Ásványtani alapok

◊ A földkéreg építőelemei:

46,4 %  oxigén
28,2 %  szilícium
8,2 %  alumínium
5,6 %  vas
4,1 %  kalcium
2,4 %  nátrium
2,4 %  magnézium
2,1 %  kálium
0,7 %  többi elem...


◊ Mi az ásvány?

Az ásvány a földkéreg többnyire szilárd halmazállapotú (földi viszonyok között szilárd), egynemű (homogén), természetes eredetű, határozott kémiai összetételű és vegyi képlettel leírható, többnyire kristályos állapotú építőköve, anyag, néha elem... A Föld-típusú bolygók (Merkúr, Vénusz, Föld, Mars) anyagának természetes építőeleme. Az ember által előállított kristályos anyagokat ebből adódóan nem tekintjük ásványoknak! Jelenleg kb. 4300 ásványfajt ismerünk a Földön! Számuk évről-évre nő, átlagosan kb. 40-50 fajjal.


◊ Mi a kristály?

Az ásványok kristályokból épülnek fel. A kristály olyan szilárd halmazállapotú anyag, melynek szerkezetében az atomok, ionok, molekulák meghatározott rendben helyezkednek el. A meghatározott rendű szerkezet neve: kristályrács. Külalakilag: (ha a külső körülmények lehetővé teszik) sík lapokkal határolt mértani test, melyben rendezett belső szerkezet van. A külső formáját is ez határozza meg!


◊ Tíz ásványosztály van:

1.   Terméselemek
2.   Szulfidok
3.   Halogenidek
4.   Oxidok, hidroxidok
5.   Karbonátok, nitrátok
6.   Borátok
7.   Szulfátok
8.   Foszfátok, arzenátok, vanadátok
9.   Szilikátok
10. Szerves ásványok


◊ Hét kristályrendszer:

1. Triklin (háromhajlású) – a legkevesebb szimmetriaelemmel rendelkezik, minden kristálylapja különálló és egyedi. Pl. rodonit, türkiz.
2. Monoklin (egyhajlású) – a tengelyarányok különbözőek, hajlásszögük egy kivételével derékszögű, kevés szimmetriaelemmel rendelkezik. Pl. gipsz, azurit, terméskén, malachit, ortoklász, talk, csillámok.
3. Rombos – a három koordinátatengely egymásra merőleges. Több mint 3 szimmetriaelem. Pl. aragonit, barit, markazit, olivin.
4. Tetragonális (négyzetes) – a három tengely egymásra merőleges, de egy főtengely kitüntetett szerepű. Főtengelyesnek is hívják. Sok szimmetriával rendelkezik! Pl. cirkon, kalkopirit, rutil.
5. Trigonális – a főtengely a melléktengelyekkel derékszöget zár be. Sok szimmetriával rendelkezik! Pl. kalcit, dolomit, korund, kvarc, sziderit.
6. Hexagonális (hatszöges) – a trigonálishoz hasonló, de szimmetriájában a hatszöges elemek az elsőrendűek. Pl. apatit, grafit, kvarc, molibdenit.
7. Szabályos (köbös) – szabályosságáról ismerhető fel, de tulajdonságai iránytól függetlenek. Pl. fluorit, galenit, szfalerit, pirit, gránátok, gyémánt, kősó, termésréz.

1-től 7-ig nő a szimmetriaelemek száma, úgymond egyre szabályosabbá válnak... Míg a triklinben csak 1 lapforma, a köbös rendszerben 48 ugyanolyan lap jellemző!
A triklinben így kevés a kristályforma, és lapokban szegény (1-2 lap).


◊ A kristályok termete:

1. Prizmás, oszlopos - Pl. kvarc, turmalin
2. Tűs - Pl. antimonit, nátrolit, malachit
3. Táblás, lemezes - Pl. csillámok, agyag, hematit, barit
4. Izometrikus (szabályos, egyméretű ) - Pl. a köbös kristályok: galenit, pirit, gránátok, gyémánt

A kvarc lehet izometrikus, prizmás nyúlt és néha tűs is!


◊ A Mohs-féle keménységi skála (Friedrich Mohs osztrák kutató, 1812):

1.   Talk (zsírkő) – Körömmel könnyen karcolható, aprítható
2.   Gipsz – Körömmel nehezen karcolható
3.   Kalcit – Körömmel nem, tűvel vagy rézpénzzel könnyen karcolható
4.   Fluorit – Tűvel nehezen, késsel könnyen karcolható
5.   Apatit – Késsel nehezen karcolható
6.   Földpát, ortoklász (pl. holdkő, labradorit) – Késsel nem karcolható, reszelővel karcolható
7.   Kvarc – Az üveget karcolja
8.   Topáz – Karcot ejt a kvarcon és üvegen, az acéllal szikrázik
9.   Korund (rubin, zafírok) – Karcot ejt a topázon is, az acéllal szikrázik
10. Gyémánt – Csak egy másik gyémánt ejt karcot rajta, az üveget vágja

A gyémánt 40x keményebb a talknál, míg a korund már csak 9x... A Mohs-skála szerint minden ásvány a keménységben alatta álló ásványt karcolja!


◊ Az ásvány néhány egyéb fontos jellemzője:

1. Szín: Irányfüggő! Lehet saját színű (idiokrómás) és idegen színű (allokrómás) - utóbbit zárvány idézi elő. Lehet többszínű is (pleokroizmus).

2. Átlátszóság: Az ásványok a rajtuk keresztülhaladó fényt különböző mértékben eresztik át. Lehetnek: átlátszók, áttetszők vagy átlátszatlanok (opak).

3. Porszín: Csak a saját színű, idiokrómás ásványoknak színes a pora! Ezek kémiai fő komponenseik révén színesek... A porszín megállapításának legegyszerűbb módja, ha egy máztalan porcelánlaphoz dörzsölgetjük az ásványt! A porszín a felületen végighúzódó finom részecskék színe! A saját színű ásványoknak a pora is hasonló színű, csak kicsit világosabb. Ezzel szemben az idegen színű ásványok pora mindig fehér, vagy ahhoz közeli!

4. Fény: Az ásványok fénye a fényvisszaverő képességüktől függ. A visszavert fény erőssége alapvetően a felület simasága, a törésmutató nagysága és az átlátszóság függvénye. A fény minősége viszont a kristályszerkezettől is függ! A fény fajtái lehetnek: fémes fény, félig fémes fény, gyémántfény, üvegfény, gyöngyházfény, zsírfény (viaszfény), selyemfény vagy fénytelen.

5. Szín- és fényjáték: Ha az ásvány színe és/vagy fénye változó, mozgatással más-más színeket, fényjelenségeket mutat. Sokféle oka lehet...
- Irizálás (futtatási szín) – oka a fény interferenciája! Olyan átlátszatlan ásványok felszínén figyelhető meg, melyet rendkívül vékony rétegként egy más fénytörésű anyag kérgez be. Gyakori jelenség a gömbös-vesés goethit vagy hematit felületén.
- Csillogás – a kristály belsejében, egymással párhuzamosan elhelyezkedő pikkelyes, lemezes zárványok (pl. hematit, lepidokrokit vagy csillámok) idézik elő. Pl. aventurin, napkő.
- Csillaghatás (aszterizmus) – az ásvány domborúra csiszolt (kaboson) felszínén hatágú, csillag alakú fényeffektus. Ezt kicsi, tűs ásványzárványok rendszere okozza. Pl. csillagzafír, csillagrubin.
- Macskaszemhatás – a finom tűs halmazok, vagy finom csatornák egymással párhuzamos elrendeződése okozza. Pl. macska-, tigris- és sólyomszem.
- Opalizálás – bizonyos opálok, pl. nemesopál mozgatásával az ásványon szinte minden szín megjelenhet, eltérő erősségben! Ennek oka a nemesopál sajátos szerkezete.
- Labradorizálás, adularizálás – a plagioklászok és az alkáli földpátok jellemző színjátéka. Ezek az ásványok parányi lemezkék sorozataként szilárdulnak meg. Ezekkel a lemezkékkel kapcsolatos interferenciajelenségek okozzák a földpátok egyedülálló színjátékát...
Labradorizálás: intenzív kékes-sárgás-zöldes-bíbor színjáték.
Adularizálás: az ortoklász adulár, holdkő nevű változatánál olykor a Hold sejtelmes fényéhez hasonló szín- és fényhatások észlelhetők.

6. Hasadás és törés:
Hasadás esetén mechanikai behatásra többé-kevésbé sík lapok mentén válnak el egymástól a kristályok darabjai. Egy ásvány hasadásának módja a kristályszerkezettől és a kémiai kötések minőségétől függ. Az ásványokat hasadásuk szerint három csoportba különítjük:
- Kitűnő vagy tökéletes hasadás: könnyen hasad, az elválási sík sima, tükröző felület. Átlátszó ásványok hasadási lapjain sokszor szivárványos foltok figyelhetők meg! Pl. kalcit, galenit, kősó, gipsz, csillámok, fluorit.
- Jó hasadás: a hasadási lap szintén könnyen létrehozható, felszíne sima, de csak gyengén tükröz. Pl. földpátok, amfibolok.
- Tökéletlen vagy rossz hasadás: nehezen hasítható, egyenetlen és nem tükröz. Pl. gránát, berill, cirkon, turmalin, kvarc.

Törés: A nem hasadó ásványokból minden esetben, a hasadó ásványok törése esetén ha az nem a hasadási irányban történik, törésfelületet kapunk. Ezt a mechanikus hatás következtében történő részekre válást törésnek nevezzük. A törést a keletkező felületek és törési felszínek alapján csoportosíthatjuk:
- egyenes (pl. jáspis)
- kagylós (pl. malachit, opál)
- földes (pl. bauxit ásványok, limonit)
- szilánkos (pl. tűzkő, nefrit)
- horgas (pl. fémek)
- egyenetlen (pl. kvarc, berill, kalkopirit).

7. Az ásványok zárványai: Minden olyan anyagot, amit az ásvány növekedése során magába zár, a zárványok közé sorolunk... Ezek lehetnek gáz-, folyadék- vagy szilárd halmazállapotúak egyaránt. A zárvány minősége összefügg a képződési körülményekkel. A zárványok ezáltal az ásványképződés környezeti feltételeiről adnak felvilágosítást! Az ásványban lévő zárványok néha csökkentik az ásvány értékét, de néha épphogy emelik!

8. Lumineszcencia: Ha egy ásvány egy bizonyos formában felvett energiáját a látható fény tartományában bocsátja ki. A gerjesztő energia jellegétől függően osztályozható a lumineszcencia-jelenségeket:
- fotolumineszcencia (fénygerjesztéssel): lehet fluoreszcencia (az ásvány csak addig lumineszkál, amíg a besugárzás tart) pl. fluorit, scheelit, vagy foszforeszcencia (a lumineszcencia a besugárzás után is tart, pár perc, de akár órákig is).
- termolumineszcencia (hőhatásra bekövetkező fénykibocsátás) Pl. topáz, gyémánt, kalcit.
- tribolumineszcencia (dörzsölés, csiszolás hatására fénykibocsátás) Pl. szfalerit.

9. Mágneses tulajdonságok:
- Diamágneses (nem mágnesezhető, a mágnes taszítja) Pl. kalcit, kvarc, kősó.
- Paramágneses (átmenetileg mágnesezhető) Pl. sziderit, limonit, hematit, berill.
- Ferromágneses (olyan nagy mértékben paramágneses, hogy maga is lehet aktív mágnes!) Pl. mágnesvasérc (magnetit). Ez nem az anyag, hanem a kristályrács jellegzetessége! Ha a szerkezet megváltozik, megváltozik a mágneses sajátság is.

10. Elektromos tulajdonságok:
- Vezetőképesség: A kristályrács típusától függő vektoriális sajátság a fémrácsú ásványok vezetőképessége nagyságrendekkel jobb, mint a nemfémek és azok vegyületeinek vezetőképessége (pl. ezüst-kvarc: 1020x-os különbség).
- Piezoelektromosság: Egyes nem vezetőképes kristályokat bizonyos irányban összenyomva ellentétes végük ellentétes töltést nyer. Húzás hatására a pólusok felcserélődnek. Csak olyan kristályokban fordulhat elő, amelyekben nincs szimmetria középpont (pl. kvarc).
- Piroelektromosság: Az ásvány melegítés hatására válik valamely irányban elektromosan polárossá. Szintén csak szimmetriaközpont nélküli kristályokban lép fel (pl. turmalin).


Az ásványok keletkezése


A természetben bárhol képződhetnek ásványok. A kristályosodás kristálycsírák képződésével indul meg. Ha az oldat vagy olvadék lehűlése lassú, úgy kevés, de nagy kristály képződik. Amennyiben a lehűlés gyorsan megy végbe, a kristálycsíráknak sem lesz idejük növekedni, és sok apróbb kristály képződik. Egy ásvánnyal legtöbbször több ásvány képződik párhuzamosan, így előfordulhat, hogy nem marad hely a kristálylapok kifejlődéséhez. Ebben az esetben polikristályos (sok-sok kristályból álló) halmazok jönnek létre.


1) Magmás ásványképződés

A nagy hőmérsékleten és nyomáson képződött, magmából kikristályosodott ásványokat magmás eredetű ásványoknak hívjuk. A magma anyagának legnagyobb részét az uralkodó kationok nagy olvadáspontú vegyületei alkotják. Néhány százaléknyi mennyiségben azonban tartalmaznak könnyen illó vegyületeket is. A magma a Föld mélyebb zónáiban képződik, a szilárd kőzetek részleges megolvadásával. Ha kijut a felszínre, lávának hívjuk. A lávában a gyors kihűlés hatására kevés idejük van az ásványoknak a kristályosodásra. Így sokszor igen aprók a kristályok, extrém gyors kihűlés hatására pedig kőzetüveggé szilárdulhatnak meg. Pl. obszidián. Ha a magma nem éri el a földfelszínt, behatolhat a földkéreg repedéseibe. Az olvadék a magmakamra peremi részein kezd el kihűlni először. Itt válnak ki az első ásványok is csökkenő olvadáspontjuk szerint, majd a nehézségi erő hatására az olvadék aljára süllyednek – ez az előkristályosodási szakasz. A hőmérséklet további csökkenésével nagyobb tömegben kristályosodnak ki az alacsonyabb olvadáspontú ásványok, mint például az olivin-, piroxén-, és amfibol-csoport ásványai. Ezt követi a földpátok, csillámok és kvarc kiválása. Ezt a szakaszt főkristályosodásnak nevezzük. Így jön létre a magmás kőzetek döntő része, melynek fő elegyrészei a földkéreg leggyakoribb kémiai elemeiből épülnek fel. A maradék magmában az oldhatatlan gázok mennyisége, valamint az addig kis mennyiségben jelenlévő kémiai elemek aránya igen jelentősen megnő. A kb. 2-12 km-es képződési mélység, és 600-800 °C-os, igen lassan változó hőmérséklet nyugodt kristályosodást tesz lehetővé. Így óriási, akár több méteres kristályok képződhetnek! Ezt a szakaszt hívjuk pegmatitos fázisnak. Itt azok a kémiai elemek dúsulnak föl, melyek nagyobb ionméretük és töltésük miatt nem tudnak egyik (már korábban kristályosodott) ásvány szerkezetébe sem beépülni. Jellegzetes pegmatit ásványok a berill- és turmalin-csoport ásványai. A magmás működés vége felé a kőzetrétegekben áramló gőzök 400 °C alá hűlnek, megjelenik a forró vizes oldatrendszer, vagy hidrotermás fázis. A hidrotermás oldatok a környező kőzetek repedéseibe, üregeibe hatolnak be, majd a lehűlés hatására ásványkiválásokat hoznak létre. Ennek során jönnek létre a gazdaságilag fontos ércásványok. Pl. galenit, szfalerit, kalkopirit, cinnabarit, illetve nagyon gyakori meddőásványok: kalcit, barit, kvarc stb.


2) Üledékes ásványképződés

A hidrotermás fázisnál jóval alacsonyabb hőmérsékleten, vegyi úton, vagy biológiai hozzájárulással kivált üledékes eredetű ásványok tartoznak ide. A felszínen lévő kőzetek a külső erők hatására szétaprózódnak, vagy elmállanak. Anyaguk behordódik a folyókba, tavakba, majd tengerekbe, ahol lerakódnak, majd megszilárdulnak. Ezek a folyamatok hozzák létre a törmelékes üledékes ásvány együtteseket. A folyók kanyarulataiban, zátonyainál a kőzetekből kipergő, felaprózódó, majd a folyó által elszállított ásványok sűrűségük szerint rakódnak le, így gyakran találhatunk jobbára egyféle ásványból felépülő homokos részeket (torlatokat) a hordalékban. Döntően kémiai reakciók eredményeként képződik a kalcitból álló mészkő, illetve a kősó és a gipsz. Karbonátos területeken a víz magával hozott, vagy talajból és levegőből abszorbeált szén-dioxid tartalma szénsavvá alakul, mely a karbonátos kőzetek anyagát oldja. Amikor az ilyen kalcium-hidrogén-karbonátban gazdag víz alacsonyabb nyomású helyre érkezik, a benne lévő oldott anyag kiválik, forrásmészkő vagy cseppkő keletkezik. A kősó és gipsz tavakban, tengerekben válik ki, ha azokból annyi víz párolog el, hogy az oldat túltelítetté válik, betöményedik. Egyes vegyi úton képződött karbonátos ásvány együttesek metaszomatózissal (elemkicserélődés) kémiailag átalakulhatnak. A magnézium felvételével így képződik pl. a kalcitból dolomit vagy magnezit. A magmás folyamatok során keletkezett ásványok stabilitása a felszínen csökken, így gyakran más, az új környezetben stabil ásványokká alakulnak át. Pl. az olivin-csoport ásványai szerpentinásványokká mállanak. Vizes közeg hatására a földpátok agyagásványokká (kaolinit, illit, montmorillonit stb.) alakulnak. A szulfidokat tartalmazó kőzetek a felszín közelében a vízben oldott oxigén hatására oxidálódnak szulfátokká, majd oxidokká (oxid-hidroxidokká) alakulnak át savak fejlődése közben, melyek további reakciókat eredményeznek, és egy sor másodlagos ásványt hoznak létre...


3) Metamorf ásványképződés

Minden kőzetalkotó ásvány átkristályosodhat új ásványfázisokká a hőmérséklet és/vagy a nyomás jelentős megváltozása miatt. Ezt a folyamatot metamorfózisnak hívjuk. A metamorfózis során az ásványok az átalakulás alatt is döntően szilárd fázisban maradnak. Metamorfózis széles hőmérséklet- és nyomáshatárok között, illetve lokális vagy regionális méretekben egyaránt megtörténhet. Termális vagy kontakt metamorfózis akkor léphet fel lokálisan, amikor a magma különböző minőségű kőzetrétegekbe benyomul. Ilyenkor mind a megszilárduló magmás kőzetben, mind a mellékkőzetben ún. kontakt-övek alakulnak ki, ahol a magas hőmérséklet és a távozó könnyen illók hatására új ásványok alakulnak ki. Márgákba, agyagos mészkövekbe hatoló magmás intrúzió peremén pl. epidot, kalciumtartalmú gránátok, wollastonit, diopszid képződik. Ennek a kőzetnek a neve szkarn. Ha kémiailag viszonylag tiszta mészkövet ér kontakt hatás, úgy a mészkő márvánnyá kristályosodik. Agyagok kontaktusán ún. szaruszirt jöhet létre. Az eredeti agyagásványok itt alumíniumban és szilíciumban gazdag szillimanittá, kordieritté vagy andaluzittá kristályosodnak át. Regionális méretekben a nagy kőzetmozgások, illetve metaszomatikus folyamatok hatására keletkeznek új ásványfázisok. Elkülöníthetőek kis, közepes és nagy nyomáson képződött ásványtársulások, ahol a hőmérsékletnek is kitüntetett szerepe van. Az így képződő metamorf kőzetek ásványegyüttese a hőmérséklet- és nyomásviszonyok mellett erősen függ a kiinduló kőzet ásványos, illetve kémiai összetételétől. Kis nyomáson és alacsony hőmérsékleten (kb. 0-5 kilobar között és 300 °C alatt) képződnek pl. a prehnit, pumpellyit, szerpentin ásványok és a zeolitok. Közepes nyomáson és hőmérsékleten (kb. 5-7 kilobar és 300-700 °C körül) az epidot, aktinolit, hornblende, plagioklászok. Nagy nyomáson (6-7 kilobar felett) a kianit, jadeit, pirop a jellemzőbb szilikátok. A metamorfózis mértékét az ún. indexásványok jelzik, melyek csak bizonyos nyomás és hőmérsékleti intervallumban fordulnak elő, így gyakran a terepen felismerhető az adott kőzet képződési körülménye!


Írta: Lija'Thie

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése