Geo2001 Mineralogi Forelesning 1 En innfring i krystallkjemi

Geo-2001 Mineralogi Forelesning 1 En innføring i krystallkjemi og systematisk mineralogi 6/7/2021 1

Lærebok • Lærebok: • William D. Nesse (2000): Introduction to Mineralogy • ISBN: 0 -19 -510691 -1 6/7/2021 2

Hvilke mineraler skal vi lære å identifisere? • De vanligste bergartsdannende mineraler og noen økonomisk viktige mineraler • Vi skal legge vekt på mineraler som forekommer i vanlige magmatiske og metamorfe bergarter • Mineraler som dannes ved forvitringsprosesser og diagenese av sedimenter vil bli nærmere omtalt i emnet SEDIMENTOLOGI 6/7/2021 3

Silikatene - viktige bergartsdannende mineraler • Nettverksilikater – – – Feltspater Kvarts Feltspatoider Skapolitt Zeolitter – – Glimmere Talk Serpentin Kloritt • Sjiktsilikater • Kjedesilikater – Pyroksener – Amfiboler 6/7/2021 • Ringsilikater – Turmalin – Beryl – Kordieritt • Dobbeltsilikater – Epidot/Zoisitt • Enkeltsilikater – – – Olivin Zirkon Granat Kyanitt/sillimanitt/andalusitt Staurolitt Titanitt 4

Andre økonomisk viktige og/eller bergartsdannende mineraler • Elementer – – – Gull Sølv Kopper Grafitt Diamant • Sulfider – – – 6/7/2021 Pyritt Pyrrhotitt Chalcopyritt Galena Sphaleritt • Oksider – – – Hematitt Korund Ilmenitt Magnetitt Rutil • Karbonater – Kalsitt – Dolomitt – Magnesitt • Fosfater – Apatitt 5

Mineraler er bygd opp av atomer 6/7/2021 6

Atomet The Bohr Model Nucleus - contains most of the weight (mass) of the atom - composed of positively charge particles (protons) and neutrally charged particles (neutrons) Electron Shell - insignificant mass - occupies space around the nucleus defining atomic radius - controls chemical bonding behavior of atoms 6/7/2021 7

Atomer – basale byggesteiner • Antall protoner i kjernen til et atom avgjør hvilket element (grunnstoff) det tilhører • Atomer kan settes sammen til • Molekyler • Krystaller • Mineraler 6/7/2021 8

Hva er et mineral? 6/7/2021 9

Et mineral kan defineres som: • Et naturlig forekommende fast stoff • Uorganisk opprinnelse • Bestemt kjemisk sammensetning, som kan variere innen visse bestemte grenser • En ordnet krystallstruktur 6/7/2021 10

Eksempler • Mineraler: – kvarts Ikke-mineraler: - syntetisk diamant - trekull - glass – diamant – granat – feltspat 6/7/2021 11

Hvorfor er mineraler viktige? - Mineraler utgjør de fundamentale byggesteinene for så å si hele jordskorpa - For å kunne forstå jordas dannelse og dynamikk, er det en forutsetning at vi har kunnskap om mineraler 6/7/2021 12

Hvorfor er mineraler viktige? De fleste gjenstander vi finner i et moderne samfunn inneholder helt eller delvis stoffer som er utvunnet fra mineraler: - f. eks. metaller og glass - men også maling, papir, piller, solkrem, fiskeboller og silikonpupper inneholder stoffer som er utvunnet fra mineraler 6/7/2021 13

Hvorfor er mineraler viktige? Mineralogi er et nødvendig basisfag for de fleste retninger innen geologi: -Innen geofysikk og strukturgeologi er det spesielt mineralenes fysiske egenskaper, som tetthet og hardhet det er viktig å ha kunnskap om -Innen sedimentologi og petrologi er det essensielt at man kan identifisere mineralene i bergartene man studerer og at man kjenner til de kjemiske sammensetningene til de enkelte mineralene 6/7/2021 14

Jorda er bygd opp av mineraler • Mineraler opptrer i aggregater i form av bergarter: – Sedimentære bergarter – Metamorfe bergarter – Magmatiske bergarter – Mantelbergarter • På selve jordoverflaten er mineraler hovedbestanddelen i de løse jordmassene – Sedimenter 6/7/2021 15

• Mineralenes kjemiske sammensetning, fysiske egenskaper og geologiske forekomstmåte er avgjørende faktorer for hvilken betydning mineralene har som ressurser for utvinning av metaller og andre råstoffer for industriell produksjon • Mineralene bestemmer egenskapene for de bergarter og løsmasser de danner, og dermed om disse kan nyttes til praktiske formål – som f. eks veibygging 6/7/2021 16

Økonomisk utnyttbare mineraler og bergarter • Deles inn i ertser og mineralske råstoffer • En erts er et mineral som inneholder ett eller flere elementer med spesifikk vekt høyere enn 5 • De mineralske råstoffer er mineraler og bergarter med elementer som har spesifikk vekt lavere enn 5 6/7/2021 17

Malm • En forekomst av erts som er teknisk og økonomisk drivverdig • Malmer og mineralske råstoffer er ikke-fornybare ressurser (sett med menneskelige tidsmål) 6/7/2021 18

Løsmasser Mineralinnholdet i løsmassene i et område avgjør om området egner seg for jordbruk: – Løsmasser rik på mineraler som kalsitt og apatitt gir fruktbar jord – Løsmasser som kun inneholder kvarts gir lite fruktbar jord 6/7/2021 19

Mineraler og planteliv • Mineralinnholdet i jordartene er den primære næringskilden for plantene. • Fundamentale faktorer i vurderingen av en jordarts kvalitet i sammenheng med planteproduksjon er – Mineralenes kjemiske sammensetning – Mineralenes evne til å forvitre og avgi næringsemner 6/7/2021 20

Krystaller – hva er det? 6/7/2021 21

Krystaller • Det utvendige uttrykket av hvordan atomer er ordnet i et mineral er kjent som en krystall • En krystall er en polyedrisk form – et geometrisk fast stoff med et spesifikt sett av • flater • kanter • Hjørner – forteller om hvordan atomene i krystallen er pakket 6/7/2021 22

• Krystaller kan ha former som – Terninger Krystallformer – Prismer – Oktaedre – Dodekaedre 6/7/2021 23

Krystallformer • Krystallenes ytre form gjenspeiler deres indre systematiske oppbygging krystallstruktur 6/7/2021 24

Krystaller - morfologi • Krystaller er altså geometriske figurer – de kan derfor studeres ut fra et rent deskriptivt geometrisk synspunkt uten at man kjenner til den indre struktur • Dette ble gjort i de tidligste stadier under utviklingen av mineralogi som vitenskap (15001912) • Hva skjedde i 1912? 6/7/2021 25

• I 1912 ble røntgen-diffraktometeret oppfunnet – man ble i stand til å kartlegge den indre strukturen til mineraler 6/7/2021 26