minerał
 
Encyklopedia PWN
minerał
[łac.],
pierwiastek chemiczny lub związek chemiczny powstały w przyrodzie w wyniku naturalnych procesów geologicznych lub kosmologicznych, o określonym składzie chemicznym i właściwościach chemicznych i fizycznych oraz strukturze krystalicznej.
Z minerałów jest zbudowana skorupa ziemska, także Księżyc i meteoryty. Jako minerały syntetyczne określa się uzyskiwane w toku procesów technologicznych substancje krystaliczne, których skład i struktura odpowiadają minerałom właściwym (naturalnym): diamenty syntetyczne, korund syntetyczny (np. elektrokorund) i in. Minerał odróżnia od substancji mineralnej (np. mineraloidów) struktura krystaliczna, a od mieszanin mineralnych (np. skał, złożonych zwykle z różnych minerałów) — jednorodność chemiczna i fizyczna.
Cechami charakterystycznymi minerału są głównie: przynależność do określonej klasy krystalograficznej (kryształ), skład chemiczny, właściwości mechaniczne — twardość (określana w skali Mohsa), łupliwość, przełam (np. muszlowy, haczykowaty); właściwości optyczne: barwa, rysa (tj. barwa minerału w stanie sproszkowanym), połysk (np. tłusty, metaliczny), współczynniki załamania światła (dwójłomność), pleochroizm; także inne cechy fizyczne (np. właściwości magnetyczne, gęstość). Ze względu na właściwości barwne rozróżnia się minerały idiochromatyczne (barwne), odznaczające się charakterystyczną, własną barwą uwarunkowaną składem chemicznym i strukturą krystaliczną (np. czerwony cynober, niebieski azuryt), oraz minerały allochromatyczne (zabarwione), w stanie czystym bezbarwne, często zabarwione przez domieszki (np. odmiany kwarcu: ametyst, cytryn), lecz zachowujące białą rysę. Ze względu na częste wzajemne podstawienia jonów różnych pierwiastków chemicznych w strukturze krystalicznej minerałów (diadochia), część z nich (np. plagioklazy, oliwiny) tworzy szeregi izomorficzne, tj. roztwory stałe o zmiennej zawartości głównych składników, lecz o tej samej postaci krystalograficznej oraz o określonych właściwościach optycznych i fizycznych. Niektóre substancje chemiczne występują jako minerały o różnych postaciach krystalograficznych (polimorfizm), tworząc odmiany polimorficzne: np. węglan wapnia ma 2 odmiany polimorficzne — trygonalną (kalcyt) i rombową (aragonit). Forma kryształu minerału może być zachowana mimo jego zastąpienia przez inny minerał (pseudomorfoza) lub przez inną odmianę polimorficzną tej samej substancji (paramorfoza).
Minerały występują w postaci prawidłowo uformowanych dużych kryształów i ich skupień (np. szczotek krystalicznych), częściej tworzą nagromadzenia drobnych kryształów zwanych agregatami krystalicznymi, ziarna o kształtach nieregularnych (np. uzależnionych od kształtu pustki skalnej, w której krystalizowały), skupienia drobnokrystaliczne lub skrytokrystaliczne (ziemiste, zbite i in.) o różnych kształtach (np. nacieki, buły). Powstają w wyniku wielu procesów geologicznych: krystalizacji magmy, metamorfizmu, procesów hydrotermalnych, ekshalacji wulkanicznych, wietrzenia, diagenezy, wytrącania się substancji chemicznych z wód powierzchniowych, działalności organizmów; w określonych warunkach fizykochemicznych tworzą się zwykle charakterystyczne zespoły minerałów zwanych paragenezami.
Zespołami minerałów występującymi w skorupie ziemskiej w dużych masach są skały. Wśród minerałów tworzących skałę rozróżnia się minerały główne (składniki główne), tj. będące podstawowymi składnikami skały i decydujące o jej przynależności systematycznej, minerały poboczne (występujące pospolicie, lecz w niewielkich ilościach, i niemające wpływu na przynależność systematyczną skały) i minerały akcesoryczne (które występują w zmiennej ilości w danym typie skały, a ich obfitość może być podstawą wydzielenia pewnych jej odmian). Minerały będące głównymi składnikami skał są nazywane minerałami skałotwórczymi: należą do nich głównie krzemiany i glinokrzemiany (skalenie, amfibole, pirokseny, łyszczyki, oliwiny, skaleniowce), kwarc, kalcyt, dolomit. Ważną grupą minerałów skałotwórczych są minerały ilaste, tj. minerały z grupy glinokrzemianów uwodnionych o strukturze warstwowej, tworzące skupienia złożone z drobnych, nierozpoznawalnych gołym okiem łusek; łatwo chłoną wodę, co powoduje ich pęcznienie i uplastycznienie; są głównymi składnikami skał ilastych i gleb (np. kaolinit, montmorillonity). Głównymi składnikami większości rud są minerały kruszcowe (kruszce), tj. minerały będące związkami (siarczkami, arsenkami, siarkosolami, tlenkami i in.) metali ciężkich (także antymonu, arsenu); dla minerałów kruszcowych typowe są: duże współczynniki załamania światła, nieprzezroczystość, połysk metaliczny lub półmetaliczny (np. galena, chalkopiryt, hematyt). Wyróżnia się także minerały ciężkie (np. magnetyt, kasyteryt, ilmenit, turmalin), dające się dzięki znacznej gęstości (powyżej 3 g/cm3) łatwo oddzielać od pospolitych minerałów skałotwórczych. Znaczna część minerałów jest wykorzystywana w gospodarce (kopaliny), głównie w przemyśle, także w rzemiośle artystycznym (kamienie szlachetne); ich nagromadzenia (złoże) są od starożytności eksploatowane metodami górniczymi.
Badaniami minerałów zajmuje się dziedzina geologii zwana mineralogią, blisko związana z petrografią i krystalografią. Jej początki sięgają starożytności, kiedy opisywano zewnętrzne cechy niektórych minerałów i miejsca ich występowania. Pierwszą klasyfikację minerałów stworzył w X w. Awicenna. Wiele danych z dziedziny mineralogii zawierają pochodzące z XVI w. prace G. Agricoli. Dla rozwoju współczesnych metod badań minerałów duże znaczenie miało dokonane 1669 przez E. Bartholina odkrycie zjawiska dwójłomności w kryształach kalcytu, a także sformułowanie w tym samym roku przez N. Stensena prawa stałości kątów (krystalograficzne prawa). Do XIX w. dominowały w klasyfikacji i badaniach minerałów metody opisu ich właściwości zewnętrznych; podstawą nowoczesnej mineralogii stały się prowadzone przez R.J. Haüy’ego badania wewnętrznej struktury kryształów oraz prace J.J. Berzeliusa nad chemiczną systematyką minerałów. Ważny zwrot w dziejach mineralogii dokonał się dzięki zapoczątkowaniu przez W. Nicola i H. Sorby’ego ok. połowy XIX w. systematycznych badań minerałów w świetle spolaryzowanym przechodzącym (płytka cienka). Dalszy rozwój zawdzięcza mineralogia dokonanym w XIX i XX w. odkryciom w dziedzinie fizyki i chemii, co umożliwiło rozwój obecnie powszechnie stosowanych technik badań minerałów: metod krystalografii rentgenowskiej, mikroskopii elektronowej, spektroskopii, analizy termicznej, neutronowej analizy aktywacyjnej i in. Początki naukowych badań minerałó przez uczonych polskich sięgają 1. połowy XIX w. (S. Dunin Borkowski, I. Domeyko). Do rozwoju współczesnej mineralogii w Polsce przyczynili się m.in. F. Kreutz, S.J. Thugutt, J. Morozewicz, Z. Weyberg, S. Kreutz, K. Smulikowski.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia