Mineraalin rakenne vaihtelee puhtaista alkuaineista yksinkertaisiinsuoloihin ja hyvin monimutkaisiinsilikaatteihin. Maapallon kuori ja senkivilajit koostuvat lähinnä mineraaleista. Useimmatjalo- jakorukivet ovat puhtaita mineraaleja. Yhdessä kivilajissa on useimmiten 3–5 mineraalia.[1]
Erilaisia mineraaleja.
Erilaisia mineraaleja tunnetaan nykyisin noin 4 000, joista vain 20–30 muodostavat pääasiassa kaikki kivilajit. Toisen arvion mukaan mineraaleja on vain 3000–4000.[1] Mineraaleiksi ei luokitella homogeenisiäamorfisia massoja, kutenvulkaaninen lasi, eikä myöskään synteettisesti valmistettuja jalokiviä, vaikka ne koostumuksensa puolesta matkivatkin mineraaleja. Mineraaleiksi on kuitenkin hyväksytty joitakin kauan tunnettuja ja pitkään mineraaleiksi nimitettyjä amorfisia aineita, vaikka ne eivät täysin täytäkään nykyistä mineraalien määritelmää. Uusien mineraalien nimeämisestä pitää kirjaa kansainvälinen mineraloginen yhdistys IMA eli International Mineralogical Association Commission on New Minerals and Mineral Names.
Kivennäisaineet ovat puolestaan eliöiden aineenvaihdunnan ja hyvinvoinnin kannalta oleellisia alkuaineita. Kivennäisaineet eivät siis ole mineraaleja, sillä ne eivät yleensä ole geologisten prosessien synnyttämiä, kiinteitä ja kiteisiä alkuaineita tai yhdisteitä, vaan tyypillisesti biologisista organismeista peräisin olevia, liuoksissa oleviaioneja. Kuitenkin englannin kielessä sekä mineraaleista että kivennäisaineista käytetään sanaaminerals, minkä takia suomeksikin kivennäisaineista puhutaan toisinaan virheellisesti mineraaleina. Osa ravinnosta saatavista kivennäisaineista voi tosin olla peräisin liuenneista tai liuotetuista mineraaleista, esimerkiksinatriumia jaklooria voidaan saadahaliitista.
Mineraaleja voidaan luokitella esimerkiksi käyttötarkoitusten, fyysisten, optisten ja kidekemiallisten ominaisuuksien mukaan. Arvokkaat mineraalit jaetaanmalmimineraaleihin ja epämetallisiin kaivannaisiin.
Mineraalit ovatalkuaineista koostuvia kemiallisia yhdisteitä, jotka esiintyvät tavallisesti kiteisessä olomuodossa. Kivilajit puolestaan muodostuvat mineraaleista. Tavallisesti yhdessä kivilajissa on 3–5 erilaista mineraalia: esimerkiksigraniitissa onkvartsia,maasälpää jakiillettä.[3]
Mineraalit muodostuvat geologisissa prosesseissa.Magmatismissa maan pinnalla tai maan kuoren sisällämagma kiteytyy. Magman jäähtyessä ensimmäisenä kiteytyvät korkeimmissa lämpötiloissa kiteytyvät mineraalit, sitten alhaisemmissa lämpötiloissa kiteytyvät ja lopuksi ne mineraalit, joiden sulamis- ja kiteytymislämpötilat ovat alhaisimmat. Ensimmäisenä kiteytyvillä mineraaleilla on paljon tilaa kiteytyä niille tyypillisiin kidemuotoihin, mutta viimeiseksi kiteytyvillä ei ole enää paljoakaan tilaa jäljellä, joten niillä ei yleensä ole omia kidemuotoja.[3]
Sedimentaatiolla viitataan kivienrapautumiseen ja rapautuneen aineksen kulkeutumiseen, lajittumiseen, kerrostumiseen ja saostumiseen. Sedimentaatiossa mineraaleja muodostuu vesiliuoksista saostumalla.Sedimenttiin syntyneet mineraalit toimivat kerrostuneessa maa-aineksessa myös iskoksena, joka pitää sitä koossa.[3]
Metamorfoosissa mineraalit voivat uudelleenkiteytyä. Prosessi liittyy maankuoren sisäisiin liikuntoihin ja magmapurkauksiin. Uudelleenkiteytyminen tapahtuu paineen tai lämpötilan kohoamisen seurauksena sekä maankuoren liikuntojen vaikutuksesta. Metamorfoosissa mineraalit voivat muuttua toisiksi mineraaleiksi.[3]
Mineraalin kiilto tarkoittaa sen tapaa heijastaa valoa. Kiilto jaetaan metalliseen tai epämetalliseen. Malmimineraalit ovat tyypillisesti metallinkiiltoisia ja useimmatsilikaattimineraalit ovat epämetallisia. Kiilto määritellään arkielämästä tuttujen vaikutelmien mukaan, joten epämetalliset kiillot jaetaan edelleen lasi-, timantti-, silkki-, helmiäis-, vaha- ja nahkakiiltoihin.[5] Lasikiilto esimerkiksi kiiltää kuin rikottu lasi.[4]
Mineraalien optisiin ominaisuuksiin kuuluvatväri,läpinäkyvyys,taitekerroin,kahtaistaitto sekäfluori- jafosforiloiste. Värin avulla pystyy vain harvoin tunnistamaan mineraalin, sillä väri on usein kemiallisten epäpuhtauksien tai rakenteellisten virheiden aiheuttama.Kvartsi voi esimerkiksi olla väriltään lähes mitä tahansa valkoisesta mustaan, muttamalakiitti jaatsuriitti voidaan kuitenkin tunnistaa värinsä perusteella.[4]
Värin sijaan mineraalinviirun väri on hyvä tuntomerkki.[4] Viiru saadaan aikaan esimerkiksi raaputtamalla mineraalilla lasittamatontaposliinia, jonka pintaan syntyy mineraalijauheesta niin sanottu viiru. Se on paljon käytetty mineraalin tuntomerkki. Viirun väri ei välttämättä vastaa ehyen mineraalin murtopinnan väriä: tummanharmaanhematiitin viiru on verenpunainen ja harmaanlyijyhohteen kiiltävän musta.[6]
Läpinäkyvyyden perusteella mineraalit voidaan jakaa läpinäkyviin, läpikuultaviin ja läpinäkymättömiin. Läpikuultavissa mineraaleissa reunat kuultavat vaaleampaa valoa vasten katsottaessa.[4]
Taitekerroin kertoo sen, paljonko valonsäde taittuu sen jatkaessa matkaansa mineraalin pinnalta kiven sisään. Mineraaleilla on usein kaksi taitekerrointa valonsäteen suunnan perusteella. Taitekerroin on erityisen hyödyllinen jalokiviä tunnistaessa.[4]
Jotkut mineraalit näyttävät erivärisiltä kuin normaalisti, kun niitä valaistaanultraviolettivalolla.Fluoresenssiksi kutsutaan tilannetta, jolloin loiste nähdään, kun mineraalia valaistaan ultraviolettivalolla jafosforesenssiksi, kun loiste voidaan nähdä vielä uv-lampun sammuttamisen jälkeen. Loisteen avulla tunnistettavia mineraaleja ovat uv-valossa sinisenä hohtavascheeliitti ja punertavana hohtavakalsiitti.[4]
Muita optisia ilmiöitä esiintyy tietyillä mineraaleilla, ja ne tulevat usein esiin vasta hiotulla ja kiillotetulla pinnalla. Silmiinpistävyytensä ja epätavallisuutensa vuoksi niiden perusteella mineraali on usein helppo tunnistaa. Optisia ilmiöitä mineraaleilla ovatkissansilmäilmiö, tähti-ilmiö, adularisointi, aventurisointi, sateenkaari-ilmiö, labradorisointi, opalisointi, silkki-ilmiö jaluminesenssi.[7]
Lohkeavuus on mineraalien ominaisuus, jolla tarkoitetaan sitä, miten mineraali lohkeaa pintoja pitkin. Lohkopinta voi olla kidepinnan suuntainen, mutta lohkosuuntia voi olla rakenteen mukaan 1–3.[4] Mineraalit, jotka lohkeavat helposti tasaisiin lohkopintoihin, ovat eteviä lohkeavuudeltaan.[8] Muita lohkeavuuden tasoja ovat hyvä, selvä ja epäselvä.[4] Kaikilla mineraaleilla ei ole lohkosuuntia, jolloin murrospinnasta muodostuu kupurainen, eikä siinä ole säännönmukaisia piirteitä.[8] Murrospinnat voidaan jakaa tasomaisiin, epätasaisiin ja simpukkamaisiin.[4]
Asulla tarkoitetaan mineraalin rakeiden eri ulottuvuuksien keskinäisiä suhteita. Ominaisuus riippuu mineraalin kiderakenteesta.[4] Rakeisilla mineraaleilla ulottuvuudet ovat jokseenkin samat kaikkiin rakennesuuntiin. Jos mineraalilla ei juurikaan ole korkeutta, mutta sillä on pituutta sekä leveyttä, sen sanotaan olevan suomuinen. Sälöisillä mineraaleilla muodostuu pitkiä puikkoja, ja jos mineraalissa on todella ohuita kiteitä sitä kutsutaan kuituiseksi.[9] Jos raekoko on niin pieni, ettei rakeita pysty erottamaan toisistaan, mineraalia kutsutaan massamaiseksi.[4]
Kovuus on yksi tärkeimmistä mineraalien tunnistusmenetelmistä. Kovuus saadaan selville vertaamalla mineraalia johonkin kovuudeltaan tunnettuun mineraaliin tai esineeseen.[4] Vertailu voidaan tehdä esimerkiksi teräspiikillä tai raaputtamalla mineraalilla lasia. Mineraalit on jaettuMohsin asteikon mukaan kymmeneen luokkaan, jossa kussakin on oma indeksimineraalinsa.[10] Mohsin asteikolla voidaan kuitenkin todeta vain, mitä toista mineraalia pehmeämpi tai kovempi mineraali tutkittava mineraali on. Vaikka Mohsin asteikko on helposti sovellettavissa, se ei kerro mineraalien todellista kovuutta suhteessa toisiinsa. Sitä varten onRosiwalin asteikko.[4]
Kimmoisuuden perusteella voidaan tunnistaa kiillemineraalit, kutenmuskoviitti jabiotiitti. Ne ovat ohuita levyjä, joita voi taivuttaa u-kirjaimen muotoon ja jotka palaavat sen jälkeen takaisin alkuperäiseen muotoonsa.[4]
Tähän artikkeliin tai osioon ei ole merkitty lähteitä, joten tiedot kannattaa tarkistaa muista tietolähteistä. Voit auttaa Wikipediaa lisäämällä artikkeliintarkistettavissa olevia lähteitä ja merkitsemällä neohjeen mukaan.
Mineraalit jaetaanDanan luokittelun mukaisesti kidekemiallisten ominaisuuksiensa perusteella seuraaviin ryhmiin:
Alkuaineet ovat aineita, joita ei kemiallisesti voida jakaa yksinkertaisempiin ainesosiin. Maapallolla esiintyy puhtaassa muodossa noin 20 eri alkuainetta, mutta määrät ovat useimmiten hyvin pieniä. Alkuaineiden lisäksi ryhmään kuuluvatlejeeringit eli metalliseokset sekäkarbidit,nitridit jafosfidit.
Sulfidiryhmän mineraalit koostuvat esimerkiksirikin (sulfidi) taiarseenin (arsenidi) ja jonkinmetallin yhdisteistä. Mineraalit ovat varsin raskaita ja monet niistä ovat tärkeitä malmimineraaleja. Ulkoisten ominaisuuksien perusteella ryhmästä voidaan erottaa kiisut, hohteet ja välkkeet. Ryhmään kuuluvat lisäksi selenidit, telluridit, antimonidit ja vismutidit.
Oksidimineraalit koostuvat jonkin metallin jahapen yhdisteistä. Ryhmään kuuluvat myös hydroksidit, joissa on metallin lisäksihydroksyyliryhmä (OH−). Ryhmän mineraalit muodostuvat usein hapettumalla muista mineraaleista. Tavallisia oksideja ovat muun muassahematiitti (rautaoksidi),magnetiitti (rautaoksidi),kromiitti (kromioksidi),spinelli (magnesiumalumiinioksidi) sekäkorundi.
Karbonaattimineraalit muodostuvat metallista jakarbonaatti-ionista (CO32−). Karbonaatteja esiintyy runsaasti meren synnyttämissä muodostumissa, joissa kuolleenplanktonin kalkkipitoiset kuoret ovat tiivistyneet meren pohjaan. Tavallisimpia karbonaatteja ovatkalsiitti (kalsiumkarbonaatti),aragoniitti (kalsiumkarbonaatti),dolomiitti (magnesium- tai kalsiumkarbonaatti),magnesiitti (magnesiumkarbonaatti) jasideriitti (rautakarbonaatti). Karbonaattiryhmään kuuluvat myösnitraatit jaboraatit.
Fosfaattiryhmän mineraaleissa on yksikkö XO43−, jossa X voi ollafosfori (yksikkönäfosfaatti),arseeni (arsenaatti),antimoni (antimonaatti) taivanadiini (vanadaatti). Selvästi tavallisin fosfaattimineraali onapatiitti, jota esiintyy myös hampaissa ja luissa.
Silikaatit ovat maankuoren merkittävin mineraaliryhmä, sillä ne muodostavat yli 90 prosenttia maankuoren aineksesta ja kolmanneksen kaikista mineraaleista. Silikaateissa on enimmäkseenpiitä jahappea, mutta ne sisältävät usein muitakin tavallisia maankuoren alkuaineita, kutenkalsiumia,rautaa jaalumiinia. Silikaatin perusrakenneosa on yhden piiatomin ja neljän happiatomin muodostama vahvasidoksinen tetraedri, minkä vuoksi silikaatit ovat usein varsin kovia. Tavallisimpia silikaatteja ovat muun muassakvartsi,maasälpä,oliviini jagranaatti. Tetraedrien muodostamien rakenteiden perusteella silikaattiryhmä jakautuu edelleen jalo-, soro-, rengas-, ketju-, verkko- ja hohkasilikaatteihin.[11]
Biomineraalit ovat elävän olennon synnyttämiä mineraaleja. Tällaisia ovat esimerkiksihelmien aragoniitti,simpukan kalsiitti ja hampaankiille, joka on 95 % apatiittia.Fossiilit ovat eloperäisiä jäänteitä menneiltä ajoilta, jotka ovat säilyneet juuri biomineraalien ansiosta. Biomineraaleilla on samat tunnetut fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet kuin mineraaleillakin, mutta ne eivät ole syntyneet geologisissa prosesseissa. Kaikki tunnetut biomineraalit kuitenkin tunnetaan myöslitosfääristä.[12]
