Stell dir vor, du bist draußen und findest ein Mineral. Du möchtest es bestimmen, bist dir aber nicht sicher, wie. Das ist nicht schlimm! Mineralogen nutzen eine Reihe physikalischer und optischer Eigenschaften, um Mineralien ohne spezielle Ausrüstung zu identifizieren. Zu diesen Eigenschaften gehören die Farbe des Minerals, die Kristallform, die Härte, die Spaltung (die Art und Weise, wie ein Mineral bricht), die Streifung, der Glanz, der Magnetismus, die Fähigkeit, Licht durchzulassen, und das spezifische Gewicht.
Physikalische Eigenschaften
Kristallform
Die Kristallform bezieht sich auf die gemeinsame oder charakteristische Form des Kristalls eines Minerals oder eines Aggregats von Kristallen, die durch eine Reihe von flachen Flächen begrenzt werden, die durch Symmetrie miteinander verbunden sind. Einige Mineralien weisen erkennbare Formen wie Würfel oder Achtecke auf, die bei der Mineralidentifizierung hilfreich sind. Granate zum Beispiel bilden oft Dodekaeder (12-Seiten). Die meisten Minerale haben nur eine gemeinsame Form, aber es gibt auch einige, die mehrere Formen annehmen können. Bleiglanz wird häufig als Würfel gefunden, kann aber auch eine oktaedrische Form annehmen.
Granat mit dodekaedrischer Kristallform.
Zwei Proben von Bleiglanz – eine zeigt die kubische Form (6-seitig) und eine die oktaedrische Form (8-seitig)
In der folgenden Tabelle sind einige der häufigsten Kristallformen aufgeführt.
| Pyramidale (5 Seiten) |
Schwefel |
| Würfel (6 Seiten) |
Galena |
| Rhomboeder (6 Seiten) |
Rhodochrosit – Das Exemplar stammt aus der National Mineral Collection im National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Rhodochrosit-NMNH_147520 https://geogallery.si.edu |
| Oktaeder (8 Seiten) |
Fluorit |
| Dodekaeder (12 Seiten) |
Granat |
Kristallhabit
Die Tendenz eines Minerals, wiederholt charakteristische Formen anzunehmen, wird als Kristallhabit bezeichnet. Im Gegensatz zu den Kristallformen ist der Kristallhabitus nicht durch Kristallflächen oder Symmetrie gebunden. Die Kristallhabitus eines Minerals kann zur Unterscheidung von Mineralen verwendet werden. Die Bedingungen und die Chemie der Umgebung, in der sich ein Mineral gebildet hat, können Einfluss darauf haben, welche Form sich entwickelt. Einige Minerale, wie Pyrit, können sich in mehreren Kristallhabitus bilden, darunter kubisch (eine Form und ein Habitus) oder strahlig.
| Kristallhabitus | Beschreibung | Bild des Minerals |
| Massiv | Mineral fehlt Kristallflächen |
Schwefel |
| Granular | Kristallkörner sind ungefähr gleich groß; Die Größe der Körner reicht von etwa 2 bis 10 mm |
Pallasit-Meteorit |
| Lamellar | aus Schichten aufgebaut |
Molybdänit |
| Micaceous | auch bekannt als foliated; Kristalle, die eine blattförmige oder geschichtete Struktur bilden; können oft in dünne Blätter gespalten werden |
Glimmer |
| Blättrige | längliche Kristalle, die länger als breit sind und deren Breite größer als ihre Tiefe ist; ähneln einem geraden Schwert oder Messer |
Stibnit |
| Faserig | Vorkommen als sehr feine faser-wie Kristalle |
Actinolith |
| Ausstrahlende | Kristallansammlungen wachsen von einem zentralen Punkt |
Thomsonit |
| Oolitische | kristalline Aggregate, die abgerundet und weniger als vier Millimeter groß sind |
Oide |
| Gebänderte | Mineralien mit schmalen Schichten oder Bändern von unterschiedlicher Farbe und/oder Textur |
Agate Banded |
| Botryoidal | auch globular oder mammillar genannt; Kristallaggregate, die eine kugelige oder abgerundete Form haben |
Hämatit |
| Säulenförmig | lange Prismen, die so breit sind, dass die Bezeichnung nadelförmig (nadelförmig)(nadelförmig) nicht zutrifft |
Gips |
| Geodische | Mineralklumpen bilden eine runde Masse durch Kristallisation an den Innenwänden eines Hohlraums |
Amethystgeode (Kathedrale) |
| Rosette | Anhäufung von tafelförmigen Kristallen in einer radialen Anordnung, die einer Rose oder Blume ähnelt |
Baritrosen |
Härte
Die Mohs-Skala der Mineralhärte basiert auf der Schwierigkeit, die Oberfläche eines Minerals zu zerkratzen. Die Skala wurde 1812 von dem deutschen Geologen und Mineralogen Friedrich Mohs entwickelt. Sie umfasst 10 Stufen und wird verwendet, um die Härte verschiedener Materialien oder Mineralien zu vergleichen und festzustellen, welches Material das andere kratzt. So wird beispielsweise Talkum am häufigsten für die Mohshärte 1 verwendet, während Diamant, das härteste Mineral der Erde, für die Mohshärte 10 verwendet wird. Die folgende Tabelle zeigt ein Mineral in jedem Härtegrad und einige gängige Materialien, die ebenfalls zur Prüfung der Härte von Mineralien verwendet werden können.
| Skalennummer | Mineralname | Mineralfoto | Gebräuchliches Objekt |
| 10 | Diamant |  |
|
| 9 | Corundum |  |
|
| 8 | Topaz |  |
Mauerbohrer (8.5) |
| 7 | Quarz |  |
|
| 6 | Orthoklas |  |
Stahlnagel (6.5) |
| 5 | Apatit |  |
Messer/Glasplatte (5.5) |
| 4 | Fluorit |  |
|
| 3 | Calcit |  |
Kupferpfennig (3.5) |
| 2 | Gips | |
Fingernagel (2.5) |
| 1 | Talk |  |
Tabelle mit der Mohs-Härteskala der Mineralien. Die Probenbilder für Diamant, Korund, Topas und Orthoklas stammen aus der National Mineral Collection des National Museum of Natural History, Smithsonian Institute. https://geogallery.si.edu
Spaltung
Wenn Mineralien brechen, neigen sie dazu, auf eine bestimmte Weise zu brechen. Dies wird als Spaltung bezeichnet. Die Spaltung erfolgt in Ebenen, die von der Kristallstruktur des Minerals abhängen und in denen das Mineral schwache Bindungen aufweist, die die Atome zusammenhalten. Minerale neigen dazu, an diesen Schwachstellen zu brechen. Ein Mineral kann mehrere Spaltungsebenen haben. Wenn Sie ein Mineral betrachten, wird die Form in der Regel durch die Spaltungsebenen bestimmt. Manchmal brechen einzelne Kristalle oder bilden keine gut definierten Kristalle, so dass es schwierig ist, die Spaltungsebenen eines Minerals zu erkennen.
Glimmer hat eine Spaltungsebene, die als Basalspaltung bezeichnet wird. Bei der Spaltung können die Spaltflächen des Minerals „auseinandergeschält“ werden, wie die Seiten eines Buches. Am häufigsten bildet Bleiglanz kubische Spaltflächen. Würde man einen Würfel Bleiglanz brechen, würde er in immer kleinere Würfel zerfallen. Ähnlich wie bei der kubischen Spaltung können Minerale wie Calcit, die eine rhomboedrische Spaltung aufweisen, in kleinere Rhomboederkristalle zerbrechen, die, wie der Name schon sagt, wie ein Rhombus aussehen.
Illustration verschiedener gängiger Mineralspaltungsmuster. Diese Tabelle enthält Definitionen der verschiedenen Spaltmuster, die Form des Minerals mit einem bestimmten Spaltmuster sowie Diagramme und Fotos für Beispiele. Das Bild wurde von einem Bild im Besitz von Pearson Prentice Hall, Inc, 2006 modifiziert.
Bruch
Einige Minerale haben chemische Bindungen, die in allen Richtungen ungefähr gleich sind und keinen vorhersehbaren Schwachpunkt haben. Wenn ein Mineral nicht entlang einer Spaltungsebene bricht, nennt man es einen Bruch. Wenn ein Mineral bricht, entstehen meist unebene Oberflächen, die als unregelmäßiger Bruch bezeichnet werden.
Obsidian (eine Quarzsorte) mit muscheligem Bruch – eine diagnostische physikalische Eigenschaft von Quarz. Quelle: https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/
Einige Minerale, wie z. B. Quarz, brechen in glatten, gekrümmten Oberflächen, die an Glasscherben erinnern. Dieses Bruchmuster wird als muscheliger Bruch bezeichnet.
Minerale können auch in anderen Mustern brechen, darunter faserig, splitterig oder hackig. Faseriger und splittriger Bruch ähnelt der Art, wie Holz bricht. Hackiger Bruch sieht aus wie gezackte Brüche mit scharfen Kanten.
Chrysotil zeigt faserige Struktur. Das Exemplar stammt aus der National Mineral Collection im National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Chrysotile-NMNH_107854. https://geogallery.si.edu
Silber mit hakigem Bruch.
Streifen
Bei der Bestimmung eines Minerals kann man seinen „Streifen“ zur Hilfe nehmen. Ein Streak ist die Farbe des pulverisierten Minerals, die auf einer unglasierten Porzellanplatte zurückbleibt. Diese Platte wird auch Schlierenplatte genannt. Die Schlierenplatte hat eine Härte von 7 auf der Mohsschen Härteskala, so dass ein Mineral mit einer höheren Härte als 7 keine Schlieren hinterlässt, wie z. B. Korund mit einer Härte von 9. Stattdessen hinterlässt es eine weiße Pulverform an der Stelle, an der es die Platte zerkratzt hat. Wenn das Mineral eine geringere Härte hat, kann es anhand des Streifens identifiziert werden. Die Farbe des Minerals ist nicht immer die Farbe des Streifens. Bei Mineralien wie Quarz, die eine Vielzahl von Farben haben können, bleibt die Farbe des Streifens daher gleich.
- Mineralien mit metallischem Glanz haben meist einen dunklen Streifen. Mineralien mit einem nichtmetallischen Glanz haben eher einen hellen Streifen.
- Hämatit hat einen roten Streifen
Hämatit erzeugt einen roten Streifen, wenn er auf einer Streifplatte getestet wird.
Magnetismus
Die meisten Mineralien werden nicht von einem Magneten angezogen. Daher ist der Magnetismus eine nützliche Eigenschaft zur Identifizierung von Mineralien, da es nur wenige magnetische Mineralien gibt. Mineralien, die nicht magnetisch sind, werden als diamagnetische Mineralien bezeichnet. Die wenigen Mineralien, die magnetisch sind, werden dagegen als paramagnetische Mineralien bezeichnet. Die magnetisch aktivsten Minerale sind ferromagnetisch, wie Magnetit (bestehend aus Eisen und Sauerstoff; Fe3O4.)
Magnetit, an dem Eisenspäne und Nägel haften.
Magnetit mit sichtbarer Kristallstruktur.
Ferromagnetische Minerale sind wichtig für das Verständnis des Erdmagnetfeldes. Diese Minerale zeichnen die Richtung des Erdmagnetfeldes auf und helfen daher Geophysikern, die Bewegung der tektonischen Platten der Erde (Stücke der Kruste und des Mantels) zu rekonstruieren. Die Geochronologie, die ferromagnetische Minerale verwendet, um zu messen, wie sich das Erdmagnetfeld im Laufe der Zeit verändert hat, untersucht das Alter von Gestein und geologischen Ereignissen.
Brausen
Wenn verdünnte Salzsäure auf die Oberfläche einiger Minerale aufgebracht wird, blubbert oder sprudelt das Mineral. Diese Reaktion ist charakteristisch für Mineralien, die Karbonat (CO3) enthalten. Das Ausmaß des Aufsprudelns hängt davon ab, wie löslich die Mineralien sind. Calcit (CaCO3) sprudelt zum Beispiel stärker als Dolomit (CaMg(CO3)2).
Die chemische Reaktion, die dabei abläuft:
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- CaCO3 + 2HCl → Ca2+ + H2O + 2Cl + CO2 (Gas)
- Wenn Calciumcarbonat und Salzsäure reagieren, entstehen Wasser und Kohlendioxid (Gas). Wenn das Kohlendioxid freigesetzt wird, blubbert es durch das Wasser und die restliche Salzsäure auf dem Mineral.
Video zur Demonstration des Säuretests für Calcit und Dolomit. Von RockTumbler.com auf YouTube.
Video zur Demonstration des Säuretests für Calcit und Dolomit.
Optische Eigenschaften
Farbe
Bei der Identifizierung von Mineralien ist es wichtig, sich nicht nur auf die Farbe zu verlassen, da sie oft variabel ist. Die Farbe kann bei Mineralien wie Quarz und Calcit irreführend sein. Verunreinigungen im Quarz können ihm eine Vielzahl von Farbtönen verleihen, darunter violett (Amethyst), gelb (Citrin) und schwarz (Rauchquarz). Gold hat eine charakteristische Farbe, Pyrit, auch bekannt als „Narrengold“, hat jedoch eine ähnliche Farbe. Um die beiden zu unterscheiden, sind andere optische und physikalische Eigenschaften der Mineralien erforderlich.
Gold. Das Exemplar stammt aus der National Mineral Collection des National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Gold-NMNH_145644. https://geogallery.si.edu
Natürlicher Schwefel – Bei nativen Elementen ist die Farbe des Minerals die Farbe des Elements.
Glanz
Glanz ist das Aussehen des von der Oberfläche eines Minerals reflektierten Lichts. Es gibt zwei Arten von Glanz: metallischen und nichtmetallischen Glanz.
Metallischer Glanz ist der Glanz von poliertem Metall – zum Beispiel das Aussehen von Stahl, Kupfer und Gold. Dieser Glanz reflektiert Licht wie Metalle und ist undurchsichtig für durchscheinendes Licht.
Eisenmeteorit – Geschliffener und polierter Meteorit, der ein kreuzförmiges Muster zeigt, das von den verschiedenen Metallen im Inneren gebildet wird.
Nichtmetallischer Glanz wird von vielen Mineralien gezeigt, die Licht durchlassen. Das Erscheinungsbild des nichtmetallischen Glanzes reicht von einer hochglänzenden Glasoberfläche bis hin zu einem matten, erdigen Aussehen. Feldspat zum Beispiel hat einen nichtmetallischen Glanz, der stumpf und erdig ist. Die meisten Mineralien haben einen nichtmetallischen Glanz und werden üblicherweise mit Adjektiven wie glasig, glasartig, stumpf, erdig, perlmuttartig oder seidig beschrieben. Bei nichtmetallischen Mineralen wird der Glanz oft durch das Aufbrechen chemischer Bindungen entlang der Spaltungsebenen verursacht.
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- Glasglanz
Quarz
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- Glasglanz
Obsidian (eine Varietät von Quarz) mit muscheligem Bruch – eine diagnostische physikalische Eigenschaft von Quarz. Quelle: https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/
- Stumpfer Glanz
Orthoklas
- Perlglanz
Glimmer
- Seidenglanz
Gips
- Glasglanz
Lichtdurchlässigkeit
Halte einen klaren Glasbecher und, beobachte, wie das Licht durch ihn hindurchgeht. Das Licht, das durch das Glas dringt, kann als undurchsichtig, durchsichtig oder lichtdurchlässig beschrieben werden. Die Fähigkeit eines Minerals, Licht durchzulassen, wird häufig bei der Identifizierung von Mineralien wie Quarz verwendet. Undurchsichtige Mineralien sind nicht lichtdurchlässig. Transluzente Mineralien lassen etwas Licht durch, aber kein klares Bild. Wenn sowohl Licht als auch ein Bild durch das Mineral durchgelassen werden können, wird es als transparent bezeichnet. Eine große Probe von Muskovit sieht auf den ersten Blick undurchsichtig aus. Wenn man jedoch die Schichten entlang der Spaltungsebenen trennt, sind die einzelnen Schichten durchsichtig.
Transparent:
Transparent:
Opak:
Doppelbrechung
Wenn Licht durch ein transparentes Mineral fällt, geht es nicht immer als einzelner Strahl durch. Bestimmte Minerale, wie Calcit, spalten einfaches, unpolarisiertes Licht in zwei Strahlen auf. Wenn ein Stück Kalzit über einen gedruckten Text gelegt wird, lassen diese geteilten Lichtstrahlen den Text doppelt erscheinen. Sehen Sie sich das folgende Video an, um zu sehen, wie optischer Kalzit wirkt und was passiert, wenn das Licht durch einen Filter polarisiert wird.
Credited to AZ Geology on YouTube.com
Fluoreszenz und Phosphoreszenz
Mineralien wie Gips scheinen bei der Beleuchtung mit ultraviolettem (UV) Licht, Röntgen- und/oder Elektronenstrahlen in leuchtenden Farben zu leuchten, die bei der Betrachtung des Minerals mit normalem Licht nicht vorhanden sind. Calcit beispielsweise, das im sichtbaren Licht weiß aussieht, kann in einer Vielzahl von Farben wie Rot, Blau, Rosa, Grün und Orange fluoreszieren. Die Fluoreszenzfarbe wird durch Spurenelemente im Mineral beeinflusst.
Gestein, das Willemit und Calcit enthält, im sichtbaren Licht.
Gestein, das Willemit und Calcit enthält, im ultravioletten Licht. Willemit ist das grüne Mineral und Calcit ist ein orangefarbenes Mineral.
Mineralien, wie Fluorit, können weiter leuchten, nachdem das anfänglich aktivierende UV-Licht entfernt wurde. Das Auftreten von Licht, das von einem Mineral ausgeht, nachdem das UV-Licht entfernt wurde, nennt man Phosphoreszenz. Schau dir das Video des Sternberg Museums an, um mehr darüber zu erfahren, wie und warum Mineralien leuchten, wenn sie mit UV-Licht beleuchtet werden.
In der Folge „Lektionen mit Ptara“ geht es um fluoreszierende und phosphoreszierende Mineralien. Begleite Mrs. Darrah und Penny den Spinosaurus, wenn sie erklären, wie und warum Mineralien leuchten. Mit freundlicher Genehmigung des Sternberg Museums auf YouTube.