Minerały

WIELKI WYBUCH

Astronomowie uważają, że dzieje Wszechświata zaczęły się od punktu w nieskończenie wielkiej temperaturze, gęstości i ciśnieniu. Punkt ten zaczął się gwałtownie rozszerzać. Wydarzenie, które te zapoczątkowało i dzięki któremu powstał Wszechświat, zostało nazwane WIELKIM WYBUCHEM!!

Wielki Wybuch zapoczątkował długi łańcuch wydarzeń, w tym, również powstanie Ziemi. Podczas Wielkiego wybuchu materia rozprzestrzeniła się na wszystkie strony, niczym mleko kipiące z garnka, tworząc gęsty gaz. Z niego powstały galaktyki, składające się z milionów gwiazd. Galaktyki oddalają się coraz bardziej od siebie w miarę ekspansji Wszechświata. Nikt nie wie, jak wielki jest obecnie Wszechświat i czy ma on jakieś granice. Liczby, którymi posługiwać się nauka przy szacunkach rozmiarów Wszechświata, zapiera dech w piersiach. Wszechświat rozpościera się dalej niż można dostrzec przez najpotężniejsze teleskopy.

Jaki będzie dalszy los Wszechświata? Jedna hipoteza głosi, że jego eksplozja będzie ulegać stopniowemu spowolnieniu, aż w końcu zacznie się kurczyć. W końcu Wszechświat zapadnie się z powrotem do jednego punktu, od którego kiedyś zacznie się następny Wielki Wybuch. W myśl tej hipotezy dzieje Wszechświata to powtarzające się okresy jego rozszerzania i kurczenia się. Astronomia nie znalazła jednak dotąd dowodu na zmniejszanie się prędkości ekspansji Wszechświata. Być może będzie on rozszerzał bez końca, zmniejszając stopniowo swą gęstość, dopóki nie wypalą się wszystkie gwiazdy i nie zapanuje wieczna ciemność.

RYNEK MINERAŁÓW

Liczne minerały, nie posiadające szczególnego wyglądu, stanowią źródło całego szeregu substancji szeroko stosowanych w technice i medycynie. Poszukiwania ich złóż stanowią najważniejsze zadanie praktyczne geologów.
Diament i korund, (którego najcenniejszymi i najpiękniejszymi odmianami są znane kamienie szlachetne - rubin i szafir) są najtwardszymi substancjami występującymi w przyrodzie. Najlepsze okazy tych kamieni są szlifowane przez wysoko kwalifikowanych szlifierzy i wykorzystywane w jubilerstwie do zdobienia pierścieni, brosz i innej biżuterii.

Jednak większość diamentów i korundów wydobywanych ze złóż każdego roku nie spełnia kryteriów stawianych kamieniom szlachetnym przez gemmologów i jubilerów. Mają one liczne defekty struktury, są spękane i nieatrakcyjnie zabarwione.

Znaczy to, że kamienie gorszej jakości są bezużyteczne; przeciwnie na wysoką twardość odgrywają one dużą rolę jako materiały ścierne. Diamenty są wykorzystywane do wyrobu wierteł, frezów i koronek wiertniczych, gdyż jako najtwardszy minerał bez trudu można urabiać dowolny materiał czy skałę. Sproszkowany korund jest szeroko stosowany jako szmergiel do wyrobu ściernic, papieru i płótna ściernego.

Potoczne przykłady wyraźnie pokazują, że wiele kamieni szlachetnych, które są zbyt niskiej jakości, aby znaleźć zastosowanie w jubilerstwie, ze względu na swoją twardość może z powodzeniem stosować trwały materiał ścierny.

W ostatecznym rozrachunku, rozstrzygającym o zastosowaniu konkretnego kamienia szlachetnego kryterium jest cena, jaka osiąga on na wolnym rynku.

RUDY

Wiele minerałów nie odznacza się cechami kamieni szlachetnych i nie ma tak spektakularnej wartości, zawiera jednak różne użyteczne pierwiastki lub ich związki, otrzymywane z nich w procesach przemysłowej przeróbki.

Dla przykładu, żelazo jest jednym z ważniejszych pierwiastków znanych człowiekowi. Niemal wszystko, co nas otacza, samochody, mosty, zawiasy drzwi - zawiera żelazo. Żelazo jednak rzadko występuje w przyrodzie w stanie wolnym i musi być otrzymywane z rudy. Głównym źródłem żelaza są: magnetyt, hematyt, syderyt, limonit, ilmenit i każdy z tych minerów jest wydobywany na dużą skalę w wielu miejscach świata.

Ołów i jego związki również służą do otrzymywania szeregu produktów, np. stopów takich jak pewter i solder, kul, akumulatorów itd. Metal ten jest podobnie jak żelazo, otrzymywane z rud.

Ołów występuje w wielu minerałach, z których najważniejszy jest siarczek ołowiu-galena. Inne minerały, takie jak anglezyt, cerusyt i lithargit, odgrywają mineralna rolę.

Cynk, który w złożach mineralnych często towarzyszy ołowiowi, jest bardzo ważnym składnikiem stopów takich jak mosiądz i niektóre brązy. Głównym przemysłowym tego niebieskawi-białego metalu jest siarczek cynku - sfaleryt, zwany także blendą cynkową. Rudą cynku jest także węglan cynku – smithsonit i krzemian – hemimorfit.

Promieniotwórczy uran jest stosowany jako paliwo w reaktorach jądrowych i do produkcji jądrowej. Główną rudą tego fascynującego i niebezpiecznego materiału jest tlenek uranu - uraninit.
Przytoczono zostało zaledwie kilka przykładów bardziej znanych rud kilku najważniejszych metali. Praktyczne znaczenie ma ich dużo więcej.
Ogólnie można stwierdzić, że minerał, który zawiera metaliczny pierwiastek, możliwy do wydzielenia w opłacalny gospodarczo sposób jest z definicji minerałem użytecznym- rudą metalu.

NIEZWYKŁE BARWY MINERAŁÓW

Wspaniałą atrakcyjnością minerałów jest gama ich pięknych barw, zawierająca w sobie każdy odcień, jaki moglibyśmy sobie wyobrazić. Wiele minerałów jest używanych do wytwarzania barwnych proszków do produkcji barw. Wynika to z niezwykłości i niemożliwości imitowania odcieni a także z trwałości barw większości farb mineralnych, nie ulegających blaknięciu nawet po długotrwałym wystawianiu na naturalne lub sztuczne światło.

Do najbardziej uderzających barw kryształów należą czerwone w różnych odcieniach: proustyt, cynober i realgar; jasnopomarańczowe: krokoit, wulfenit i wanadynit; żółte: aurypigment i siarka rodzima oraz wspaniały żółtozielony autunit i inne wtórne minerały uranu. Dioptaz i szmaragd są jaskrawozielone, lazuryt, wiwianit i azuryt- niebieski a fluoryt-fioletowy.

ŚWIAT BARW

Niektóre kryształy mają miękkie delikatne barwy jak róż rodochrozytu i niektórych innych minerałów manganu lub jasny błękit aurichalcytu. Natomiast siarczki i tlenki są często zbliżone do czarnych z przebarwieniami ciemnoczerwonymi.

Niektóre minerały maja inną barwę w swojej formie naturalnej z zupełnie inną po dokładnym roztarciu. Dobrym przykładem jest tu hematyt, pospolity tlenek żelaza, zazwyczaj czarny w dużych postaciach kryształów. Jednak jego rysa jest ciemnoczerwona; minerał ten po zmieleniu daje barwnik, który był powszechnie używany w malarstwie i farbiarstwie od czasów starożytnych. Z powodu barwy rysy nadawano mu nazwę od greckiego słowa oznaczającego krew.

Wiele popularnych barwników było kiedyś otrzymywanych z minerałów, nawet, gdy obecnie otrzymywane są syntetycznie. Czerwień Vermilion pierwotnie była sproszkowana cynobrem, a ultramaryna-laurytem.

Pomimo całej ich odporności, barwniki mineralne mogą zmieniać barwę w ciągu długich okresów. Na malowidłach florentyńczyka Giotta di Bondone i innych wielkich malarzy XIII i XIV stulecia widzimy obecnie niebo o odcieniu wyraźnie zielonym. Powodem nie jest eksperymentowanie artystów z nienaturalnymi formami, ale reakcja chemiczna ich farb: użyty przez nich do namalowania nieba niebieski azuryt wszedł w reakcje z wilgocią atmosferyczną i zmienił się w malachit, inny związek miedzi o brawie zielonej.

DWIE GRUPY BARW

Barwy minerałów dzielą się na dwie kategorie idiochromatyczne i alochromatyczne. Barwy idiochromatyczne to te,które są bezpośrednio związane z podstawowym składem chemicznym minerałów; alochromatyczne są minerały, które uzyskują zabarwienie dzięki śladowym zanieczyszczeniom lub defektom struktury kryształu.

Barwa idiochromatycznego minerału jest zawsze niemal jednakowa. Na przykład wtórne minerały miedzi są niezmiennie zielone lub niebieskie a każdy minerał ma swój indywidualny odcień. Chromiany jest krokoit są czerwone lub pomarańczowe, podczas gdy wtórne minerały kobaltu mają zdecydowanie czerwonowiśniową barwę

Minerały alochromatyczne przeciwnie, mają zabarwienia bardzo zmienne, w zależności od ilości zanieczyszczeń obecnych w nich lub częstości występowania defektów strukturalnych. Kwarc, na przykład, ma zabarwienia bardzo zmienne: może być różowy, fioletowy, żółty lub niebieski. Chociaż czysty fluoryt jest bezbarwny, jego zanieczyszczone domieszkami odmiany mogą przyjąć niemal każde wyobrażalne zabarwienie.

Minerały alochromatyczne mogą przyjmować wiele rozmaitych zabarwień- w nazewnictwie naukowym określa się ja terminem polichromatyczne.

Zmienność zabarwienia może mieć postać stref w krysztale, niekiedy wyraźnie oddzielonych, przechodzących jedna na drugą. W innych przypadkach tworzy ona kształty geometryczne imitujące symetrię pozorną. Kryształy polichromatyczne są cenione w zdobnictwie i jubilerstwie. Klasycznym przykładem jest tutaj turmalin.

Barwa jest ważną cechą identyfikacyjną minerału i choć jest to prawdą, problemem jest w dużym stopniu komplikowany przez dużą zmienność zabarwienia poszczególnych okazów minerałów alochromatycznych. Przyczyną są lokalne zmienny zanieczyszczeń i defektów sieci kryształu.

Najlepszym sposobem wyciągnięcia poprawnych wniosków, dotyczących identyfikacji minerału na podstawie określenia barwy z obserwacją połysku, czyli wyglądu minerału w świecie odbitym od jego powierzchni, oraz innych cech okazu.

ODPORNOŚĆ MINERAŁÓW

Twardość minerału oraz łatwość, z jaką minerał dzieli się na blaszki, są określone przez strukturę danego kryształu, a zatem przez sposób, w jaki atomy, składają się na ten minerał, są ze sobą połączone. Twardość i łupliwość są najłatwiejszymi do określenia własnościami mechanicznymi, ale zazwyczaj nie wystarczają do jednoznacznego określenia minerału.

TWARDOŚĆ

Twardość może być określona jako odporność minerału na ścieranie lub rysowanie przez inne substancje. Ogólnie, minerały o zwięzłej, niemal jednakowej we wszystkich kierunkach strukturze, zbliżonej sile wiązań między wszystkimi, blisko siebie ułożonych atomami, mają wysoką twardość.

Diament, najtwardsza substancja naturalna, jest formą pierwiastka węgla, która ma bardzo zwięzła strukturę i bardzo silne wiązania. Grafit, inna odmiana pierwiastka węgla, chemicznie jest identyczny z diamentem, ale jest niepomiernie miększy od diamentu, ponieważ jego atomu są ułożone w warstwy, które mogą być oddzielone jedna od drugiej całkiem łatwo.

Twardość minerału nie zawsze jest jednakowa we wszystkich kierunkach. Na przykład piękny, niebieski, niekiedy jubilerskiej jakości cjanit, ma twardość 4, kiedy jest zarysowany w kierunku wydłużenia kryształu, ale 7, jeżeli rysę robi się prostopadle od wydłużenia.

Wśród tlenków i krzemianów są najtwardsze minerały po diamencie. Natomiast borany, halogenki, fosforany, siarczany i siarczki są raczej miękkie, podobnie jak metale rodzime, na przykład srebro i złoto.

SKALA MOHSA

Chociaż pomiary twardości są użyteczne do opisu minerałów, nie stanowią jednoznacznej przesłanki do nich oznaczenia. Skala Mosha pozwala tylko na przybliżone porównanie z minerałami wzorcowymi, nie na ścisłe pomiary wyrażone w liczbach. Podejmowano rozmaite próby opracowania bardziej dokładnych metod mierzenia twardości – na przykład skala Knoopa pozwala na określenie twardości na podstawie wielkości śladu, pozostawionego przez ciężki określonej wadze. Jednak pomimo swych ograniczeń, skala Mohsa jest ciągle używana powszechnie i doskonale dostosowana do ogólnej praktyki.

Trudnością, która się pojawia często, jest niechęć do zarysowania wartościowych lub pięknych okazów, ponieważ rysa jest jednak uszkodzeniem. Niekiedy badany okaz nie jest wystarczająco duży, aby go zarysować. Jednak zazwyczaj ołówek do sprawdzania twardości jest zalecany jako przyrząd, użyteczny w pracy polowej i laboratoryjnej i łatwy do nabycia w sklepach z ekwipunkiem mineralogicznym.

ŁUPLIWOŚĆ

Łupliwość do zdolność minerału do rozpadania się w pewnych kierunkach według powierzchni płaskich. Łupliwość minerałów zmienia się w zależności od ich rodzaju. Powierzchnie łupliwości są zawsze równoległe do istniejących lub możliwych ścian kryształu. Jeżeli minerał łupie się według jakiejś płaszczyzny, jest przynajmniej teoretycznie możliwe zrobienie nieskończonej liczby innych płaszczyzn łupliwości tak blisko jedna drugiej, jak to określają położenia odpowiednich wiązań w krysztale. Wśród minerałów o doskonałej łupliwości można wymienić mikę, chloryt, baryl, kalcyt, gips, galenę, fluoryt lub topaz.

PRZEŁAM I ODDZIELNOŚĆ

Oddzielność jest czymś innym niż łupliwość- występuje ona niezgodnie z jedną powierzchnią strukturalną, zatem jej powierzchnia nie jest zbliżona do płaszczyzny. Występuje ona w minerałach, w których wszystkie wiązania w zasadzie są w przybliżeniu jednakowo silne. Jej kierunki w krysztale mogą być rozmaite. W niektórych minerałach łupliwość występuje zgodnie z pewnymi kierunkami, według innych obserwujemy tylko oddzielność. Wygląd powierzchni oddzielności nazywamy przełomem.

Należy pamiętać, że łupliwość, bardziej niż twardość, jest do pewnego stopnia oceniana subiektywnie, zatem lepiej opisać cechy minerału niż definiować je według ścisłych pojęć naukowych.