Jukka-Pekka Ranta jukka-pekka.ranta@oulu.fi Mineralogian peruskurssi Mineraalien tunnistaminen, oksidit, sulfidit, hydroksidit, karbonaatit ja fosfaatit.

Esitys aiheesta: "Jukka-Pekka Ranta jukka-pekka.ranta@oulu.fi Mineralogian peruskurssi Mineraalien tunnistaminen, oksidit, sulfidit, hydroksidit, karbonaatit ja fosfaatit."— Esityksen transkriptio:

1 Jukka-Pekka Ranta jukka-pekka.ranta@oulu.fi
Mineralogian peruskurssi Mineraalien tunnistaminen, oksidit, sulfidit, hydroksidit, karbonaatit ja fosfaatit Jukka-Pekka Ranta

2

3 Mineraaleista Mineraali on kiteisessä olomuodossa oleva, luonnossa esiintyvä kemiallinen yhdiste Koostuvat pääsasiassa maankuoren pääalkuaineista (O, Si, Al, Fe, K, Ca, Na ja Mg) Mukaan luetaan myös vuoriöljy, luonnonkaasut, elohopea jne Eril. Mineraaleja tällä hetkellä yli 5000 kpl (IMA) Kivien perusrakenneosanen (kivilajissa tavallisesti 3-5 päämineraalia)  mineraalien tunteminen välttämätöntä, jotta voisi tuntea kivet!

4 Mineraalien ryhmittely ja luokittelu
Useita tapoja: Käyttötarkoituksen Koostumuksen Kidekemiallisen rakenteen Synnyn Esiintymisympäristön perusteella

5 Mineraalien luokittelu käyttötarkoituksen ja esiintymisympäristön perusteella
1. Kivimineraalit: esiintyvät kivilajien päämineraaleina 2. Malmimineraalit: mineraalit, joissa jotain metallia esiintyy siinä määrin ja sellaisessa muodossa, että metallin erottaminen voi tapahtua taloudellisesti 3. Teollisuusmineraalit: mineraalit, joita itseään joko sellaisenaan tai sopivan käsittelyn jälkeen voidaan käyttää hyväksi 4. Jalokivet: mineraalit, jotka ovat harvinaisia, kovia, kauniita, läpinäkyviä tai väriltään miellyttäviä

6 Mineraalien koostumukseen perustuva luokittelu
I Alkuaineet = aineita joita ei kemiallisesti voi jakaa yksinkertaisempiin ainesosiin (20 alkuainetta esiintyy puhtaassa muodossaan) - esim. kulta, kupari, hopea II Sulfidit = Rikin tai arseenin ja jonkin metallin yhdisteitä - esim. rikkikiisu, magneettikiisu, kuparikiisu - usein tärkeitä malmimineraaleja III Oksidit ja hydroksidit = Metallin ja hapen yhdisteitä - esim. hematiitti (Fe- oksidi), korundi (Al-oksidi), kromiitti (Fe-Cr- oksidi) IV Karbonaatit = Metalli + karbonaatti-ioni CO32- - esim. kalsiitti (Ca-karb), dolomiitti (Mg+Ca), sideriitti (Fe) - Myös nitraatit (Me+NO3) ja boraatit (Me+ BO3) kuuluvat tähän ryhmään V Fosfaatit = XO43- jossa X= P, As, Sb, V VI Halogenidit = Halogeenin (F;Cl;Br;I;At) ja metallin yhdisteitä - esim. luonnonsuolat, haliitti, fluoriitti

7 Mineraalien koostumukseen perustuva luokittelu
VII Sulfaatit = Sulfaatti-ioni (SO42-) + Me - Syntyvät usein haihtumisen yhteydessä, mutta myös hydrotermisissä prosesseissa ja sulfidien hapettuessa - esim. anhydriitti, kipsi, baryytti VIII Silikaatit = (SiO44- ) - maankuoren merkittävin mineraaliryhmä - Alajako kidekemiallisen rakenteen pohjalta - jalosilikaatit - ketjusilikaatit - nauhasilikaatit - verkkosilikaatit - hohkasilikaatit

8 Mineraalien tunnistaminen
Makroskooppinen tunnistaminen Perustuu mineraalien fysikaalisiin ominaisuuksiin 2. Mikroskooppinen tunnistaminen - polarisaatiomikroskooppi - malmimikroskooppi 3. Röntgenografia

9 Mineraalien makroskooppinen tunnistaminen
Kidemuoto Jotkut mineraalit esiintyvät omamuotoisina kiteinä, esim. Rikkikiisu/pyriitti (kuutio) ja magnetiitti (oktaedri)

10 Makroskooppinen tunnistaminen
2. Lohkeavuus Tarkoittaa mineraalin särkymistä pitkin tasaisia pintoja joiden asento on verrannollinen kiteen sisäiseen rakenteeseen => vakio Lohkosuuntien selvyys, niiden lukumäärä ja niiden väliset kulmat ovat mineraaleille hyviä tunnusmerkkejä Etevä lohkeavuus kiilteet, maasälvät 2. Selvä lohkeavuus 3. Huono lohkeavuus 4. Lohkeaminen puuttuu  murrospinta - kuprumainen (KV) - multamainen (LIM)

11 Makroskooppinen tunnistaminen 3. Asu
Mineraalin asulla tarkoitetaan sen osien eri ulottuvuuksien suhdetta toisiinsa sekä raekokoa Rakeinen asu Mineraalirakeiden ulottuvuudet likimain yhtäsuuret joka suuntaan Photo by R.Weller/Cochise College

12 3.Asu Suomuinen -rakeen kaksi ulottuvuutta hyvin kehittyneitä, mutta kolmas mitätön Photo by R.Weller/Cochise College

13 3.Asu Sälöinen - Rakeen yksi ulottuvuus on kehittynyt selvästi muita enemmän (esim. 3:1) Photo by R.Weller/Cochise College

14 3.Asu Kuituinen - Rakeen yksi ulottuvuus on muihin verrattuna moninkertainen Photos by R.Weller/Cochise College

15 3. Asu Massamainen Raekoko niin pieni, ettei yksittäisiä rakeita voi erottaa paljain silmin Multamainen Photos by R.Weller/Cochise College

16 Mineraalien makroskooppinen tunnistaminen
4. Ominaispaino eli tiheys d g/cm3 Kivimineraaleilla 2,7-3,2 Malmimineraaleilla 4-7 5. Kiilto Vaikutelma mikä saadaan kun mineraalirakeen kautta heijastetaan valoa silmiin Metallikiiltoiset Kiilloltaan epämetalliset  lasi-, rasva-, helmiäis-, silkki-, timantti-, vaha-, nahkakiilto

17 6. Kovuus Mineraalin kovuudella tarkoitetaan sen naarmutuskovuutta
Mohsin kovuusasteikko, Rosiwallin asteikko (todellinen työstökovuus)

18 7. Väri 8. Viiru 9. Magneettisuus 10. Radioaktiivisuus
Huono tuntomerkki kiilloltaan epämetallisille mineraaleille Malmimineraaleille melko luotettava tuntomerkki 8. Viiru Mineraalijauheen väri, kun mineraalikappaleella vedetään viiru lasittamattomaan posliiniin Viiru vedetään tuoreella lohko- tai murrospinnalla Malmimineraaleilla hyvä tuntomerkki 9. Magneettisuus - Magneetti vetää puoleensa Magnetiitti, magneettikiisu 10. Radioaktiivisuus Mineraali tuottaa radioaktiivista säteilyä Uraanimineraalit Tutkitaan esim. Geigermittarilla, gammaspektrometrillä, skintillometrillä

19 Toimintajärjestys mineraaleja tunnistettaessa
Onko metallinkiiltoinen vai ei Malmimineraalista viirun väri Kovuus Asu Väri Magneettisuus 7. Lohkosuunnat 8. Ominaispaino 9. Kidemuoto 10. Kiilto 11. Haju

20 Käsittelyjärjestys Viiru selvästi värillinen
Metallikiiltoinen  malmimineraali Metallikiilloton  kivimineraali Viiru selvästi värillinen Määrityskaavio metallikiiltoisille mineraaleille Viiru heikko tai puuttuu kokonaan Määrityskaavio metallikiillottomille mineraaleille

21

22 ALKUAINEET = aine jota ei voi hajottaa yksinkertaisemmiksi aineiksi yhdisteiden tapaan l. On kemiallisesti jakamaton aine. - Vapaana luonnossa esiintyy mm. Au, Cu, Ag ja C

23 1. Kulta (Au) Himmeä metallinkiilto Kullankeltainen
Kullanhohtoinen viiru Kovuus 2,5-3, D= 19,3 Helposti taottava ja muovailtava Esiintyy esimerkiksi sulfidmineraalien kanssa/hilassa, vapaana, komplekseina esim. Te:n kanssa, hopea-kultana (elektrumi) Johtaa hyvin lämpöä ja sähköä esim. Hydrotermiset juonet, karsikivet, massiiviset sulfidimalmit, Suurikuusikko, Kittilä; Laivakangas, Raahe, Orivesi, Jokisivu, Pampalo, Rompas/Rajapalot Elektroniikkateollisuus, koruteollisuus, lääketiede Photos by Mawson Oy

24 2. Grafiitti (C) Metallinkiiltoinen Asu suomumainen Kovuus 1; d= 2,2
Tummanharmaa Viiru musta/tummanharmaa Tahraava, liukas Photo by R.Weller/Cochise College

25 SULFIDIT Rikin ja eri metallien yhdisteitä  rikkivedyn suoloja
Ei sisällä happea Kiisut, hohteet ja välkkeet Usein tärkeitä malmimineraaleja  metallinkiiltoisia, viirun väri hyvä tuntomerkki

26 1. Sinkkivälke (Zn,Fe)S Sphalerite
Timantinkiiltoinen Väri vaihtelee rautapitoisuuden mukaan: raudattomat vaalean ruskeita, rautarikkaat tummanruskeita/mustia Ruskea viiru Kovuus 3,5-4, d= 4,0, hauras Rakeinen asu Kuutiollinen kidejärjestelmä 6 etevää lohkosuuntaa  välkehtii Photo by R.Weller/Cochise College

27 2. Lyijyhohde PbS Galena Voimakas metallinkiilto Lyijynharmaa
Harmaa viiru Kovuus 2,5-3; d= 7,6 Asu rakeinen Kuutiollinen Lohkosuunnat kuution pintojen suuntaisia Voi sisältää seleeniä (Se) tai hopeaa (Ag) epäpuhtautena Photo by R.Weller/Cochise College

28 3. Kuparikiisu CuFeS2 Chalcopyrite
Messinginkeltainen Viiru vihertävän musta, rasvamainen kiilto Kovuus ~4, d= 5 Kidejärjestelmä tetragoninen, asultaan massamainen, ei lohkosuuntia Yleisin ja tärkein luonnosta saatava Cu:n lähde Photo by R.Weller/Cochise College

29 4. Rikkikiisu FeS2 Pyrite Metallinkiiltoinen
Vaaleankellertävä, harmaankeltainen, messinginkeltainen Kuutiollinen, rakeinen  Esiintyy omamuotoisina rakeina Kovuus 6 – 6,5, d≈ 5 Hauras – murenee helposti Musta viiru Yleisin sulfidimineraali Tavataan sivumineraalina kaikenlaisissa kivissä Usein lyijyhohteen, kuparikiisun, sinkkivälkkeen ja magneettikiisun kaverina Photo by R.Weller/Cochise College

30 5. Magneettikiisu FeS Pyrrhotite
Metallinkiiltoinen Tuoreella murrospinnalla pronssinruskea Kovuus 4-4,5; d= 4,5-4,7 Heikosti/ei lainkaan magneettinen Epämagneettiset magneettikiisut usein väriltään ruskehtavia Monokliininen tai heksagoninen kidemuoto Photo by R.Weller/Cochise College

31 6. Molybdeenihohde MoS2 Molybdenite
Metallinkiiltoinen Sinertävänharmaa Viiru lyijyn/hopeanharmaa Kovuus 1-1,5 ; d = 4,6-5.0 Suomuinen Tahraava ja liukas Photo by R.Weller/Cochise College

32 7. Arseenikiisu FeAsS Arsenopyrite
Metallinkiiltoinen Väriltään hopeanvalkoinen-teräksenharmaa Musta/tummanharmaa viiru Kovuus 5,5-6; d= 5,9-6,2 Monokliininen kidejärjestemä Asultaan massamainen, joskus rakeinen Iskettäessä tuntuu sipulin haju Photo by R.Weller/Cochise College

33 OKSIDIT JA HYDROKSIDIT
Hapen ja muiden alkuaineiden yhdisteitä Metalli + happi  malmimineraali Tummia, raskaita Hydroksidit koostuvat metallista ja yhdestä tai useammasta hydroksyyli-ionista (OH) vesipitoisia

34 1. Magnetiitti Fe3O4 Magnetite
Metallinkiiltoinen Väriltään raudanmusta/tummanharmaa Kovuus 5,5- 6 ; d= 4,9-5,2 Selvästi magneettinen Asultaan rakeinen Kiderakenne kuutiollinen, esiintyy usein omamuotoisina oktaedreina Photo by R.Weller/Cochise College

35 2. Kromiitti FeCr3O4 Chromite
Metallinkiiltoinen (ei kovin vahvasti) Ruskehtavan tumman harmaa Ruskea viiru Kovuus 5,5 ; d= 4,7 Rakeinen Kuutiollinen Eroaa sinkkivälkkeestä huonomman kiiltonsa ja suuremman kovuutensa perusteella Photo by R.Weller/Cochise College

36 3. Hematiitti Fe2O3 Metallinkiiltoinen
Teräksenharmaa/musta, punertava – multamainen muunnos himmeänpunainen Viiru punainen/punaruskea Kovuus 5,5-6; d= 4,9-5,3 Rakeinen tai suomuinen Kidejärjestelmä trigoninen Photo by R.Weller/Cochise College

37 4. Limoniitti Fe2O3+ n×H2O limonite
Mattakiilto Ruskea ja ruosteiselta vaikuttava pinta Tiiviinä muunnoksena sisältä musta Keltainen viiru Asultaan multamainen/rakeinen Kidemuodoltaan amorfinen Syntyy muiden rautapitoisten mineraalien hajoamistuotteista Esiintyy järvien ja soiden pohjalla Kovuus vaihtelee 1-5; d= 2,7-4,3 Photos by R.Weller/Cochise College

38 KARBONAATIT Hiilihapon (CO3) suoloja Pehmeitä mineraaleja
Ryhmään kuuluvat Kalsiitti CaCO3 Dolomiitti CaMg(CO3)2 Sideriitti FeCO3 Magnesiitti MgCO3

39 1. Kalsiitti CaCO3 Calcite
Lasinkiiltoinen (matta) Yleensä valkoista tai harmaata Islanninsälpä; läpinäkyvä muunnos Kovuus 3 ; d= 2,6-2,8 3 toisiaan vinosti leikkaavaa lohkosuuntaa Kidejärjestelmä trigoninen Tasaisilla pinnoilla viirukkeisuutta Rakeinen Reagoi suolahapon kanssa helposti Esiintyy kaikissa kivilajiryhmissä Yksi yleisimmistä mineraaleista Kalkkikivi, marmori Photos by R.Weller/Cochise College

40 2. Dolomiitti CaMg(CO3)2 Dolomite
Väriltään tummempaa kuin kalsiitti Kellertävä tai ruskehtava, valkoinen, harmaa, punertava... Kovuus 3,5-4 ; d= 2,8-3 Photos by R.Weller/Cochise College

41 FOSFAATIT Fosforihapon (PO4) suoloja

42 1. Apatiitti Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3 apatite
lasinkiiltoinen-rasvankiiltoinen Väriltään vaalean vihreä Valkoinen viiru Kovuus 5; d= 3,2 Rakeinen, ei lohkosuuntia Heksagoninen kidejärjestelmä Yleisin fosforimineraali Alkalikivet, magmasyntyiset karbonaattikivet Photos by R.Weller/Cochise College