Minerale

Mineralele sunt substante solide, lichide sau gazoase, omogene din punct de vedere al proprietatilor fizico-chimice, formate in scoarta pamantului, ca rezultat natural al diferitelor procese geolgice. Mineralele sunt alcatuite din elemente chimice. Dintre cele peste 100 elemente chimice cunoscute in natura, numai opt participa intr-un procent de 98.8 % la formarea scoartei terestre si anume : oxigenul, siliciul, aluminiul, fierul, calciul, potasiul si magneziul, restul de elemente contribuind in procent de numai 1,2 %.

Mineralele solide se pot prezenta in doua feluri dupa modul cum sunt distribuiti ionii, atomii sau moleculele in structura lor interna : minerale amorfe sau necristalizate, avand structura interna neregulata (particolele au o dispozitie haotica) si minerale cristalizate, caracterizate printr-o structura interna regulata. La mineralele cristalizate particolele sunt dispuse in siruri regulate, care in cele trei dimensiuni ale spatiului determina o retea cristalina.

Pe baza caracteristicii formei externe, toate cristalele intalnite la minerale pot fi incadrate in sapte grupe numite sisteme de cristalizare. Fiecare sistem include mai multe forme cristalografice simple si compuse, ce deriva dintr-o forma geometrica de baza (cea mai simpla), care da si numele sistemului de cristalizare. Cele sapte sisteme de cristslizare sunt : sistemul cubic, sistemul patratic, sistemul hexagonal, sistemul trigonal sau romboedric, sistemul rombic, sistemul monoclinic si sistemul triclinic.

Proprietatile fizice ale mineralelor

Mineralele au o serie de proprietati fizice care le deosebesc unele de altele si pe baza carora acestea pot fi identificate.

Densitatea. Prin densitatea unui mineral se intelege raportul dintre masa si volumul acestuia. Din punct de vedere al densitatii (care la minerale variaza de la 1 la 23 g/cm³) se pot separa urmatoarele grupe de minerale :

Minerale foarte usoare, cu densitatea sub 2 g/cm³ (petrolul, carbunii);

Minerale usoare, cu densitatea 2-4 g/cm³ (sare gema, gips, calcite);

Minerale grele, cu densitatea 4-10 g/cm³ (blenda, baritina, pirita, galena) ;

Minerale foarte grele, cu densitatea 10-23 g/cm³ (argintul, aurul, platina).

Duritatea este rezistenta pe care o opune un mineral la patrunderea in masa sa a unui corp dur. Pentru a se aprecia gradul de duritate al mineralelor a fost adoptata scara lui Mohs, reprezentata prin zece minerale asezate in ordinea crescanda a duritatii lor. Scara lui Mohs cuprinde urmatoarele minerale : 1) talc ; 2) gips ; 3) calcit ; 4) fluorina ; 5) apatit ; 6) ortoza ; 7) cuart ; 8) topaz ; 9) corindon ; 10) diamant.

Duritatea unui mineral se afla zgariind mineralul respectiv, pe rand, prin incercari cu minerale din scara lui Mohs.

Clivajul reprezinta una din proprietatile fizice intalnite numai la minerale si consta in desfacerea acestora mai mult sau mai putin usoara, dupa suprafete plane, atunci cand sunt solicitate prin lovire. Dupa modul in care se realizeaza clivajul cristalelor, acestea se clasifica in :

clivaj perfect, cand se produce usor, dupa fete plane, cu luciu sidefos, de exemplu la mica, gips, grafit;

clivaj foarte bun, care se produce destul de usor, dupa fete plane, cu luciu sticlos, de exemplu la ortoza, baritina, calcit ;

clivaj bun, care se realizeaza mai greu, dupa suprafete aproape plane, cu luciu sters, de exemplu la fluorina ;

clivaj slab, care se realizeaza greu, iar fetele obtinute nu au continuitate, de exemplu la titan si apatit ;

clivaj imperfect, care se realizeaza cu mare greutate, de exemplu la beril si sulf.

Spartura. Mineralele se sparg prin lovire dupa suprafete diferite, forma acestora reprezentand pentru unele minerale o proprietate distincta. Spartura mineralelor poate fi : concoidala (suprafetele obtinute sunt curbe, de exemplu la cuart, opal), aschioasa (cupru, corindon), fibroasa (gips), pamantoasa (caracteristica mineralelor friabile sfaramicioase - caolin, creta etc.).

Culoarea. Aceasta proprietate este determinata de capacitatea de absorbtie a radiatiilor spectrului solar. Mineralele pot fi : incolore - cele care absorb in totalitate radiatiile luminoase (cuart, muscovit si gips) si colorate - acele minerale care selectioneaza razele de lumina. Mineralele pot avea o culoare proprie, datorata compozitiei chimice a ionilor ce intra in constitutia lor, de exemplu : culoarea rosie (cinabru), galben (sulf), verde (malachit), albastru (azurit) etc., sau culoarea mineralelor se poate datora impuritatilor (de exemplu cuartul poate fi colorat in alb, rosu-brun, violet, negru, functie de impuritatile continute).

Culoarea urmei. Aceasta reprezinta culoarea pulberii provenita dintr-un mineral cand este frecat pe o bucata de portelan. La unele minerale culoarea urmei este aceiasi cu, culoarea mineralului, de exemlplu malachitul, de culoare verde, lasa o urma tot de culoare verde. La alte minerale, culoarea urmei este diferita de cea a mineralului ; astfel, pirita care este galbena lasa o urma neagra, hematitul de culoare neagra lasa o urma brun-roscata etc.

Luciul unui mineral depinde de puterea de absorbtie si de reflexie a luminii la suprafata acestuia. Luciul poate fi: metalic (galena, pirita, aurul), adamantin (diamant, blenda), sticlos (cuart, corindon), sidefos (mica, gips), gras (sulf, talc), mat (limonit, caolinit).

Transparenta. Din punct de vedere cum se comporta fata de razele de lumina, mineralele se pot impartii in :

transparente, lasa sa treaca in intregime razele de lumina prin ele fara sa le absoarba, exemplu :cuartul, sarea gema.

semitransparente (translucide), lasa numai o parte din razele de lumina sa treaca prin ele, de exemplu : blenda, cinabrul etc.

opace, nu lasa sa treaca razele de lumina prin ele, de exemplu : pirita, grafitul etc.

Proprietatile electrice. Dupa modul de comportare in ceea ce priveste conductibilitatea electrica mineralele se impart in trei grupe :

conductoare de electricitate : magnetit, pirita, aur etc.

semiconductoare : biotit, blenda, grafit etc.

neconducatoare sau dielectrice : cuart, sulf, calcit etc.

Proprietatile magnetice. Din punct de vedere al proprietatilor magnetice mineralele se impart in doua grupe :

paramagnetice, cand sunt atrase de un magnet : hematit, limonit, ilmenit, cromit etc. 

diamagnetice, cand nu sunt atrase de un magnet : cuart, gips etc.

Existaa minerale care au in ele insele proprietati magnetice, mineralele feromagnetice ce atrag pilitura de fier, de exemplu magnetitul.

Proprietati radioactive. Radioactivitatea consta in proprietatea pe care o are un element radioactiv de a se transforma spontan in alt element de natura chimica diferita, transformarea fiind insotita de emisie de particole alfa si beta si raze gama, care produc efecte importante : luminiscenta, ionizarea aerului, producerea de caldura. Cele mai cunoscute minerale radioactive sunt cele de uraniu si thoriu, intalnite sub forma de oxizi, sulfati, fosfati si altele.

Dintre proprietatile enumerate prezinta o deosebita importanta in procesul de dislocare a rocilor prin foraj duritatea si clivajul.

Clasificarea mineralelor.

Cea mai utilizata este clasificarea mineralelor dupa compozitia lor chimica, conform careia acestea se impart in cinci clase, care la randul lor se subdivid in subclase si acestea in grupe de minerale.

Clasa elemente. In aceasta clasa sunt grupate elemente chimice ce se gasesc in stare nativa, in special metale. Mai importante sunt gazele rare (heliu, neon, argon), metale rare (platina, aur, argint), metale comune (fier, nichel, cupru, zinc), semimetale si nemetale (bismut, stibiu, carbon, sulf). Metalele native au luciu metalic, duritate medie, greutate specifica ridicata, o foarte buna conductibilitate electrica si termica. Sunt foarte stabile din punct de vedere chimic.

Clasa sulfuri. Mineralele din aceasta clas sunt foarte numeroase, existand aproximativ 40 de elemente chimice care intra in combinatie cu sulful, cele mai frecvente fiind : fierul, cuprul, zincul, nichelul etc. Sulfurile prezinta un luciu metalic pronuntat, duritate medie, conductibilitate electrica si termica ridicata. Cele mai cunoscute sunt sulfurile de fier : pirita (FeS₂), pirotina (FeS) ; sulfurile de cupru : calcopirita (CuFeS₂), calcozina (Cu₂S) ; sulfura de plumb : galena (PbS) ; sulfura de zinc : blenda (ZnS) ; sulfura de mercur : cinabru (HgS) etc.

Clasa halogenide.Mineralele care intra in aceasta clasa sunt reprezentate prin sarurile acizilor : HFl, HCl, HBr, HI, fiind impartite in: floruri (fluorina CaF₂), sarea gema (NaCl), silvina (KCl), carnalitul (KMgCl₃ . 6H₂O), bromargintul (AgBr). Mineralele sunt transparente, au greutate specifica mica, luciu sticlos si sunt solubile in apa.

Clasa oxizilor si hidroxizilor grupeaza cei mai simpli compusi ai metalelor cu oxigenul si hidroxilul. Proprietatile acestor minerale sunt foarte diferite, unele sunt incolore sau colorate diferit, transparente, fara luciu metallic, duritate ridicata, altele au culori inchise, luciu metallic, au greutate specifica mai ridicata si sunt mai putin dure.

Oxizii se gasesc in proportie de 17 % in scoarta terestra fiind in cea mai mare parte concentrati in partile superioare ale litosferei. Cei mai importanti sunt oxizii de fier : hematitul (Fe₂O₃), magnetitul (Fe₃O₄), limonitul (Fe₂O₃ . nH₂O) ; oxizi de aluminiu : corindonul (Al₂O₃) ; bauxita (Al₂ O₃ hidratat) ; oxid de siliciu : cuart (SiO₂) etc.

Clasa sarurilor oxigenate cuprinde minerale care din punct de vedere chimic sunt saruri ale acizilor : carbonic, sulfuric, wolframic, fosforic, silicic etc.

Carbonatii au o duritate mijlocie, culori in general deschise, fac reactie cu acidul clorhidric si formeaza depozite imense in natura. Cele mai raspandite sunt : calcitul (CaCO₃), dolomitul [CaMg(CO₃)₂], sideritul (MnO₂), rodocrozitul (MnCO₃).

Mineralele din subclasa sulfati au luciul sticlos-sidefos sau mat, duritate relativ mica, nu rectioneaza cu acidul clorhidric, au culori variate. Cele mai cunoscute sunt : anhidritul (CaSO₄), gipsul (CaSO₄ . 2 H₂O), baritina (BaSO₄).

Wolframatii au o duritate medie, greutate specifica ridicata, culori diferite. Se mentioneaza wolframitul [(Fe,Mn) WO₄].

Silicatii includ cele mai raspandite minerale din scoarta terestra la a carei alcatuire participa in procent de 75 %. Au duritate medie spre mare, greutate specifica mica, luciu sticlos, culori diferite. Cele mai raspandite minerale din aceasta subclasa sunt feldspatii care pot fi ortoclazi sau potasici (silicati de Al si K) si feldspati plagiclazi sau calciosodici (silicati de Al si Na sau Ca). De asemenea prezinta importanta : olivina (silicat de Mg si Fe), granatii (silicati de Ca, Al, Mg, Mn, Cr), piroxenii (silicati feromagnezieni de Ca, uneori si de Mn, Al, Na), amfiboli (fata de piroxeni acestia mai contin : H₂O, Fl, Cl), zeoliti (silicati de Al, Ca, Na, Ba, Sr, K hidratati).