Over Mineralen...

Mineralen kan men in alledaagse woorden omschrijven als de mooie stenen die men in de natuur zelf kan vinden, die in museums te bewonderen zijn of die door winkels te koop worden aangeboden. Er is ook een wetenschappelijke definitie van, die is opgesteld door de International Mineralogical Association:

“Een mineraal is een element of chemische verbinding die normalerwijze kristallijn is en gevormd werd als het resultaat van een geologisch proces”.

• een mineraal is kristallijn, of op zijn minst als fase éénduidig karakteriseerbaar
• een mineraal is stabiel bij temperaturen tussen -60 en +60 graden Celsius
• water is dus geen mineraal, ijs wel; een paar (historische) uitzonderingen zijn kwik en barnsteen
• “slakken-mineralen” (zoals die ontstaan op storthopen van bv. smelterijen) worden niet meer beschouwd als mineraal, maar de reeds beschreven soorten blijven wel erkend
• een mineraal is pas erkend na goedkeuring door de International Mineralogical Association, die ook beslist over twijfelgevallen
• ook buitenaardse stoffen (bv. van de maan afkomstig) die aan deze voorwaarden voldoen, zijn mineralen

Inleiding

Mineralen worden, zoals alle elementen uit de natuur, gerangschikt volgens een classificatiesysteem. Er zijn verschillende systemen, die evenwel alle berusten op de scheikundige samenstelling en de kristalbouw van de mineralen. Het meest gebruikte systeem is dat ontworpen door de Duitser Hugo Strunz. Hierbij worden de mineralen op grond van hun samenstelling in 10 klassen onderverdeeld:

1. elementen
2. sulfides, arsenides, antimonides, bismutides, tellurides en selenides
3. halogenides
4. oxydes en hydroxides
5. carbonaten en nitraten
6. boraten
7. sulfaten, chromaten, molybdaten en wolframaten
8. fosfaten, arsenaten en vanadaten
9. silikaten
10. organische verbindingen

Deze klassen worden verder onderverdeeld. Elementen hierbij zijn de aan- of afwezigheid van vreemde anionen en van water, en de complexiteit van de bouw (vooral bij boraten en silikaten)

Enkele voorbeelden van kristalvormen van mineralen.

Aantal mineralen

Eind 2008 zijn er iets meer dan 4.300 mineralen beschreven, en elk jaar komen er tussen de 50 en de 70 bij, na goed­keuring door de International Mineralogical Association.

In België zijn er 17 erkende mineralen ontdekt: viaeneďet; richelliet; delvauxiet; destineziet; drugmanniet; hopeďet; ferristrunziet; koninckiet; vantasseliet; willemiet; ardenniet; ottreliet; davreuxiet; fraipontiet; halloysiet; graulichiet-(Ce); stavelotiet-(La). Het mineraal viseďet, in de 19° eeuw beschreven uit de streek van Visé, werd inmiddels gediskrediteerd: met moderne methodes bleek dat viseďet een mengsel is van crandalliet met kwarts. Van destineziet werd lang gedacht dat het identiek is met het eerder beschreven mineraal diadochiet, maar uit recent onderzoek is nu gebleken dat het toch een zelfstandig mineraal is dat tot het trikliene kristalstelsel behoort, terwijl diadochiet wel dezelfde samenstelling heeft, maar amorf is.

Variteiten

Vooral bij bekende en veel voorkomende mineralen bestaan er dikwijls namen voor variëteiten, vooral vol­gens kleur en vorm: bv. kwarts met de variëteiten bergkristal, melkkwarts, rookkwarts, morioon, roze kwarts, hyacintkwarts, amethyst, blauwe kwarts, calkedoon, vuursteen, agaat, sarder, carneool, onyx, jaspis, scepterkwarts, vensterkwarts enz. Daarnaast zijn er soms namen in de volkstaal of oude mijnwerkersuit­druk­kingen, en vooral nog veel verouderde synoniemen, meestal uit de 19° eeuw toen veel naar uiterlijk en/of scheikundige samenstelling werd beschreven: pas met de komst van het röntgenonderzoek bleek het dikwijls te gaan om kleine verschillen in samenstelling of om uiterlijke vorm.

• Mineralen ontdekt in België
• Kristallen
• Determinatie
• Edelstenen
• Ertsen
• Voorkomen
• Gesteenten
• Fossielen

Mineralen ontdekt in België

Kristallen

De meeste vaste stoffen, zowel natuurlijke als synthetische, zijn kristallijn, dwz dat hun “bouwstenen” (atomen, ionen, molekulen) volgens een regelmatig en telkens herhaald patroon gerangschikt zijn. Onder ideale omstandigheden kan zich dat uiten in vrije kristallen met platte vlakken en rechte ribben (bv. bergkristal) maar ook een kwartskorrel in een gesteente is in feite een kristal, al is dat niet aan de buitenkant te zien.

Kristalstructuur van calciet.

Kristalvormen van calciet.

De kristallen worden in 7 stelsels onderverdeeld op grond van hun symmetrie (spiegelvlakken, draai-assen en symmetricentrum):

1. kubisch, ook wel regulair of isometrisch geheten
2. tetragonaal
3. (ortho)rombisch
4. monoklien
5. triklien, ook wel anorthisch geheten
6. hexagonaal
7. trigonaal, ook wel romboëdrisch genoemd; soms wordt dit als een onderdeel van het hexagonale stelsel beschouwd

Eénzelfde scheikundige verbinding kan op verschillende wijzen kristalliseren: het gaat dus telkens om een ander mineraal, bv. CaCO₃als calciet, aragoniet en vateriet; FeS₂ als pyriet en markassiet.

Kristallen van pyriet.

Kristal van markassiet.

Omgekeerd kunnen verschillende verbindingen hetzelfde kristalrooster hebben, maar het gaat dan ook weer telkens om andere mineralen omwille van de verschillende samenstelling, bv. in het trigonale stelsel CaCO₃als calciet, MgCO₃als magnesiet, FeCO₃ als sideriet, MnCO₃ als rhodochrosiet, ZnCO₃ als smithsoniet, CoCO₃ als spherocobaltiet, NiCO₃ als gaspéiet en CdCO₃ als otaviet. Een beperkt aantal mineralen is amorf, dwz dat er geen kristalpatroon aanwezig is: in dat geval moet de bewuste verbinding, om als mineraal aanvaard te worden, wel duidelijk te omschrijven kenmerken hebben die een identificatie ondubbelzinnig mogelijk maken.
Sommige mineralen vormen nooit of slechts zelden (zichtbare) kristallen, andere zijn alleen als kristallen bekend. Een mineraal kan altijd eenzelfde of slechts een paar vormen hebben (die natuurlijk tot het eigen stelsel behoren!), terwijl een aantal mineralen in vele tientallen of zelfs honderden vormen optreden: daarvan alleen zou een verzameling mogelijk zijn.

Kristalvormen van granaat.

Een speciaal geval zijn de “pseudomorfoses”, mineralen die de plaats en gedaante van een eerder bestaand kristal innemen; vbn. zijn kwarts dat aragoniet, bariet of fluoriet vervangt, limoniet dat de plaats inneemt van pyriet. Dit kan erg bedrieglijk zijn omdat de uiterlijke vorm die van het oorspronkelijke mineraal is terwijl de samenstelling die van het nieuwe mineraal is (dat een andere bouw en kristalvorm heeft).

Determinatie

Wetenschappers gebruiken speciale werkwijzen om de bouw en samenstelling van mineralen te bestuderen: de microsonde voor het bepalen van de samenstelling, röntgenonderzoek van poeder of van vrije kristallen, optisch onderzoek, spectra in verschillende golflengtes, gedrag bij verhitting enz. Daarnaast zijn een aantal eenvoudige hulpmiddelen, die ook door amateurs kunnen gebruikt worden:

Splijting van calciet.

• bepalen van de hardheid volgens Mohs door vergelijking met een reeks standaardmineralen
• de streek, die ontstaat door met een mineraal over ongeglazuurd porselein te strijken
• de kristalvorm en splijting
• kleur en glans
• (soortgelijk) gewicht
• de paragenese, dat wil zeggen welke mineralen samen voorkomen
• enkele eenvoudige scheikundige proeven, die snel kunnen aantonen welke elementen wel of juist niet in een onbekend mineraal zitten

Ervaring is daarbij door niets te vervangen, maar die moet wel opgebouwd worden, door bekijken van mineralen in verzamelingen, museums, winkels; gesprekken met ervaren verzamelaars; door lezen van boeken en in zich opnemen van illustraties; door veldwerk. Tenslotte kan men zich ook aansluiten bij verenigingen, waar dikwijls meer ervaren leden kunnen helpen. Wanneer geen van deze mogelijkheden helpt, kan men als laatste oplossing een beroep don op vakmensen. Het is trouwens zo dat vele nieuwe mineralen ontdekt worden door liefhebbers.

Voorkomen

Sommige mineralen zijn uiterst zeldzaam (minder dan 10 of zelfs maar één enkel stuk bekend!), andere treden op een beperkt aantal plaatsen op in grote hoeveelheden, of in kleine hoeveelheden op vele plaat­sen. Een beperkt aantal mineralen zijn bijna overal te vinden, terwijl de aardkorst gevormd wordt door een heel klein aantal mineralen(families): de veldspaten; kwarts, de glimmers (of mika’s); olivijn; de pyroxenen; de amfibolen; magnetiet; pyriet en pyrrhotien; de kleien; calciet en dolomiet. De meeste hiervan zijn silikaten: deze groep omvat 45% van de beschreven mineralen, en vormt ca. 98% van de aardkorst.

Ook de grootte kan erg uiteenlopen. Vele mineralen komen alleen voor als (mikroskopische) korrels, insluitingen of korstjes, terwijl van andere reuzenkristallen bekend zijn: spodumeen in “stammen” van 90 ton, mika in splijtstukken van 4 m², berilkristallen zo groot als een bungalow, terwijl er groeves aangelegd zijn in één enkel veldspaatkristal (dit wordt ontgonnen voor keramiek).

Ertsen

Dit zijn de mineralen waaruit op economische wijze een grondstof kan gewonnen worden , zoals bv. ijzer uit de mineralen magnetiet of hematiet, ofzwavel uit het mineraal pyriet. Verder kunnen sommige stoffen als dusdanig ontgonnen worden, zoals grafiet voor potloden en als smeermiddel, of zout en zwavel. Vele metalen worden als nevenproduct gewonnen zoals cadmium bij de zinkwinning.

Het zinkerts sfaleriet.

In de enge zin zijn ertsen de mineralen zelf waaruit de stof gewonnen wordt, in de brede zin zijn het de gesteenten die de ertsmineralen in kwestie bevatten. Hierin zitten dan verder nog onbruikbare mineralen als bv. kwarts of calciet, die geen metaal of andere stoffen opleveren.

Edelstenen

Dit zijn alle mineralen die gegeerd zijn omwille van hun kleur en/of lichtspel. Meestal gaat het om de zeldzame goed gevormde en heldere kristallen van mineralen als bv. diamant en topaas, die zo geslepen worden dat hun glans en lichtbreking maximaal tot uiting komen; soms gaat het om massa’s met een mooie kleur, bv. turkoois, opaal, malachiet die dan in ronde vorm (“cabochon”) geslepen worden. Sommige stenen vertonen bij belichting met één heldere lamp een ster met 4 of 6 armen, met als voorbeelden sterrobijn en diopsiet.

Daarbij moet opgemerkt worden dat de meeste specimens van een mineraal niet geschikt zijn als edelsteen, omdat ze troebel zijn, barsten of insluitingen bevatten, geen mooie kleur hebben. Het zijn alleen de zeldzame goed gevormde stukken die in aanmerking komen om te slijpen, de overige belanden in verzamelingen, of ze worden gemalen tot slijppoeder.

De bekendste en duurste edelstenen zijn van oudsher diamant, robijn en saffier (beide vormen van het mineraal korund) en smaragd. Andere bekende soorten zijn opaal, zirkoon, topaas, chrysoberyl met de variëteit alexandriet, toermalijn, en kwartsvariëteiten als bergkristal, rookkwarts, citrien en amethyst.

Chrysoberil.

Topaas.

Om niet dof te worden door krasjes moeten edelstenen minstens even hard zijn als kwarts: dat is alom aanwezig als fijne korreltjes in zand en stof, en komt zo met alles in aanraking. Om er dus niet door bekrast te geraken en zo dof te worden, moeten edelstenen minstens even hard zijn, dat betekent dus hardheid 7 op de schaal van Mohs

Gesteenten

Definitie gesteente:

“Een mengsel van mineraalkorrels, langs natuurlijke weg ontstaan, dat algemeen verbreid voorkomt en dat een bestanddeel van de vaste aardkorst vormt. Gesteenten kunnen uit 1 mineraal bestaan (bv. kalksteen en marmer die uit het mineraal calciet bestaan), of meestal uit een kenmerkend mengsel, in bepaalde verhoudingen, van 2 of 3 mineralen, zelden meer (bv. graniet bestaande uit de mineralen kwarts, alkali­veldspaat en glimmer)”.

Gesteenten worden gevormd door stolling van magma, door afzetting van puin van verweerde gesteentes, of door omvorming van bestaande gesteentes (zowel stollings- als afzettingsgesteentes). Ze bevatten soms grote en/of mooi gegroeide mineralen, en als dusdanig zitten er soms stukken gesteenten in een mineralenverzameling.

Stollingsgesteentes (vulkanische -)

Ze worden gevormd door stolling van magma, ofwel ondergronds (diepte- of intrusieve gesteentes) ofwel bovengronds (uitvloeiings- of extrusieve gesteentes). Ze worden verder onderverdeeld op grond van hun samenstelling, in het bijzonder het gehalte kwarts en veldspaten; ook de soort veldspaat is belangrijk. Het belangrijkste uitvloeiingsgesteente is basalt, met als diepte-equivalent gabbro; graniet is een dieptegesteente, met als uitvloeiingsequivalent rhyoliet.

Afzettingsgesteentes (sedimentaire-)

Ontstaan door de erosie, verwering en afvoeren van bestaande gesteentes, onder invloed van weer en wind: temperatuursverschillen, planten, invloed van water en zuurstof. Gesteentes kunnen daarbij vergruisd worden, (selectief) worden omgezet en/of opgelost, bepaalde bestanddelen kunnen achterblijven enz. Zo ontstaan massa’s puin en grint, en worden in de zee of in meren opgeloste stoffen afgezet: lagen zouten, kalksteen en gips. De wind blaast massa’s zandkorrels samen tot duinen, in zeeën worden kleilagen gevormd, en in meren vormen zich lagen veen en turf.

Omvormingsgesteentes (metamorfe-)

Ontstaan door omvorming van bestaande gesteentes, zowel stollings- als afzettingsgesteentes onder invloed van hitte en/of druk. Het kan gaan daarbij gaan om gebergtevorming, het gewicht van lagen die telkens bovenop de vorige worden afgezet, de hitte van binnengedrongen magma en van vloeistoffen daaruit die reageren met bestaande gesteentes. Daarbij kan de structuur van het hele gesteente ingrijpend worden omgezet, en kunnen nieuwe mineralen ontstaan: deze leveren informatie over de hitte en druk waaraan het gesteente is onderworpen geweest.
Belangrijke omzettingsreeksen:

• zand - zandsteen - kwartsiet
• krijt - kalksteen - marmer
• klei - leisteen - schist - gneis

E. Vercammen

Enkele andere interessante artikels over mineralen

• WOLFRAMIET, de neef van columbiet
• OPAAL
• Minerale vondsten in België