FORMAREA SI ALCATUIREA PARTII MINERALE A SOLULUI

Mineralele constituie materialul esential din care este alcatuit Pamantul.

Mineralele sunt definite ca fiind substante cristaline solide, care s-au format ca urmare a unor procese anorganice naturale.

Mineralele din scoarta terestra s-au format din mase solide prin recristalizare, din medii lichide prin solidificare din magma si din medii gazoase prin sublimare.

Definitia data mineralelor admite unele extensii: mercurul, care este o substanta lichida, este considerat un mineral si de asemenea sunt considerate minerale si unele substante gazoase, cum ar fi dioxidul de carbon, hidrogenul sulfurat, etc.

Sunt considerate minerale si unele substante organice, formate prin acumulari de schelete de animale si organisme vegetale marine, cum ar fi: titeiul si unii carbuni.

In scoarta terestra se gasesc aproximativ 3000 de minerale, care, din punct de vedere al raritatii, pot fi considerate:

-foarte rare (artinit, condrodit, aur, cristobalit),

rare (feroaxinit, conicalcit, linarit),

comune (clinozoizit, rodocrozit, epidot),

-foarte comune (labrador, calcit, augit).

Proprietatile mineralelor

Proprietatile mineralelor pot fi determinate prin metode simple, respectiv analizandu-le cu ochiul liber sau cu lupa, cat si prin metode complexe si precise, cum ar fi: microscopia, röntgenografia, cristalochimia, metodele termice si chimice.

Proprietati morfologice

Forma externa a aranjamentului atomilor ce intra in constituirea unui mineral este cunoscuta sub denumirea de cristal.

Cristalul este o substanta minerala solida, omogena, cu o structura interna regulata, care se prezinta sub forma unor poliedre (D.E.X.).

Cristalul este un poliedru, geometric solid, avand un set specific de fatete, muchii si unghiuri.

Majoritatea mineralelor se gasesc in forma cristalizata fig.2 (sarea gema, pirita, cuartul, calcitul, gipsul, ortoza, muscovitul, albitul etc.), si numai citeva se prezinta sub forma amorfa: opalul, limonitul, psilomelanul, etc.

Mineralele cristalizate evidentiaza o distribusie ordonata a atomilor si a moleculelor constituiente, in timp ce pentru mineralele amorfe, distributia atomilor si a moleculelor este dezordonata.

Mineralele cristalizate au forma de corpuri geometrice (cub, piramida, prisma, etc.), in timp ce mineralele amorfe nu evidentiaza o forma geometrica distincta.

Simetria cristalelor

Cristalele prezinta unghiuri de simetrie, care depind de modul de dispunere a particulelor atomice din care sunt constituite.

Simetria cristalelor este data de reflectie, rotatie si de inversiune (fig. 3, 4, 5).

a₁.Reflectia este exact ca aceea produsa de o oglinda cauzand existenta unui plan de simetrie sau a unui plan care separa cristalul in doua jumatati egale.

a₂ Rotatia are loc in jurul axei. In cazul in care un obiect este rotit in jurul axei sale, el ocupa aceeasi pozitie in spatiu la fiecare 360⁰/n unde n este ordinea axelor de simetrie, care in cristale poate fi numai 2; 3; 4 sau 6.

a₃ Inversia are loc in relatie cu un centru de simetrie sau cu un punct din partile opuse care prezinta fatete si muchii identice.

In cadrul cristalelor, aceste elemente de simetrie pot fi variat combinate. In realitate exista 32 de posibilitati diferite, cunoscute sub denumirea de clase de cristale.

In cadrul fiecarui sistem se evidentiaza forme cristalografice simple si compuse, care sunt derivate din formele geometrice simple, respectiv din formele de baza, dind astfel numele sistemului de cristalizare.

Agregatele minerale

In cazul unor minerale, in urma cristalizarii lor din solutii sau topituri naturale prin procesul de solidificare au rezultat amestecuri de granule cristaline concrescute, determinand aparitia de agregate granulare, compacte, radiare, aciculare, reniforme.

In natura, se intilnesc si druze sau geode (asociatii de cristale bine dezvoltate, sub forma de buchet), concretiuni (agregate sferice formate din cristale alungite de forma aciculara, dispuse cu virful la centru), oolite (agregate sferice de marimea unui bob de mazare, dispuse sub forma unor paturi concentrice), forme de curgere -stalactite si stalagmite (agregate de minerale constituite din solutii coloidale gelatinoase), dendrite (agregate cristaline marunte sub forma de pojghite), agregate pamintoase ( ingramadiri rezultate din alterarea mineralelor), agregate lamelare-foioase (pirotina, calcit, gips,mica), agregate solzoase (grafit, molibdenit).

Majoritatea mineralelor prezinta agregate masive, compacte.

Maclele. Acestea reprezinta concresteri simetrice sau ingenuncheri de cristale (cristale alipite). Se pot intalni macle de alipire, macle de intrepatrundere, macle de in genunchiere, macle in cruce, macle tip coada de randunica, macle varf de lance, macle creasta de cocos (gips, baritina etc.) (fig. 7).

In cazul feldspatilor plagioclazi se intilnesc macle polisintetice, formate din alipirea cristalelor.

Proprietati fizice ale mineralelor

In cunoasterea si identificarea mineralelor o importanta deosebita o prezinta proprietatile mecanice, optice, organoleptice, electrice, greutatea specifica.

a. Proprietatile mecanice cele mai importante sunt clivajul, spartura, duritatea, elasticitatea, maleabilitatea, greutatea specifica.

a₁ Clivajul. Reprezinta proprietatea mineralelor cristalizate, ca supuse unei actiuni mecanice exterioare, superioare fortei de coeziune, sa se desfaca dupa anumite directii de minima rezistenta (fig. 8), respectiv dupa anumite fete netede (plane).

Fig. 8. Clivaj romboedric la calcit

Clivajul survine in cazul mineralelor in care exista planuri intre care legaturile sunt relativ slabe si intre care exista o coeziune minima. Clivajul se apreciaza prin usurinta de clivare, prin forma fragmentelor rezultate in urma clivajului si prin unghiul de clivaj.

In urma clivajului apar fragmente de forma neregulata, suprafete curbate (concoidale), fibroase, aschioase sau crestate.

a₂ Spartura. Este o proprietate mecanica utilizata la identificarea unor minerale. Prin lovire, unele minerale nu cliveaza ci se sparg in suprafete neregulate. Spartura este determinata de coeziunea structurala si defineste modul in care un mineral este deformat sau spart, ca urmare a unei interventii mecanice.

a₃ Duritatea este proprietatea mineralelor de a rezista fortei de zgariere si roadere exercitata de unele minerale asupra altora asezate in ordine de la 1 la 10, serie cunoscuta sub denumirea de scara duritatii sau scara lui Mohs. In ordinea duritatii conform scarii mentionate avem duritate 1 (talc); 2 (gips); 3 (calcit); 4 (fluorina); 5 (apatit); 6 (ortoclaz); 7 (cuart); 8 (topaz); 9 (corindon); 10 (diamant) (fig. 9).

In mod empiric, dar practic, duritatea se poate aprecia astfel: mineralele care se zgarie cu unghia sunt considerate minerale foarte moi (duritate 1 - 2 ), cele care se zgarie cu o bucata de sarma de cupru sau cu o moneda de cupru sunt considerate minerale moi (duritatea 2 - 3), cele care pot fi zgariate usor cu un cutit de buzunar sunt minerale semidure (3,5 - 4,5); cele care nu pot fi zgariate usor cu un cutit de buzunar sunt considerate minerale dure (5 - 6,5), iar cele ce nu pot fi zgariate cu o lama de otel sunt minerale foarte dure ( 7 - 10) (fig.10).    Diamantul are o duritate de 140 de ori mai mare decit corindonul, de 800 de ori mai mare decit cuartul, de 100000 de ori mai mare decit gipsul si de 4000000 de ori mai mare decit talcul.

a₄ Casanta este proprietatea mineralelor ca atunci cand sunt supuse unor presiuni, sa se sfarame.

a₅ Maleabilitatea este proprietatea mineralelor de a putea fi trase in foite foarte subtiri.

a₆ Elasticitatea este proprietatea mineralelor de a reveni la forma initiala dupa ce asupra lor a actionat o forta de deformare.

a₇ Greutatea specifica este o constanta fizica, folosita in general, in identificarea mineralelor grele. Greutatea specifica se apreciaza comparand minerale de volum apropiat.

Limitele greutatii specifice sunt largi: de la 1 (petrolul) la 23 (mineralele din grupa iridiului).

Majoritatea mineralelor prezinta o greutate specifica cuprinsa intre 2 - 4 (vezi tabel).

Clasificarea mineralelor functie de greutatea specifica

Proprietatile optice ale mineralelor

Aceste proprietati folosesc, de asemenea, la identificarea mineralelor. O deosebita importanta o prezinta culoarea mineralului, culoarea urmei, luciul si transparenta.

a. Culoarea mineralului

Culoarea este data de totalitatea radiatiilor de lumina, de diferite frecvente, pe care le reflecta corpurile. Culoarea este determinata de felul in care mineralul, absoarbe sau transmite lumina naturala alba.

Culoarea mineralului este data de compozitia chimica, de structura cristalina si de amestecurile mecanice, fin diseminate in masa mineralului.

Mentionam pentru uz didactic cateva culori ale mineralelor: aur-auriu; auripigmentul - galben; realgarul - portocaliu; sulf - galben; malachitul - verde; azuritul - albastru; cinabru - rosu; ametistul - violet; lapis lazuli - albastru.

In general, mineralele care transmit integral lumina sunt incolore: (cuart, calcit, sare gema), cele care absorb total lumina sunt negre (piroxenii, magnetit), cele care reflecta total lumina sunt albe. Mineralele care adsorb si reflecta partial lumina sunt colorate in functie de felul luminii reflectate.

b. Culoarea urmei este data de culoarea liniei trasate de un mineral, pe o placa de portelan poroasa, sau culoarea pulberii de mineral.

In general, culoarea urmei este mai pregnanta in comparatie cu cea a mineralului. Ex: Pirita - are culoarea urmei neagra-verzuie, azuritul - are culoarea urmei albastra, malachitul are culoarea urmei verde.

c. Luciul este proprietatea mineralelor prin care lumina este reflectata pe suprafata cristalelor.

Luciul unui mineral poate depinde de doua criterii: in mod obiectiv, de felul luminii reflectate si in mod subiectiv, de senzatia de caldura si / sau raceala pe care o produce (fig. 13).

d.Transparenta este data de modul in care mineralele lasa sa treaca sau nu, prin masa lor, lumina. Din punct de vedere al transparentei, deosebim trei categorii de minerale : minerale transparente (topaz), minerale semitransparente (opal, calcedonie), minerale opace(pirita, magnetit).

Magnetismul este dat de proprietatea pe care o prezinta anumite minerale (magnetit, pirotina, platina), de a atrage fierul. Se evidentiaza prezenta mineralelor paramagnetice (hematit, limonit, cromit, oxizi de mangan, etc.), care pot misca un ac magnetic, sau care sunt atrase de un magnet, cit si a mineralelor diamagnetice (oxizi, silicati, carbonati, sulfuri), care nu sunt atrase de magneti.

Radioactivitatea este data de proprietatea unor minerale in a caror compozitie intra ultimele elemente din sistemul periodic al lui Mendeleev (Ra, U, Th, Sc, Ac), de a impresiona o placa fotografica. Aceste minerale (pechblenda, minerale de radiu, minerale de uraniu si thoriu) sunt in general minerale accesorii si se gasesc in cantitate redusa in special in rocile din familia granitului.

Proprietati electrice Pe baza acestor proprietati, mineralele sunt clasificate, ca: bune conducatoare de electricitate (magnetit, hematit, pirita, pirotina, aur, etc.), slabe conducatoare de electricitate (amfiboli, piroxeni, biotit, etc.), rau conducatoare de electricitate (cuart, zircon, carbonati, sulfati, etc.).

Clasificarea, caracterizarea si recunoasterea mineralelor

Orice mineral, este definit de compozitia chimica si de modul de cristalizare.

In mineralogie, sunt identificate aproximativ 3000 de minerale.

In ultimii 30 de ani au fost propuse diferite sisteme de clasificare ce grupeaza mineralele, in functie de proprietatile chimice, fizice, genetice, structurale sau cristalochimice.

Clasificarea mineralogica (Leipzig,1970, editia a V-a), imparte mineralele in 9 clase:

Clasa elementelor (alloy, carbide, nitride, fosfide), cuprinde aproximativ 50 de minerale.

Clasa sulfurilor (selenide, telluride, arsenide, antimonide si bismutide), cuprinde aproximativ 300 de minerale.

Clasa halide, cuprinde aproximativ 100 de minerale.

Clasa oxizilor si hidroxizilor, cuprinde aproximativ 250 de minerale.

Clasa nitrati, carbonati si borati, cuprinde aproximativ 200 de minerale.

Clasa sulfatilor (cromati, molibdati si wolframati), cuprinde aproximativ 200 de minerale.

Clasa fosfatilor, arsenatilor si vanadatilor, cuprinde aproximativ 350 de minerale.

Clasa silicatilor, cuprinde aproximativ 500 de minerale.

Clasa substantelor organice, cuprinde aproximativ 20 de minerale.

O problema deosebita este aceea a silicatilor care nu sunt clasificati pe baza proprietatilor chimice si a structurii de baza, ci dupa modul in care, gruparea tetraedrica SiO₄ este legata cu ionii invecinati.