Mineraali

Tähän artikkeliin tai osioon ei ole merkitty lähteitä tai viitteitä. Voit auttaa Wikipediaa lisäämällä artikkelille asianmukaisia lähteitä. Lähteettömät tiedot voidaan kyseenalaistaa tai poistaa.

Mineraali eli kivennäinen on luonnossa kiinteässä muodossa esiintyvä alkuaine tai epäorgaaninen yhdiste, jolla on tietty koostumus ja tavallisesti säännöllinen kiderakenne. Rakenne vaihtelee puhtaista alkuaineista yksinkertaisiin suoloihin ja hyvin monimutkaisiin silikaatteihin. Mineraalit syntyvät geologisissa prosesseissa. Maapallon kuori ja sen kivilajit koostuvat lähinnä mineraaleista. Mineralogia on mineraaleja tutkiva tiede.

Erilaisia mineraaleja tunnetaan nykyisin noin 4 000, joista vain 20–30 muodostavat pääasiassa kaikki kivilajit. Useimmat jalo- ja korukivet ovat puhtaita mineraaleja. Kivennäisaineet ovat eliöiden aineenvaihdunnan ja hyvinvoinnin kannalta oleellisia mineraaleja. Mineraaleiksi ei luokitella homogeenisiä amorfisia massoja, kuten vulkaaninen lasi, eikä myöskään synteettisesti valmistettuja jalokiviä, vaikka ne koostumuksensa puolesta matkivatkin mineraaleja.

Uusien mineraalien nimeämisestä pitää kirjaa kansainvälinen mineraloginen yhdistys IMA eli International Mineralogical Association Commission on New Minerals and Mineral Names.

Erilaisia mineraaleja.

Fyysiset ominaisuudet

Mineraalit voidaan luokitella useiden fyysisten ominaisuuksien perusteella. Luokittelu voi perustua esimerkiksi kiderakenteeseen, kovuuteen tai ominaispainoon.

• Asu voi olla kiteinen, rakeinen, piilokiteinen, massamainen, levymäinen, neulamainen, kuituinen, suomuinen, sälöinen tai multamainen.
• Kidejärjestelmä voi olla kuutiollinen, tetragoninen, heksagoninen, trigoninen, rombinen, monokliininen tai trikliininen.
• Kovuus voidaan määrittää Mohsin asteikon mukaan (raaputuskovuus; 1–10) tai hiontakovuuden mukaan. Timantti on kovin mineraali (raaputuskovuus 10) ja talkki yksi pehmeimmistä (kovuus 1).
• Lohkeavuus on monien mineraalien ominaisuus, joka johtuu kiderakenteen aikaansaamasta lohkeamisesta tasaisia pintoja myöten. Lohkeavuus vaihtelee erittäin etevästä lohkeamattomaan, jolloin mineraali voidaan vain murtaa.
• Murros syntyy, kun mineraali rikotaan muutoin kuin lohkopintaa myöten. Murros voi olla simpukkamainen (kvartsi, piikivi), epätasainen, tasainen, sälöinen, kuituinen tai karkea. Samassa mineraalissa voi olla useita erilaisia murrospintoja.
• Ominaispaino kertoo kiven tiheyden, ja se määritetään vertaamalla näytteen painoa sen syrjäyttämän vesimäärän painoon.
• Muita fyysisiä ominaisuuksia ovat muun muassa magnetismi, radioaktiivisuus ja mineraalin reagointi happoihin.

Optiset ominaisuudet

• Väri määräytyy sen mukaan, miten mineraalin pinta absorboi valoa ja mitkä aallonpituudet se heijastaa takaisin.
• Viiru on mineraalin ominaisväri, joka voidaan selvittää esimerkiksi hankaamalla sitä lasittamatonta posliinia vasten, jolloin syntyneet pienet muruset paljastavat mineraalin viirun. Viiru on usein valkoinen, mutta teräksenvärisellä hematiitilla se on punainen ja kullanvärisellä rikkikiisulla musta.
• Kiilto määrittää tavan, jolla valo heijastuu (hiotun) mineraalin pinnasta; erilaisia kiiltoja ovat timantti-, lasi-, rasva-, silkki-, metalli- ja helmiäiskiilto sekä matta.
• Absorptiospektri on jokaiselle mineraalille ominainen. Se määritetään tutkimalla spektroskoopilla mineraalin absorboimia aallonpituuksia; näytteen täytyy olla joko läpikuultava tai erittäin ohut levy, jotta tutkimus on mahdollista suorittaa.
• Taitekerroin ja dispersio ovat läpikuultavien kivien ominaisuuksia, jotka johtuvat valon taittumisesta sen siirtyessä ilmasta mineraaliin ja sen jakautuessa eri väreihin. Timantin loisto ja tuli johtuu sen erittäin korkeasta dispersiosta.
• Fluoresenssi tarkoittaa mineraalin reagoimista ultraviolettivaloon.
• Optiset ilmiöt esiintyvät tietyillä mineraaleilla, ja tulevat usein esiin vasta hiotulla ja kiillotetulla pinnalla. Silmiinpistävyytensä ja epätavallisuutensa vuoksi niiden perusteella mineraali on usein helppo tunnistaa. Optisia ilmiöitä mineraaleilla ovat kissansilmäilmiö, tähti-ilmiö, adularisointi, aventurisointi, sateenkaari-ilmiö, labradorisointi, opalisointi, silkki-ilmiö ja luminesenssi.

Kidekemialliset ominaisuudet

Mineraalit jaetaan Danan luokittelun mukaisesti kidekemiallisten ominaisuuksiensa perusteella seuraaviin ryhmiin:

I. Alkuaineryhmä

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 kuuluvat lejeeringit eli metalliseokset sekä karbidit, nitridit ja fosfidit.

II. Sulfidiryhmä

Sulfidiryhmän mineraalit koostuvat esimerkiksi rikin (sulfidi) tai arseenin (arsenidi) ja jonkin metallin 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.

III. Oksidiryhmä

Oksidit koostuvat jonkin metallin ja hapen yhdisteistä. Ryhmään kuuluvat myös hydroksidit, joissa on metallin lisäksi hydroksyyliryhmä (OH⁻). Ryhmän mineraalit muodostuvat usein hapettumalla muista mineraaleista. Tavallisia oksideja ovat muun muassa hematiitti (rautaoksidi), magnetiitti (rautaoksidi), kromiitti (kromioksidi), spinelli (magnesiumalumiinioksidi) sekä korundi.

IV. Halogenidiryhmä

Halogenidit ovat halogeenin (fluori, kloori, bromi, jodi tai astatiini) ja jonkin metallin yhdisteitä. Ryhmän tavallisimpia mineraaleja ovat luonnonsuolat, kuten haliitti eli vuorisuola, sekä fluoriitti.

V. Karbonaattiryhmä

Karbonaatit muodostuvat metallista ja karbonaatti-ionista CO₃²⁻. Karbonaatteja esiintyy runsaasti meren synnyttämissä muodostumissa, joissa kuolleen planktonin kalkkipitoiset kuoret ovat tiivistyneet meren pohjaan. Tavallisimpia karbonaatteja ovat kalsiitti (kalsiumkarbonaatti), aragoniitti (kalsiumkarbonaatti), dolomiitti (magnesium- tai kalsiumkarbonaatti), magnesiitti (magnesiumkarbonaatti) ja sideriitti (rautakarbonaatti). Karbonaattiryhmään kuuluvat myös nitraatit ja boraatit.

VI. Sulfaattiryhmä

Sulfaattiryhmän mineraaleissa on sulfaatti-ioni SO₄²⁻. Ne syntyvät usein suolaisen meriveden haihtumisprosessin yhteydessä. Niitä esiintyy myös hydrotermisissä suonissa ja sulfidien hapettumisen tuloksena. Tavallisimpia sulfaatteja ovat anhydriitti (kalsiumsulfaatti), selestiitti (strontiumsulfaatti), bariitti (bariumsulfaatti) ja kipsi (vesipitoinen kalsiumsulfaatti). Ryhmään kuuluvat lisäksi volframaatit (volframihapon yhdisteet), telluraatit, kromaatit ja molybdaatit.

VII. Fosfaattiryhmä

Fosfaattiryhmän mineraaleissa on yksikkö XO₄³⁻, jossa X voi olla fosfori (yksikkönä fosfaatti), arseeni (arsenaatti), antimoni (antimonaatti) tai vanadiini (vanadaatti). Selvästi tavallisin fosfaatti on apatiitti, jota esiintyy myös hampaissa ja luissa.

VIII. Silikaattiryhmä

Silikaatit ovat maankuoren merkittävin mineraaliryhmä, sillä ne muodostavat yli 90 prosenttia maankuoren aineksesta ja kolmanneksen kaikista mineraaleista. Silikaateissa on enimmäkseen piitä ja happea, mutta ne sisältävät usein muitakin tavallisia maankuoren alkuaineita, kuten kalsiumia, rautaa ja alumiinia. Silikaatin perusrakenneosa on yhden piiatomin ja neljän happiatomin muodostama vahvasidoksinen tetraedri, minkä vuoksi silikaatit ovat usein varsin kovia. Tavallisimpia silikaatteja ovat muun muassa kvartsi, maasälpä, oliviini ja granaatti. Tetraedrien muodostamien rakenteiden perusteella silikaattiryhmä jakautuu edelleen jalo-, soro-, rengas-, ketju-, verkko- ja hohkasilikaatteihin.

IX. Orgaaniset mineraalit

Orgaaniset mineraalit ovat elävän luonnon ainakin osittain synnyttämiä mineraaleja. Niitä ovat muun muassa meripihka, helmet ja simpukat, korallit, fossiilit sekä kivettyneet puut. Orgaanisia mineraaleja ei yleensä lueta aidoiksi mineraaleiksi.

Aiheesta muualla

• Mineralogical Association Commission on New Minerals and Mineral Names
• Mineralogy Database

Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta mineraalit.