Klasyfikacja minerałów

Wyobraź sobie, że jesteś na zewnątrz i znajdujesz minerał. Chcesz go zidentyfikować, ale nie jesteś pewien jak. To jest w porządku! Mineralogów używać różnych właściwości fizycznych i optycznych, aby pomóc zidentyfikować minerały bez pomocy specjalnego sprzętu. Właściwości te obejmują kolor minerału, kształt kryształu, twardość, cleavage (sposób minerał łamie), smuga, połysk, magnetyzm, zdolność do przenoszenia światła i ciężar właściwy.

Właściwości fizyczne

Kształt kryształu

Forma kryształu odnosi się do wspólnego lub charakterystycznego kształtu kryształu minerału lub agregatu kryształów, które są ograniczone przez zestaw płaskich twarzy, które są związane ze sobą przez symetrię. Niektóre minerały pokazują rozpoznawalne kształty jak sześciany lub ośmiokąty, które są pomocne w identyfikacji minerałów. Na przykład, granaty często tworzą dodekaedry (12 stron). Większość minerałów ma tylko jedną wspólną formę, ale jest kilka takich, które mogą rozwinąć się w wiele form. Galena jest powszechnie spotykana jako sześcian, ale może również tworzyć ośmiościan, jak również.

Garnet pokazujący dodekaedryczny kształt kryształu.

Dwie próbki galeny – jedna pokazująca kształt sześcienny (6-boczny) i jedna pokazująca kształt oktaedryczny (8-boczny)

W poniższej tabeli wymieniono niektóre z najbardziej powszechnych kształtów kryształów.

Piramidki (5 boków)	siarka
Sześcian (6 boków)	Galena .
Rhombohedron (6 boków)	Rhodochrosite – Okaz pochodzi z National Mineral Collection w National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Rhodochrosite-NMNH_147520 https://geogallery.si.edu
Oktaedr (8 boków)	fluoryt
Dodecaedr (12 boków)	. Garnet

Habit krystaliczny

Tendencja minerału do wielokrotnego przybierania charakterystycznych kształtów nazywana jest zwyczajem krystalicznym. W przeciwieństwie do form krystalicznych, nawyki krystaliczne nie są związane przez ściany kryształu lub symetrię. Habitat krystaliczny minerału może być użyty do rozróżnienia minerałów. Warunki i chemia środowiska, w którym powstał minerał, mogą mieć wpływ na to, który z nich się rozwinie. Niektóre minerały, takie jak piryt, mogą tworzyć się w wielu zwyczajach krystalicznych, w tym sześciennych (forma i zwyczaj) lub promieniujących.

.

Habit krystaliczny	Opis	Obraz minerału
Masywny	minerał nie posiada ścian kryształów	Siarka
Granular	ziarna kryształów są w przybliżeniu równej wielkości; wielkość ziaren waha się od około 2 do 10 mm	Meteoryt palasytowy
Lamellar	składające się z warstw	Molibdenit
Mikryt	znany również jako foliacja; kryształy, które tworzą strukturę podobną do arkusza lub warstwową; często mogą być podzielone na cienkie arkusze	Mica
Bladed	podłużne kryształy, które są dłuższe niż są szerokie, a ich szerokość jest większa niż głębokość; przypominają prosty miecz lub nóż	Stibnite
Włókniste	występują jako bardzo drobne włóknistejak kryształy	Aktynolit
Promieniste	agregaty kryształów wyrastają na zewnątrz z centralnego punktu	. centralnego punktu	Thomsonite
Oolit	agregaty krystaliczne, które są zaokrąglone i mniejsze niż cztery milimetry wielkości	Ooidy
Pasiaste	minerały posiadające wąskie warstwy lub pasma o różnej barwy i/lub tekstury	Agate Banded
Botryoidalne	zwane również globularnymi lub mammillarycznymi; skupiska kryształów o kształcie kulistym lub zaokrąglonym	Hematyt
Kolumnowy	pryzmaty podłużne o szerokości wystarczającej do tego, by nie stosować nazwy akikularny (igłowaty)
Kolumnowy	.nie ma zastosowania	Gips
Geodyczne	klastry minerału tworzą zaokrągloną masę przez krystalizację. zaokrągloną masę przez krystalizację na wewnętrznych ścianach pustej przestrzeni	Geoda metystowa (katedra)
Rosette	klastry kryształów tabularnych w układzie promienistym, które przypominają różę lub kwiat	Róże barytu

Twardość

Skala Mohsa twardości minerałów opiera się na trudności zarysowania powierzchni minerału. Po raz pierwszy stworzona w 1812 roku przez niemieckiego geologa i mineraloga, Friedricha Mohsa, skala ma 10 poziomów i jest używana do porównywania twardości różnych materiałów lub minerałów, aby zobaczyć, które zarysowuje inne. Na przykład, talk jest najczęściej używany dla twardości 1 w skali Mohsa, a diament, będący najtwardszym minerałem na Ziemi, jest używany dla twardości 10 w skali Mohsa. Poniższa tabela ilustruje minerał na każdym poziomie twardości i niektóre wspólne materiały, które mogą być również używane do testowania twardości minerałów.

Liczba skali	Nazwa minerału	Zdjęcie minerału	Powszechny obiekt
10	Diament		.
9	Korund
8	Topaz		Wiertło do muru (8.5)
7	Kwarc
6	Orthoclase		Gwóźdź stalowy (6.5)
5	Apatyt		Nóż/Płytka szklana (5.5)
4	Fluoryt
3	Kalcyt		Groszek miedziany (3.5)
2	Gips		Palec (2.5)
1	Talc

Tabela przedstawiająca twardość minerałów w skali Mohsa. Obrazy okazów diamentu, korundu, topazu i ortoklazu pochodzą z National Mineral Collection w National Museum of Natural History, Smithsonian Institute. https://geogallery.si.edu

Cleavage

Gdy minerały pękają, mają tendencję do pękania w określony sposób. Nazywa się to rozszczepieniem. Rozszczepienie występuje na płaszczyznach, które zależą od struktury krystalicznej minerału i gdzie minerał ma słabe wiązania trzymające atomy razem. Minerały mają tendencję do pękania w tych punktach słabości. Minerał może mieć wiele płaszczyzn rozszczepienia. Kiedy patrzymy na minerał, zazwyczaj jego kształt jest określony przez płaszczyzny rozszczepienia. Czasami poszczególne kryształy łamią się lub nie tworzą dobrze zdefiniowanych kryształów, co utrudnia dostrzeżenie płaszczyzn rozszczepienia minerału.

Mika ma jedną płaszczyznę rozszczepienia, która jest określana jako rozszczepienie podstawowe. W przypadku rozszczepienia, płaszczyzny rozszczepienia minerału mogą być „odklejone” od siebie, jak strony książki. Galena najczęściej tworzy rozszczepienie sześcienne. Gdyby przełamać kostkę galeny, rozpadłaby się ona na coraz mniejsze kostki. Podobnie jak łupki sześcienne, minerały takie jak kalcyt, które mają łupki romboedryczne, mogą rozpadać się na mniejsze kryształy romboedryczne, które, jak sama nazwa wskazuje, wyglądają jak romb.

Ilustracja kilku popularnych wzorów łupków mineralnych. W tabeli przedstawiono definicje różnych wzorów rozszczepienia, kształt minerału o danym wzorze rozszczepienia oraz schematy i zdjęcia dla przykładu. Obraz zmodyfikowany z obrazu należącego do Pearson Prentice Hall, Inc, 2006.

Fracture

Niektóre minerały mają wiązania chemiczne, które są w przybliżeniu takie same we wszystkich kierunkach i nie ma przewidywalnego punktu słabości. Kiedy minerał nie pęka wzdłuż płaszczyzny rozszczepienia, nazywa się to pęknięciem. Kiedy minerał pęka, większość powoduje nierówne powierzchnie, które są opisywane jako nieregularne złamania.

Obsydian (odmiana kwarcu) z pęknięciem konchoidalnym – diagnostyczna właściwość fizyczna kwarcu. Źródło: https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/

Niektóre minerały, takie jak kwarc, pękają na gładkie, zakrzywione powierzchnie przypominające potłuczone szkło. Ten wzór złamania jest nazywany conchoidal fracture.

Minerały mogą pękać w innych wzorach, jak również, w tym włókniste, odpryskowe, lub hackly. Włókniste i splintery złamania wygląda podobnie do sposobu łamania drewna. Złamanie hakowate wygląda jak postrzępione złamania z ostrymi krawędziami.

Chryzotyl wykazujący włóknisty pokrój. Okaz pochodzi z National Mineral Collection w National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Chrysotile-NMNH_107854. https://geogallery.si.edu

Srebro wykazujące pęknięcie hakowate.

Smuga

Przy identyfikacji minerału można posłużyć się jego „smugą”, aby ułatwić identyfikację. Smuga to kolor sproszkowanego minerału, który pozostaje na nieszkliwionej porcelanowej płytce. Płytka ta nazywana jest również płytką smugową. Talerz smugowy ma twardość 7 w skali twardości Moh’a, więc każdy minerał o twardości wyższej niż 7 nie pozostawi smugi, jak np. korund o twardości 9. Zamiast tego pozostawi białą sproszkowaną formę w miejscu, gdzie zarysował talerz. Kiedy minerał ma niższą twardość, smuga może być użyta do jego identyfikacji. Kolor minerału nie zawsze jest zgodny z kolorem smugi. Dlatego, dla minerałów, takich jak kwarc, które mogą być różne kolory, kolor smugi pozostaje the same.

• Minerals z metalicznym połyskiem mają tendencję do ciemnej smugi. Minerały z niemetalicznym połyskiem mają tendencję do jasnych smug.
• Hematyt ma czerwoną smugę

Hematyt wytwarza czerwoną smugę, gdy jest badany na płytce smugowej.

Magnetyzm

Większość minerałów nie jest przyciągana przez magnes. Dlatego magnetyzm jest przydatną właściwością do identyfikacji minerałów, ponieważ istnieje niewiele magnetycznych minerałów. Minerały, które nie są magnetyczne są określane jako diamagnetycznych minerałów. Alternatywnie, te nieliczne minerały, które są magnetyczne nazywane są minerałami paramagnetycznymi. Najbardziej aktywnymi magnetycznie minerałami są ferromagnetyki, takie jak magnetyt (składający się z żelaza i tlenu; Fe3O4.)

Magnetyt z przyciągniętymi do niego wiórami żelaza i gwoździami.

Magnetyt z widocznym siedliskiem krystalicznym.

Ferromagnetyczne minerały są ważne w zrozumieniu pola magnetycznego Ziemi. Minerały te zapisują kierunek pola magnetycznego Ziemi i dlatego pomagają geofizykom zrekonstruować ruch płyt tektonicznych Ziemi (kawałki skorupy i płaszcza). Geochronologia, która wykorzystuje minerały ferromagnetyczne do pomiaru, jak ziemskie pole magnetyczne zmieniło się w czasie, jest badanie wieku skały i geologic events.

Effervescence

Gdy rozcieńczony kwas solny jest stosowany do powierzchni niektórych minerałów, minerał będzie bąbelkować, lub effervesce. Reakcja ta jest charakterystyczna dla minerałów zawierających węglan (CO3). Ilość musowania zależy od tego, jak bardzo rozpuszczalne są te minerały. Na przykład, kalcyt (CaCO3) musuje bardziej niż dolomit (CaMg(CO3)2).

Reakcja chemiczna, która zachodzi:

• • CaCO3 + 2HCl → Ca2+ + H2O + 2Cl + CO2 (gaz)
  • Gdy węglan wapnia i kwas solny reagują, powstaje woda i dwutlenek węgla (gaz). Gdy dwutlenek węgla uwalnia się, bąbelkuje przez wodę i pozostający na minerale kwas solny.

Wideo demonstrujące test kwasowy dla kalcytu i dolomitu. Credited to RockTumbler.com on YouTube.

Video demonstrujące test kwasowy dla kalcytu i dolomitu.

Właściwości optyczne

Kolor

Przy identyfikacji minerałów ważne jest, aby nie polegać wyłącznie na kolorze, ponieważ jest on często zmienny. Kolor może być mylące dla minerałów, takich jak kwarc i kalcyt. Zanieczyszczenia w kwarcu może dać mu różne odcienie, w tym fioletowy (ametyst), żółty (citrine), i czarny (kwarc dymny). Złoto ma charakterystyczny kolor, jednak piryt, znany również jako „złoto głupców”, ma podobny kolor. Aby zidentyfikować pomiędzy tymi dwoma, inne optyczne i fizyczne właściwości minerałów są potrzebne.

Złoto. Okaz pochodzi z National Mineral Collection w National Museum of Natural History, Smithsonian Institute – Gold-NMNH_145644. https://geogallery.si.edu

Siarka rodzima – Dla pierwiastków rodzimych barwa minerału jest barwą pierwiastka.

Luster

Luster to wygląd światła odbitego od powierzchni minerału. Istnieją dwa rodzaje połysku: metaliczny i niemetaliczny.

Metaliczny to połysk polerowanego metalu – na przykład wygląd stali, miedzi i złota. Ten połysk odbija światło jak metale i jest nieprzezroczysty dla światła przechodzącego.

Meteoryt żelazny – cięty i polerowany meteoryt pokazujący krzyżowy wzór utworzony przez różne metale wewnątrz.

Połysk niemetaliczny jest pokazywany przez wiele minerałów, które przepuszczają światło. Wygląd połysku niemetalicznego różni się od wysoce wypolerowanej powierzchni szklanej do tępego ziemistego wyglądu. Na przykład, skaleń ma niemetaliczny połysk, który jest matowy i ziemisty. Większość minerałów ma niemetaliczny połysk i są powszechnie opisywane za pomocą przymiotników takich jak szklisty, szklisty, matowy, ziemisty, perłowy lub jedwabisty. W minerałach niemetalicznych połysk jest często spowodowany zerwaniem wiązań chemicznych wzdłuż płaszczyzn rozszczepienia.

• • Połysk szklisty

Kwarc

• • Połysk szklisty
    

    Obsydian (odmiana kwarcu) ze spękaniami konchoidalnymi – diagnostyczna właściwość fizyczna kwarcu. Źródło: https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/

  • Tępy połysk
    

    Orthoclase

  • Perłowy połysk
    

    Mica

  .

  • Jedwabisty połysk
    

    Gips

ZDOLNOŚĆ PRZEKAZYWANIA ŚWIATŁA

Przytrzymaj przezroczysty szklany kubek i, zauważ, jak światło przechodzi przez niego. Światło przechodzące przez szkło może być opisane jako nieprzezroczyste, przezroczyste lub półprzezroczyste. Zdolność minerału do przepuszczania światła jest powszechnie stosowana w procesie identyfikacji minerałów takich jak kwarc. Nieprzezroczyste minerały nie przepuszczają światła. Półprzezroczyste minerały pozwalają na pewne światło, ale nie na wyraźny obraz. Kiedy zarówno światło jak i obraz mogą być przepuszczane przez minerał, jest on określany jako przezroczysty. Duża próbka muskowitu, na pierwszy rzut oka, wygląda na nieprzezroczystą Jednak, gdy warstwy są rozdzielone wzdłuż płaszczyzn łupliwości, poszczególne warstwy są przezroczyste.

Przezroczysty:

Przejrzysty:

Oprzezroczysty:

Podwójne załamanie

Gdy światło przechodzi przez przezroczysty minerał, nie zawsze przechodzi jako pojedynczy promień. Niektóre minerały, takie jak kalcyt, rozszczepiają zwykłe, niespolaryzowane światło na dwa promienie. Kiedy kawałek kalcytu jest umieszczony nad wydrukowanym tekstem, te rozszczepione promienie świetlne spowodują, że tekst pojawi się dwukrotnie. Obejrzyj poniższy film, aby zobaczyć demonstrację optycznego kalcytu i tego, co się dzieje, gdy światło jest spolaryzowane przez filtr.

Credited to AZ Geology on YouTube.com

Fluorescencja i fosforescencja

Minerały, takie jak gips, gdy oświetlone światłem ultrafioletowym (UV), promieniami rentgenowskimi, i/lub wiązkami elektronów wydają się świecić w żywych kolorach, które nie są obecne, gdy minerał jest oglądany z regularnym światłem. Na przykład, kalcyt, który w świetle widzialnym wygląda na biały, może fluoryzować w różnych kolorach, takich jak czerwony, niebieski, różowy, zielony i pomarańczowy. Na kolor fluorescencji mają wpływ pierwiastki śladowe w minerale.

Skała zawierająca willemit i kalcyt w świetle widzialnym.

Skała zawierająca willemit i kalcyt w świetle ultrafioletowym. Willemit jest zielonym minerałem, a kalcyt jest pomarańczowym minerałem.

Minerały, takie jak fluoryt, mogą nadal świecić po usunięciu początkowego aktywującego światła UV. Występowanie światła emitowanego z minerału po usunięciu światła UV nazywane jest fosforescencją. Zobacz film Sternberg Museum, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak i dlaczego minerały świecą po oświetleniu światłem UV.

Odcinek Lekcje z Ptarą przedstawia fluorescencyjne i fosforescencyjne minerały. Dołącz do pani Darrah i Penny Spinozaura, którzy wyjaśniają, jak i dlaczego minerały świecą. Credited to Sternberg Museum on YouTube.

.