former. Galena findes almindeligvis som en terning, men den kan også danne en oktaedrisk form.
Granat viser dodekaederkrystalform.
To prøver af galæner – den ene viser den kubiske form (6-sidet) og den anden viser den oktaedriske form (8-sidet)
Den følgende tabel opregner nogle af de mest almindelige krystalformer.
Pyramider (5 sider) |
Svovl |
Kube (6 sider) |
Galena |
Rhomboeder (6 sider) |
Rhodochrosit – Specimen er fra den nationale mineralsamling på National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Rhodochrosit-NMNH_147520 https://geogallery.si.edu |
Oktaeder (8 sider) |
fluorit |
Dodekaeder (12 sider) |
fluorit |
Dodekaeder (12 sider) |
Garnet |
Krystalvane
Tendensen hos et mineral til gentagne gange at vokse i karakteristiske former kaldes en krystalvane. I modsætning til krystalformer er krystalvaner ikke bundet af krystalflader eller symmetri. Et minerals krystalvane kan bruges til at skelne mineraler fra hinanden. Forholdene og kemien i det miljø, som et mineral er dannet i, kan have indflydelse på, hvilken habitus der udvikles. Nogle mineraler, som f.eks. pyrit, kan dannes i flere forskellige krystalvaner, herunder kubisk (en form og en vane) eller strålende.
Krystalvane | Beskrivelse | Billede af mineral | |
Massiv | Mineralet mangler krystalflader |
Svovl |
|
Granulært | krystalkornene er omtrent lige store; kornene varierer i størrelse fra ca. 2 til 10 mm |
Pallasit-meteorit |
|
Lamellar | opbygget af lag |
Molybdenit |
|
Glimmeragtigt | også kendt som bladet; krystaller, der danner en bladlignende eller lagdelt struktur; kan ofte deles i tynde plader |
Glimmer |
|
Bladede | langstrakte krystaller, der er længere end brede, og deres bredde er større end deres dybde; ligner et lige sværd eller en kniv |
Stibnit |
|
Fibret | forekommer som meget fine fiber-lignende krystaller |
Aktinolit |
|
Radierende | aggregater af krystaller vokser udad fra en centrale punkt |
Thomsonit |
|
Oolitisk | krystallinske aggregater, der er afrundede og mindre end fire millimeter i størrelse |
Ooider |
|
Båndede | mineraler, der har smalle lag eller bånd af forskellig farve og/eller tekstur |
Agate Banded |
|
Botryoidal | også kaldet kugleformet eller mammelformet; krystalaggregater, der har en kugleformet eller afrundet form |
Hematit |
|
Kolumnar | lange prismer med tilstrækkelig bredde til, at betegnelsen akikulær (nåle-lignende) ikke er gældende |
Gips |
|
Geodisk | Klynger af mineral danner en afrundet masse ved krystalisering på indervæggene af et hulrum |
Amethyst geode (katedral) |
|
Rosette | klumper af tabulære krystaller i et radialt arrangement, der ligner en rose eller blomst |
Baritroser |
Hårdhed
Mohs-skalaen for mineralhårdhed er baseret på, hvor svært det er at ridse et minerals overflade. Skalaen blev først skabt i 1812 af den tyske geolog og mineralog Friedrich Mohs, og den har 10 niveauer og bruges til at sammenligne hårdheden af forskellige materialer eller mineraler for at se, hvilket materiale eller mineral der ridser det andet. Talk er f.eks. mest almindeligt anvendt til Mohs hårdhed 1, og diamant, som er det hårdeste mineral på Jorden, anvendes til Mohs hårdhed 10. Tabellen nedenfor illustrerer et mineral på hvert hårdhedsniveau og nogle almindelige materialer, der også kan bruges til at teste mineralers hårdhed.
Skala nummer | Mineralnavn | Mineralfoto | Fælles objekt | |
10 | Diamant | |||
9 | Korund | |||
8 | Topas |
Murerboremaskine (8.5) |
||
7 | Kvarts | |||
6 | Orthoklas |
Stiksøm af stål (6.5) |
||
5 | Apatit |
Kniv/glasplade (5.5) |
||
4 | Fluorit | |||
3 | Calcit |
Kobberpenne (3.5) |
||
2 | Gypsum |
Fingernegl (2.5) |
||
1 | Talc |
Tabel, der viser Mohs-skalaen for mineralhårdhed. Billederne af prøverne af diamant, korund, topas og orthoklas stammer fra den nationale mineralsamling i National Museum of Natural History, Smithsonian Institute. https://geogallery.si.edu
Spaltning
Når mineraler går i stykker, har de en tendens til at gå i stykker på en bestemt måde. Dette kaldes spaltning. Spaltning sker i planer, der afhænger af mineralets krystalstruktur, og hvor mineralet har svage bindinger, der holder atomerne sammen. Mineraler har en tendens til at gå i stykker på disse svage punkter. Et mineral kan have flere spaltningsplaner. Når du ser på et mineral, er formen normalt defineret af kløvningsplanerne. Nogle gange går enkelte krystaller i stykker eller danner ikke veldefinerede krystaller, hvilket gør det svært at se et minerals kløvningsplaner.
Glimmer har ét kløvningsplan, som kaldes basal kløvning. Når mineralet er spaltet, kan mineralets kløvningsplaner “skrælles” fra hinanden, ligesom siderne i en bog. Galena danner oftest kubisk kløvning. Hvis man knækker en terning af galena, vil den blive brudt i mindre og mindre terninger. Ligesom kubisk kløvning kan mineraler som calcit, der har rhomboedrisk kløvning, bryde i mindre rhomboedriske krystaller, der, som navnet antyder, ligner en rhombe.
Illustration af flere almindelige mineralkløvningsmønstre. Denne tabel viser definitioner af de forskellige kløvningsmønstre, formen af mineralet med et givet kløvningsmønster samt diagrammer og fotografier til eksempel. Billedet er ændret fra et billede, der er ejet af Pearson Prentice Hall, Inc, 2006.
Spaltning
Nogle mineraler har kemiske bindinger, der er omtrent ens i alle retninger og har ikke et forudsigeligt svaghedspunkt. Når et mineral ikke bryder langs et kløvningsplan, kaldes det en fraktur. Når et mineral knækker, resulterer de fleste i ujævne overflader, der beskrives som et uregelmæssigt brud.
Obsidian (en kvartsvariant) med kegleformet brud – en diagnostisk fysisk egenskab ved kvarts. Kilde: https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/
Visse mineraler, såsom kvarts, bryder i glatte, buede overflader, der ligner glasskår. Dette brudmønster kaldes et konchoidalbrud.
Mineraler kan også briste i andre mønstre, herunder fibrøst, splinterformet eller hakket. Fibrøst og splinteragtigt brud ligner den måde, som træ går i stykker på. Hackly-brud ligner takkede brud med skarpe kanter.
Chrysotil udviser fibrøs habitus. Eksemplaret er fra den nationale mineralsamling på National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Chrysotile-NMNH_107854. https://geogallery.si.edu
Sølv, der udviser hakkede brud.
Streak
Når et mineral skal bestemmes, kan man bruge dets “streak” som hjælp til identifikation. En stribe er farven på det pulveriserede mineral, som bliver efterladt på en uglaseret porcelænsplade. Denne plade kaldes også en stribeplade. Stribepladen har en hårdhed på 7 på Mohs hårdhedsskala, så ethvert mineral med en hårdhed højere end 7 vil ikke efterlade en stribe, f.eks. korund med en hårdhed på 9. I stedet vil det efterlade en hvid pulverform, hvor det har ridset pladen. Når mineralet har en lavere hårdhed, kan striben bruges til at identificere det. Mineralets farve er ikke altid den samme som stribenes farve. For mineraler som kvarts, der kan have mange forskellige farver, forbliver farven på striben derfor den samme.
- Mineraler med en metallisk glans har tendens til at have en mørk stribe. Mineraler med en ikke-metallisk glans har tendens til at have en lys stribe.
- Hæmatit har en rød stribe
Hæmatit giver en rød stribe, når den testes på en stregplade.
Magnetisme
De fleste mineraler tiltrækkes ikke af en magnet. Derfor er magnetisme en nyttig egenskab til identifikation af mineraler, fordi der kun findes få magnetiske mineraler. Mineraler, der ikke er magnetiske, betegnes som diamagnetiske mineraler. Alternativt kaldes de få mineraler, der er magnetiske, paramagnetiske mineraler. De mest magnetisk aktive mineraler er ferromagnetiske, f.eks. magnetit (bestående af jern og ilt; Fe3O4.)
Magnetit med jernspåner og søm tiltrukket af den.
Magnetit med synlig krystalhabitus.
Ferromagnetiske mineraler er vigtige for forståelsen af Jordens magnetfelt. Disse mineraler registrerer retningen af Jordens magnetfelt og hjælper derfor geofysikere med at rekonstruere bevægelsen af Jordens tektoniske plader (stykker af jordskorpen og kappen). Geokronologi, som anvender ferromagnetiske mineraler til at måle, hvordan Jordens magnetfelt har ændret sig gennem tiden, er studiet af bjergarters og geologiske begivenheders alder.
Effervescens
Når fortyndet saltsyre påføres overfladen af nogle mineraler, bobler mineralet eller sprudler. Denne reaktion er karakteristisk for mineraler, der indeholder karbonat (CO3). Mængden af sprudling afhænger af, hvor opløselige mineralerne er. For eksempel sprudler calcit (CaCO3) mere end dolomit (CaMg(CO3)2).
Den kemiske reaktion, der finder sted:
-
- CaCO3 + 2HCl → Ca2+ + H2O + 2Cl + CO2 (gas)
- Når calciumcarbonat og saltsyre reagerer, dannes der vand og kuldioxid (gas). Når kuldioxiden frigives, bobler den gennem vandet og den resterende saltsyre på mineralet.
Video, der demonstrerer syreprøven for calcit og dolomit. Crediteret til RockTumbler.com på YouTube.
Video, der demonstrerer syretesten for calcit og dolomit.
Optiske egenskaber
Farve
Når man identificerer mineraler, er det vigtigt ikke udelukkende at stole på farven, da den ofte er variabel. Farve kan være misvisende for mineraler som kvarts og calcit. Urenheder i kvarts kan give den en række forskellige nuancer, herunder lilla (ametyst), gul (citrin) og sort (røgkvarts). Guld har en karakteristisk farve, men pyrit, også kendt som “Fool’s Gold”, deler en lignende farve. For at identificere mellem de to er det nødvendigt med andre optiske og fysiske egenskaber ved mineralerne.
Guld. Prøven er fra den nationale mineralsamling på National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Gold-NMNH_145644. https://geogallery.si.edu
Naturlig svovl – For indfødte grundstoffer er mineralets farve grundstoffets farve.
Luster
Luster er udseendet af lys, der reflekteres fra overfladen af et mineral. Der findes to typer af glans: metallisk og ikke-metallisk glans.
Metalsk er glansen af poleret metal – f.eks. udseendet af stål, kobber og guld. Denne glans reflekterer lys ligesom metaller og er uigennemsigtig for transmitteret lys.
Jernmeteorit – Skåret og poleret meteorit, der viser et kryds og tværs mønster lavet af de forskellige metaller indeni.
Nonmetallisk glans vises af mange mineraler, der transmitterer lys. Udseendet af ikke-metallisk glans varierer fra en højt poleret glasoverflade til et mat jordlignende udseende. F.eks. har feldspat en ikke-metallisk glans, der er kedelig og jordagtig. De fleste mineraler har en ikke-metallisk glans og beskrives almindeligvis med adjektiver som glasagtig, glasagtig, mat, jordagtig, perlemorsagtig eller silkeagtig. I ikke-metalliske mineraler skyldes glans ofte bruddet af kemiske bindinger langs spaltningsplanerne.
-
- Glasagtig glans
Kvarts
-
- Glasagtig glans
Obsidian (en variant af kvarts) med konchoidal brud – en diagnostisk fysisk egenskab for kvarts. Kilde: https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/
- Dump glans
Orthoklas
- Perlemorsglans
Glimmer
- Silkeagtig glans
Gips
- Glasagtig glans
Evne til at transmittere lys
Hold et klart glasbæger og, læg mærke til, hvordan lyset passerer igennem den. Det lys, der passerer gennem glasset, kan beskrives som uigennemsigtigt, gennemsigtigt eller gennemskinneligt. Et minerals evne til at transmittere lys bruges almindeligvis i forbindelse med identifikationsprocessen af mineraler som kvarts. Uigennemsigtige mineraler lader ikke lyset passere. Gennemskinnelige mineraler lader noget lys igennem, men ikke et klart billede. Når både lys og et billede kan transmitteres gennem mineralet, betegnes det som gennemsigtigt. En stor prøve af muscovit ser ved første øjekast uigennemsigtig ud, men når lagene adskilles langs spaltningsplanerne, er de enkelte lag gennemsigtige.
Transparent:
Transparent:
Opaque:
Dobbeltrefraktion
Når lys passerer gennem et transparent mineral, går det ikke altid igennem som en enkelt stråle. Visse mineraler, som f.eks. calcit, vil dele almindeligt, upolariseret lys i to stråler. Når et stykke calcit placeres over trykt tekst, vil disse opdelte lysstråler få teksten til at fremstå to gange. Se videoen nedenfor for at se en demonstration af optisk calcit, og hvad der sker, når lyset polariseres af et filter.
Krediteret til AZ Geology på YouTube.com
Fluorescens og fosforescens
Mineraler, såsom gips,når de belyses med ultraviolet (UV) lys, røntgenstråler og/eller elektronstråler, ser ud til at gløde i levende farver, som ikke er til stede, når mineralet betragtes med almindeligt lys. F.eks. kan calcit, der ser hvidt ud i synligt lys, fluorescere i en række forskellige farver som f.eks. rød, blå, pink, grøn og orange. Fluorescensfarven påvirkes af sporstoffer i mineralet.
Rock indeholdende willemite og calciti synligt lys.
Rock indeholdende willemite og calcit i ultraviolet lys. Willemit er det grønne mineral, og calcit er et orange mineral.
Mineraler, såsom fluorit, kan fortsætte med at gløde, efter at det indledende aktiverende UV-lys er fjernet. Forekomsten af lys, der udsendes fra et mineral, efter at UV-lyset er fjernet, kaldes fosforescens. Se Sternbergmuseets video for at lære mere om, hvordan og hvorfor mineraler lyser, når de belyses med UV-lys.
I afsnittet Lessons with Ptara vises fluorescerende og fosforescerende mineraler. Følg med Mrs. Darrah og Spinosaurus Penny, når de forklarer, hvordan og hvorfor mineraler lyser. Crediteret til Sternberg Museum på YouTube.