Minéral

Un minéral est une substance d'origine naturelle formés par géologiques processus qui a une composition chimique caractéristique, une structure hautement ordonnée atomique et des propriétés physiques spécifiques. Un rocher , par comparaison, est un agrégat de minéraux et n'a pas besoin d'avoir une composition chimique spécifique. Minerals vont en composition de purs éléments simples et des sels de très complexe silicates avec des milliers de formes connues. L'étude des minéraux est appelé minéralogie.

Un assortiment de minéraux.

définition et la classification des minéraux

Pour être classé comme un véritable minérale, une substance doit être un solide et avoir un la structure cristalline. Il doit aussi être une origine naturelle, une substance homogène, avec une composition chimique définie. Les définitions traditionnelles exclus matériau biologique dérivée. Cependant, la Association internationale de minéralogie en 1995 a adopté une nouvelle définition:

un minéral est un composé ou élément chimique qui est normalement cristalline et qui a été formé à la suite de processus géologiques.

Les classifications modernes comprennent une classe organique - à la fois dans la nouvelle Dana et les systèmes de classification Strunz.

Le composition chimique peut varier entre mettre fin à des membres d'un système minéral. Par exemple, le plagioclase feldspaths comprennent une série continue de sodium riche albite (NaAlSi ₃ O ₈₎ pour le calcium riche anorthite (CaAl ₂ Si ₂ O ₈₎ avec quatre compositions intermédiaires entre reconnus. Les substances minérales comme qui ne répondent pas strictement à la définition sont parfois classés comme mineraloids. Autres substances naturelles survenant sont nonminerals. Les minéraux industriels est un terme de marché et désigne le commerce de matériaux extraits précieux (voir aussi Minéraux et de l'article Rocks ci-dessous).

Un la structure cristalline est l'arrangement spatial géométrique ordonné des atomes dans la structure interne d'un minéral. Il ya 14 base arrangements du réseau cristallin d'atomes en trois dimensions, et ceux-ci sont appelés le 14 " Réseaux de Bravais ". Chacun de ces réseaux peuvent être classées dans l'une des six cristaux systèmes, et toutes les structures cristallines actuellement ajustement dans une réseau de Bravais et une système cristallin reconnus. Cette structure cristalline est basée sur atomique ou interne régulière ionique arrangement qui est souvent exprimée sous la forme géométrique qui prend le cristal. Même lorsque les grains de minéraux sont trop petits pour voir ou sont de forme irrégulière, la structure cristalline sous-jacente est toujours périodique et peut être déterminée par Diffraction aux rayons X.

La chimie et la structure cristalline définissent ensemble un minéral. En fait, deux ou plusieurs minéraux peuvent avoir la même composition chimique, mais diffèrent dans la structure cristalline (ci sont connus en tant que polymorphes). Par exemple, la pyrite et marcassite sont à la fois du sulfure de fer, mais leur arrangement des atomes diffère. De même, certains minéraux ont différentes compositions chimiques, mais la même structure cristalline, par exemple, halite (à base de sodium et le chlore ), galène (fabriqué à partir de plomb et de soufre ) et périclase (fabriqué à partir de magnésium et de l'oxygène ) partagent tous la même structure cristalline cubique.

Crystal structure influe grandement sur les propriétés physiques d'un minéraux. Par exemple, bien que le diamant et graphite ont la même composition (les deux sont pur carbone ), le graphite est très doux, tandis que le diamant est le plus dur de tous les minéraux connus. Cela se produit parce que les atomes de carbone en graphite sont disposées en feuilles qui peuvent coulisser facilement les unes sur les autres, tandis que les atomes de carbone en diamant forment un solide, d'enclenchement réseau tridimensionnel.

Il ya actuellement plus de 4000 minéraux connus, selon le Association minéralogique internationale, qui est responsable de l'approbation de la dénomination et de nouvelles espèces minérales présentes dans la nature. Parmi ceux-ci, peut-être 100 peut être appelé «commun», 50 sont «occasionnelle», et le reste sont «rares» à «extrêmement rare».

Les différences entre les minéraux et les roches

A est un minéral d'origine naturelle, solide inorganique avec une composition chimique définie et une structure cristalline spécifique. Une roche est un agrégat d'un ou plusieurs minéraux. (Une roche peut également inclure des restes organiques et mineraloids.) Certaines roches sont essentiellement composées d'un seul minéral. Par exemple, calcaire est une roche sédimentaire composée presque entièrement du minéral calcite . D'autres roches contiennent de nombreux minéraux et les minéraux spécifiques dans une roche peuvent varier considérablement. Certains minéraux, comme le quartz , mica ou du feldspath sont communes, tandis que d'autres ont été trouvés dans seulement un ou deux endroits dans le monde. La grande majorité des roches de la croûte terrestre se composent de quartz, feldspath, mica, chlorite, le kaolin, la calcite, épidote, olivine, augite, amphibole, magnétite, hématite, limonite et quelques autres minéraux. Plus de la moitié des espèces minérales connues sont si rares qu'ils ne ont été trouvés dans une poignée d'échantillons, et beaucoup sont connus à partir de seulement un ou deux petits grains.

Commercialement minéraux et des roches précieuses sont appelées minéraux industriels. Rocks à partir de laquelle les minéraux sont exploités à des fins économiques sont appelés Minerais (les roches et les minéraux qui restent, après le minéral souhaité a été séparé à partir du minerai, sont appelés résidus).

Composition minérale de roches

Un principal facteur déterminant dans la formation de minéraux dans une masse de roche est la composition chimique de la masse, pour un certain minérale peut être formé uniquement lorsque les éléments nécessaires sont présents dans la roche. La calcite est la plus commune dans calcaires, car ceux-ci sont essentiellement constitués de carbonate de calcium ; quartz est commune dans les grès et dans certaines roches ignées qui contiennent un pourcentage élevé de silice .

D'autres facteurs sont d'égale importance dans la détermination de l'association naturelle ou paragenèse des minéraux de roches métamorphiques, principalement le mode d'origine de la roche et les étapes par lesquelles il a passé dans la réalisation de son état actuel. Deux masses rocheuses peuvent avoir sensiblement la même composition en vrac et pourtant entièrement composé de différents assemblages de minéraux. La tendance est toujours pour les composés à former qui sont stables dans les conditions dans lesquelles la masse rocheuse est originaire. Un granit se pose par la consolidation d'une fusion magma à des températures élevées et de fortes pressions et de ses composants minéraux sont ceux stable dans ces conditions. Exposé à l'humidité, l'acide carbonique et d'autres agents subaériens aux températures ordinaires de la surface de la Terre, certains de ces minéraux d'origine, comme le quartz et le mica blanc sont relativement stables et ne sont pas affectées; autres météo ou de pourriture et sont remplacées par de nouvelles combinaisons. Le feldspath passe dans kaolinite, muscovite et de quartz, et tout minéraux mafiques tels que pyroxènes, amphiboles ou biotite ont été présents, ils sont souvent modifiés pour chlorite, épidote, rutile et d'autres substances. Ces changements sont accompagnés par la désintégration, et le rocher tombe dans un, incohérent, la masse terreuse lâche qui peut être considéré comme un sable ou de terre. Les matériaux ainsi formés peuvent être emportés et déposés que du grès ou siltstone. La structure de la roche d'origine est désormais remplacé par un nouveau; la constitution minéralogique est profondément modifié; mais la composition chimique globale peut ne pas être très différente. La roche sédimentaire peut être à nouveau soumis métamorphisme. Si pénétré par des roches ignées il peut être recristallisé ou, se ils sont soumis à d'énormes pressions avec la chaleur et le mouvement au cours bâtiment de montagne, il peut être converti en un gneiss pas très différent dans la composition minéralogique si radicalement différente dans la structure du granit, qui était son état d'origine.

Les propriétés physiques des minéraux

La classification des minéraux peuvent varier du simple au très difficile. Un minéral peut être identifié par plusieurs propriétés physiques, certains d'entre eux étant suffisante pour une identification complète sans équivoque. Dans d'autres cas, les minéraux ne peuvent être classés par davantage de produits chimiques ou complexe L'analyse par diffraction de rayons X; Ces méthodes, cependant, peuvent être coûteux et prendre du temps.

Propriétés physiques couramment utilisés sont:

• Crystal structure et l'habitude: Voir la discussion ci-dessus de la structure cristalline. Un minéral peut montrer bonne habitude de cristal ou la forme, ou il peut être massive, granulés ou compacte avec seulement cristaux visibles au microscope.

Talc

Diamant brut.

• Dureté: la dureté physique d'un minéral est généralement mesurée selon la échelle de Mohs . Cette échelle est relative et va de 1 à 10. minéraux avec une dureté Mohs donné peut rayer la surface d'un minéral qui a une dureté inférieure à lui-même.

• • Mohs échelle de dureté:

1. Le talc Mg ₃ Si ₄ O ₁₀ (OH) ₂
2. Gypse CaSO ₄ · 2H ₂ O
3. Calcite CaCO ₃
4. Fluorite CaF ₂
5. Apatite Ca ₅ (PO _{4) 3} (OH, Cl, F)
6. Orthose KAlSi ₃ O ₈
7. Quartz SiO ₂
8. Topaz Al ₂ SiO ₄ (OH, F) ₂
9. Corindon Al ₂ O ₃
10. Diamant C (carbone pur)

• Lustre indique la façon dont la surface d'un minéral interagit avec la lumière et peut aller de terne à vitreux (vitré).
  • Réflectivité -high métallique comme du métal: galène et de pyrite
  • Sous-métallique -Légèrement moins de réflectivité métallique: magnétite
  • Lustres non métalliques:
    • Adamantin - brillant, l'éclat de diamant aussi cérusite et anglésite
    • -le Lustre vitreux d'un verre brisé: quartz
    • Pearly - irisé et nacré: talc et apophyllite
    • Résineuse - l'éclat de résine: sphalérite et de soufre
    • Silky - une lumière douce manifesté par des matériaux fibreux: gypse et chrysotile
    • Dull -shown / terreuse par les minéraux finement cristallisés: le minerai de rein variété de hématite

• Couleur indique l'apparition du minéral à la lumière réfléchie ou la lumière transmise pour les minéraux translucides (ce est à dire à quoi il ressemble à l'œil nu).
  • Iridescence - le jeu des couleurs en raison de surface ou les interférences internes. Labradorite présente iridescence interne alors que l'hématite et de sphalérite montrent souvent l'effet de surface.
• Streak fait référence à la couleur de la poudre un minéral quitte après frottant sur une plaque de porcelaine non émaillée série. Notez que ce ne est pas toujours la même couleur que le minéral d'origine.
• Décolleté décrit la façon dont un minéral peut se diviser long différents plans. En lames minces, le clivage est visible sous forme de lignes parallèles minces à travers un minéral.
• Fracture décrit comment un pauses minérales concassées contraire à ses plans de clivage naturel.
  • Chonchoidal fracture est une fracture lisse incurvée de nervures concentriques du type de celle représentée en verre.
  • Hackley est fracture déchiquetée avec des arêtes vives.
  • Fibreux
  • Irrégulier
• Densité minérale concerne la masse à la masse d'un volume égal d'eau, à savoir la densité du matériau. Bien que la plupart des minéraux, y compris tous les minéraux de roches métamorphiques communs, ont une gravité spécifique de 2.5 à 3.5, quelques-uns sont notablement plus ou moins dense, par exemple, plusieurs minéraux sulfurés avoir une densité élevée par rapport aux minéraux de roches métamorphiques communs.
• Autres propriétés: fluorescence (réponse à la lumière ultraviolette), le magnétisme , radioactivité, la ténacité (réponse aux changements induits mécaniques de forme ou de), piézoélectricité et réactivité pour diluer acides .

Les propriétés chimiques des minéraux

Minéraux peuvent être classés en fonction de la composition chimique. Ils sont ici classés par anion groupe. La liste ci-dessous est dans l'ordre approximatif de leur abondance dans de la Terre la croûte . La liste suit le Dana système de classification.

Classe Silicate

quartz

Le plus grand groupe de minéraux de loin sont les silicates (la plupart des roches sont ≥95% silicates), qui sont composées principalement de silicium et d'oxygène , avec l'addition d'ions tels que l' aluminium , le magnésium , le fer et le calcium . Certains silicates importants de roches métamorphiques sont les feldspaths , quartz , olivines, pyroxènes, amphiboles, grenats, et les micas.

Classe Carbonate

Le minéraux de carbonate sont constituées de ces minéraux contenant l'anion (CO ₃₎ ^2- et comprennent la calcite et aragonite (carbonate de calcium à la fois), dolomite (magnésium / carbonate de calcium) et sidérite (carbonate de fer). Carbonates sont généralement déposés dans les milieux marins lorsque les coquilles de morts Settle de vie planctonique et se accumulent sur le fond de la mer. Les carbonates sont également présents dans évaporitiques paramètres (par exemple, le Grand Lac Salé , Utah) et également en régions karstiques, où la dissolution et reprécipitation de carbonates conduit à la formation des grottes , stalactites et stalagmites. La classe de carbonate comprend également le nitrate et minéraux borate.

Classe Sulfate

Sulfates tous contiennent l'anion sulfate, SO ₄ ^2-. Sulfates forment généralement dans paramètres évaporitiques où les eaux très salées évaporer lentement, permettant la formation des deux sulfates et halogénures à l'interface eau-sédiments. Sulfates se produire aussi dans systèmes hydrothermaux veine que les minéraux de la gangue ainsi sulfure minéraux métallifères. Un autre événement est aussi secondaire produits d'oxydation de minéraux sulfurés originaux. Sulfates communs incluent anhydrite (sulfate de calcium), celestine (sulfate de strontium), la barytine (sulfate de baryum), et du gypse (sulfate de calcium hydraté). La classe de sulfate comprend également la chromate, molybdate, sélénate, un sulfite, tellurate, et minéraux tungstate.

Classe Halide

Halite

Le halogénures sont le groupe de minéraux formant le naturel et sels comprennent fluorite (fluorure de calcium), halite (chlorure de sodium), sylvinite (chlorure de potassium), et sel ammoniac (chlorure d'ammonium). Halogénures, comme les sulfates, sont généralement trouvés dans les paramètres tels que évaporitiques playa lacs et les mers sans littoral comme le Mer Morte et Grand Lac Salé. La classe halogénures comprend le fluorure, chlorure, bromure et minéraux iodure.

classe oxyde

Oxydes sont extrêmement important dans l'exploitation minière comme ils forment un grand nombre de minerais de métaux de valeur qui peuvent être extraites. Ils procèdent également à la meilleure fiche de l'évolution du Le champ magnétique de la Terre. Ils se produisent couramment comme précipités à proximité de la surface de la Terre, produits d'oxydation des autres minéraux de la surface à proximité zone intempéries, et des minéraux comme accessoire dans les roches ignées de la croûte et manteau. Oxydes communs incluent hématite (oxyde de fer), magnétite (oxyde de fer), chromite (fer de l'oxyde de chrome), spinelle (oxyde de magnésium en aluminium - un composant commun du manteau), ilménite (oxyde de fer de titane), rutile (dioxyde de titane) et de la glace (oxyde d'hydrogène). La classe d'oxyde comprend l'oxyde et les hydroxydes minéraux.

classe de sulfure

Beaucoup minéraux sulfurés sont économiquement importante que le métal minerais. Sulfures communs comprennent la pyrite (sulfure de fer - communément appelé l'or des fous), chalcopyrite (sulfure de cuivre de fer), pentlandite (nickel sulfure de fer), et de la galène (sulfure de plomb de). La classe de sulfure comprend également la séléniures, la tellurures, la arséniures, le antimoniures, les bismuthinides, et la sulfosels (soufre et un second anion tel que l'arsenic).

Classe Phosphate

Le groupe minéral phosphate comprend réellement tout minéral avec une unité tétraédrique AO _4, où A peut être le phosphore , l'antimoine , l'arsenic ou le vanadium . De loin le phosphate le plus commun est apatite, qui est un important biologique minéral présent dans les dents et les os de nombreux animaux. La classe de phosphate comprend du phosphate, arséniate, vanadate, et antimonate minéraux.

Classe Element

Le groupe élémentaire comprend les métaux et éléments intermétalliques (or, argent, cuivre), semi-métaux et non-métaux (antimoine, du bismuth, du graphite, de soufre). Ce groupe comprend également les alliages naturels, tels que électrum (un alliage naturel d'or et d'argent), phosphures, siliciures, nitrures et carbures (qui sont habituellement seulement trouvé naturellement dans quelques météorites rares).

Classe biologique

La classe organique minéral comprend substances biogéniques dans lequel les processus géologiques ont été une partie de la genèse ou l'origine du composé existant. Minéraux de la classe organique comprennent divers oxalates, mellitates, les citrates, cyanates, acétates, formiates, les hydrocarbures et autres espèces diverses. Des exemples comprennent whewellite, moolooite, mellite, fichtelite, carpathite, evenkite et Abelsonite.