Toegepaste mineralogie Hoofstuk 30 tot 35 Inleiding tot

Toegepaste mineralogie Hoofstuk 30 tot 35

Inleiding tot toegepaste mineralogie Praktiese toepassing van mineralogiese kennis n Mineralogie – groot ekonomiese belang n Gemologie (Hfs 31), mineraalprospektering, mineraalekstraksie, chemiese aanlegte, sementindustrie (Hfs 32), medisyne & omgewingsmineralogie (Hfs 33) n Groeiende veld met groterwordende behoeftes – nuwe takke van toegepaste mineralogie ontwikkel n Onvervangbaar in geologie en petrologie n

Hoofstuk 30 Metaalryke mineraalafsettings Prospekteringsmineralogie n Ekonomies belangrike minerale n Geologiese ligging van metaalafsettings n Konvergerende grense n Divergerende grense n Prekambriese skild n Sedimentêre komme n

Hoofstuk 30 Prospekteringsmineralogie n n Voorkoms en identifikasie van mineraalafsettings, bepaal mineralogiese samestelling om te klassifiseer en ontginbaarheid te bepaal Tradisioneel vertrou op visuele identifikasie in veld en monsterversameling vir laboratoriumondersoeke n n Mineralogiese eienskappe primêre kriteria vir prospektering Huidiglik meer gesofistikeerde analitiese tegnieke n n Mineralogie kennis geintegreer met geochemie, petrologie en strukturele geologie Mineralogiese prosepektering gedeeltelik vervang met ‘remote sensing’ tegnieke n n n Gebruik elektromagnetiese spektrum gereflekteer vanaf verskillende tipes minerale op aardoppervlak Ruimtelike verspreiding van mineraaltipes geidentifiseer op groot skaal Veral nuttig in yster en goudafsettings

n Hoofstuk 30 Ekonomies belangrike minerale Tabel 30. 1 en 30. 2 n Metaalryke minerale (Hoofstuk 30) n n n Fe, Mn, Ni, Cr, Si, Mo, Co, W Cu, Zn, Pb, Sn, Hg Al, Mg, Ti, Be Au, Pt, Ir, Ag Edelstene (Hoofstuk 31) n n n Ferriese metale: Nie-ferriese basismetale: Nie-ferriese ligte metale: Edelmetale: Diamant Gekleurde edelstene: Korund, beril, toermalyn, topaas Sementminerale (Hoofstuk 32) n Kalsiet, klei, gips

Hoofstuk 30 Metaalafsettings n n Baie metaalafsettings is verwant aan onlangse plaattektoniese aktiwiteite Konvergerende grense n n Smelt van sedimente wat subduksie ondergaan langs kontinentale plaat produseer vulkanisme en batolitiese intrusies Stollingsaktiwiteite dryf hidrotermale prosesse Co en Mo, Hg Divergerende grense n n n Grootste magma ekstrusies Seewater dring seevloer binne, verhit, reageer met basalt en word suur Suur water los Cu, Pb, Zn, Co, Mn op as spoorelemente uit die basalt, vervoer dit en konsentreer metale as sulfiedes en oksiedes wanneer in kontak kom met koue seewater

Hoofstuk 30 Metaalafsettings (verv) n Prekambriese skilde n n n Primêre afsettings van Cr, Ni, Pt baie ouer Ortogneisse en mafiese tot ultramafiese vulkaniese (groensteengordels) kom voor op hierdie plate Komatiiete: ultramafiese, baie hoë T magma vanaf groot dieptes n n n Goudare in kontak met komatiiete en omringende graniet - Witwatersrand (placer afkomstig vanaf bogenoemde) Gelaagde chromiet – Bosveld Kompleks: Cr, Pt, Cr-magnetiet, V Sedimentêre komme n n n BIFs: Algoma-tipe en Superior-tipe Algoma: submariene warm fonteine stel Fe -ryke hirdotermal oplossings vry in sedimentêre komme afgewissel met Siryke lae Superior-tipe: geen vulkanisme geassosieer met kalksteen, vorm by vlakwater kusomgewings, Fe en Si lae

Hoofstuk 30 Metaalafsettings

Hoofstuk 31 Edelstene Inleiding n Instrumente gebruik deur gemoloë n Belangrike edelstene n Edelsteenverbeterings n Kristalsintese n

Hoofstuk 31 Inleiding n n Def: minerale met hoë waarde in skoonheid, duursaamheid en skaarsheid Meeste edelstene meer 3000 keer die waarde as dieselfde massa van goud Baie edelstene kunsmatig geproduseer vir ‘n fraksie van die prys Edelstene meeste permanet, MAAR: sommige gekleurde weergawes kan kleur verloor a. g. v. blootstelling aan sonlig of hitte

n n n Hoofstuk 31 Gemologie instrumente Soortgelyk aan mineralogiese instrumente – maar moet nie-destruktief wees Energie dispersiewe X-straal fluoressensie op edelsteenoppervlakke NB – binokulêre gemologiese mikroskoop n n Donker / ligveldverligting om insluitsels, groeiverskynsels, behandeling en sintese te ondersoek Gem refraktometer, spektroskoop, polariskoop

Hoofstuk 31 Belangrike edelstene n n Diamante – bomantel, kimberliete Smarag – hidrotermale stelsels Robyn, saffier – hoë T omgewings: alkaliryke magmas en aluminium-ryke metamorfe gesteentes Akwamaryn, topaas, toermalyn - pegmatiete

Hoofstuk 31 Edelsteen ‘verbeterings’ n Verbeter voorkoms deur: Sny – algemeen aanvaar n Verhitting om kleur te verbeter – veroorsaak dikwels skade en dikwels nie-permanent n Vul krake – kan af verweer, nie baie duursaam n Verkleuring (dying) – nie stabiel, deurdring nie die totale kristal n Radiasie om kleur te gee – ook dikwels niepermanent n

Hoofstuk 31 Kristalsintese Groot mark vir sintetiese edelstene, ook vir industriële gebruik n Verskillende metodes n Poeier-vlam-fusion (Powder flame fusion): robyn en saffier n Czochralski smelt groei: robyne vir lasers, silikon kristalle, granate n Stroom-groei (Flux growth): smarag n Hidrotermale groei: kwarts n Ultra-hoë druk: diamant n

Chapter 32 Sement minerale n Inhoud Belangrikheid van sement n Sommige eienskappe van nie-hidrouliese sement n Portland sement n Sekere probleme met beton n

Chapter 32 Belangrikheid van sement n n Beton word mees algemeen gebruik as strukturele material in vandag se wêreld 1 billoen ton Portland sement omgesit in 11. 5 billoen ton beton n n Veel sterker as staal, maar verkies a. g. v. : n n 5 x meer as staalverbruik Weerstand tot water Kan gevorm word in baie vorms en groottes Goedkoopste en mees beskikbare boumateriaal Beton: sement + aggregaat (sand, gruis en/of vergruisde gesteentes)

Chapter 32 Tipes sement n Nie-hidrouliese sement Verhard deur verkalking; nie weerstandbiedend tot water n Minerale: Gips vanaf anhidriet; kalsiet vanaf kalk n n Hidrouliese sement Verhard deur reaksie met water; water weerstandbiedend n Portland sement: Ca-silikate en Ca-karbonate, met Al- en Fe-oksiede n

Chapter 32 Betonprobleme n Sulfaataanval n n Alkali-silika reaksie n n Sulfaat in grond, seewater, suurreën Kraak, toename in deurdringbaarheid, verlaging in sterkte Hoofsaaklik as gips form uit reaksie van sulfaat en sementminerale en ‘n toename in volume veroorsaak Silikaryke minerale: opaal, mikrokristallyne kwarts, vervormde kwarts is oop vir die reaksie met alkali ione in die openingse van sement: verwoes sement en verhoog die deurdringbaarheid, opswelling kom voor Korrosie n Staal balke korrodeer as oplossing beton binnedring; korrosieprodukte het hoë volume – veroorsaak krake rondom die staal

Hoofstuk 33 Minerale en menslike gesondheid n Mineraalagtige materiaal in menslike liggaam n Apatiet en ander fosfaatminerale n n n Kalsiet, aragoniet en vateriet n n n Konstruktiewe deel van tande Abnormale groei in kliere, gewasse, niere en longe Magnetiet, hematiet, goethiet, lepidokrokiet n n Meestal as belangrike deel van bene en tande Kom ook voor as abnormale groei as nier-, urienen galstene; gewasse; in longe, kliere, hart en are Urienblase Ook oksalate, urate en ander organiese verbindings

n Hoofstuk 33 Minerale en menslike gesondheid Minerale in voeding Haliet – algemene mineraal bewustelik ingeneem deur mense n Ook bariet – vulsel in sjokolade n Kaoliniet – in roomys – stabiliseer as smelt n

n Hoofstuk 33 Minerale en menslike gesondheid Minerale in voeding (vervolg) n Anorganiese verbindings bekend in mark as ‘minerale’ – belangrik as voedingsbyvoegings saam met vitamiene n Makrominerale: Ca, Cl, Mg, P, K, Na, S – benodig in groot hoeveelhede n Mikrominerale: Cr, Co, F, Fe, Mn, Mo, Zn – benodig in spoorhoeveelhede n n Meestal afkomstig vanaf ‘ware minerale’ Tekort sowel as oormaat van hierdie ‘minerale’ kan ernstige gesondheidseffekte

n n Hoofstuk 33 Minerale en menslike gesondheid Minerale as gesondheidsrisikos Baie minerale gedokumenteer as oorsaak van asemhalingsiektes: n n n Riebeckiet – mesothelioma Gruneriet, aktinoliet, antofilliet, tremoliet en chrisotiel – asbestose Kwarts – silikose Steenkool - emfiseem (pneumoconiosis) Chemiese kontaminasie deur mynbou n Atmosfeer, water (grond en oppervlak)

Hoofstuk 34 Minerale in die sonnestelsel n Huidige teorie vir heelal se vorming: ‘Big Bang’ produseer elemente: n n Eerstens ligte elemente: He en H Tydens afkoeling sal digter materiaal kondenseer en verval - kernfusie: tot Fe en Ni in periodieke tabel Sterre ontploffings – supernovae: swaarder elemente Meteoriete n n n NB inligting oor mineralogie in ruimte Verskillende tipes: chondriete, achondriete, yster en ‘stony iron’ meteoriete Baie unieke meteorietminerale, maar ook minerale algemeen op aarde

n Hoofstuk 35 Mineraalsamestelling van die aarde Kors n n n Mantel n n n Heterogeneen: Sedimentêre en stollingsgesteentes; oseaan en kontinentale kors Veldspate, piroksene, kwarts, olivien, amfibole, mikas > 80% van kors Homogeen Olivien, enstatiet, Cr-diopsied en augiet, spinel, amfibole, Ti-flogopiet, granaat, plagioklaas, apatiet, diamante, chromiet Kern n Swaar elemente