Hvordan er de forbundet?

Transkript

1 Hvordan er de forbundet?

2 Plade Tectoniske Rock Cycle

3 Sedimentære og vulkanske processer foregår på Jordens overflade Plutonske og metamorfe processer foregår under Jordens overflade Magmatiske, sedimentære og metamorfe processer er koblet sammen gennem The Rock Cycle

4 Plade tektonik W. W. Norton

5 Midt- oceanisk spredningsryg Plade dannelse

6 Fig.4.00 Nye oceaner bliver født... Afrikanske plade Asiatiske plade Johnson Space Center/NASA

7 Destruk6on af plader

8 MINERALOGI 1. DEFINITION AF ET MINERAL 2. EGENSKABER AF MINERALER 3. SILIKATMINERALER 4. IKKE - SILIKATMINERALER

9 Atomer bygger - Grundstoffer bygger - Mineraler bygger - Bjergarter

10 Det Periodiske System - Si og O danner silikat SiO 4 Hyppigst forekommende: Fe, O

11 Kemisk sammensætning af jordens skorpe, kappe og kerne SiO2 SiO2 silicium & oxygen danner silikater - SiO 2 SiO2 Fe

12 Mantle nodules: a visit from the deep mantle Hvordan kender vi kappens mineralogi?

13 Hvad er et mineral? 1. En naturlig forekommende uorganisk fast fase 2. Specifik kemsk sammensætning Kvarts - SiO 2

14 Atomer i glas/smelte Atomer i en krystal - ordnet struktur

15 Relativ størrelse af almindelig forekommende ioner

16 Kubisk krystal struktur Halite NaCl Effekten af ioner

17 Hvad er et mineral? 1. En naturlig forekommende uorganisk fast fase 2. Specifik kemsk sammensætning 3. Karakteristisk krystal struktur (grafit-diamant) Kvarts - SiO 2

18 1. KRYSTAL STRUKTUR MINERALOGI 1.1. Polymorfer Samme kemiske sammensætning men mere end en krystal struktur Polymorfer af kulstof (C) DIAMANT (kubisk), GRAFIT (hexagonal)

19 Krystalstruktur Der er 7 krystalsystemer: KUBISK diamant (C) KUBISK svovlkis (pyrit)(fes 2 ) Granat (garnet) var. almandin Fe 3 Al 2 [Si O 4 ] 3

20 Krystalstruktur DE 7 KRYSTALSYSTEMER ER: kubisk tetragonal hexagonal trigonal orthorhombisk monoklin triklin Vi vender tilbage til emnet senere

21 Krystal struktur = atomar plan halite diamond staurolite quartz garnet stibnite calcite kyanite

22 Når mineraler størkner fra smelter, starter de som pæne krystaller - men efterhånden støder de ind i hinanden, og deres krystalstruktur kan være svær at genkende

23 2. MINERAL EGENSKABER Bestemmes af mineralets sammensætning og krystalstruktur Egenskaberne omfatter bl.a. 2.1 UDVENDIG FORM (habitus, tvillinger) 2.2 SPALTELIGHED (cleavage) og BRUD (fracture) 2.3 GLANS (lustre) 2.4 FARVE 2.5 STREGFARVE (streak) 2.6 HÅRDHED 2.7 TENACITET ( sammenhængskraft ) 2.8 DENSITET 2.9 Diverse: bl.a. SMAG, MAGNETISME, REAKTION OVER FOR SALTSYRE

24 PRISMATISK HABITUS GIPS (gypsum) CaSO 4.2H 2 O Aggregat af prismatiske monokline krystaller

25 2.1 UDVENDIG FORM (habitus) Et minerals form =HABITUS Krystalstrukturen har stor indflydelse på mineralets habitus F. eks. kan et TETRAGONALT mineral danne lange 4-kantede krystaller 4-tals akse eller korte, flade krystaller Prismatisk habitus Tabular habitus

26 TABULAR HABITUS (flader men ikke flager) 2.1 UDVENDIG FORM (habitus) HEMATIT (jernglans) Fe 2 O 3

27 FLAGER (BLADED) HABITUS (flager men ikke flader) 2.1 UDVENDIG FORM (habitus) MICA (glimmer mineral)

28 NÅLEAGTIG HABITUS Lange tynde RADIERENDE AGGREGAT ASTROFYLLIT

29 NÅLEFORMET HABITUS

30 FIBRØS HABITUS - asbest

31 2.1 UDVENDIG FORM (habitus) HABITUS Almindelige begreber: FLAGER NÅLEAGTIG - typisk for glimmermineraler - aflange, tynde krystaller TABULAR - flade (men ikke flager) PRISMATISK - aflange (men ikke som nåle) FIBRØS - typisk for asbest-mineraler osv osv osv osv osv osv osv

32 SVOVLKIS - PYRIT (iron pyrites) FeS 2 RADIERENDE AGGREGAT Flere krystaller af et mineral i AGGREGATER med forskellige former

33 NÅLEAGTIG HABITUS Lange tynde RADIERENDE AGGREGAT ASTROFYLLIT

34 SKELETAL AGGRAGAT KOBBER (copper) Cu SØLV (silver) Ag

35 NYREFORMET (reniform) HABITUS JERNGLANS (hematite) Fe 2 O 3

36 ROSEFORMET AGGREGAT KORUND (corundum) Al 2 O 3

37 KUGLEFORMET/GRANULAR AGGREGAT OOLITTER (oolites) KALKSPAT (calcite) CaCO 3

38 2.1 UDVENDIG FORM (aggregatform) AGGREGATFORM (habitus) Flere krystaller af et mineral kan forekomme sammen i AGGREGATER med forskellige former: RADIERENDE f.eks. PYRIT SKELETAL f.eks. KOBBER KUGLER f.eks. OOLITTER NYREFORMET f.e.ks. HEMATIT ROSETTER f.eks. KORUND

39 2.1 UDVENDIG FORM (krystalstruktur, habitus, aggregatform, tvillinger) TVILLINGER Mange mineraler viser en symmetrisk sammenvoksning af krystaller - TVILLINGER Nogle vigtige typer er: KONTAKTTVILLINGER Krystal er blevet roteret f.eks. SVALEHALE tvillinger i gips De to dele af tvillingen er adskilte af en planar flade

40 GIPS CaSO 4.2H 2 O SVALEHALE TVILLINGER

41 2.1 UDVENDIG FORM (krystalstruktur, habitus, aggregatform, tvillinger) TVILLINGER PENETRATIONS tvillinger Består af to dele, der ser ud som om de vokser ind i hinanden Almindelige i STAUROLIT hvor der dannes et korsmønster og i KALIFELDSPAT (såkaldte CARLSBADtvillinger)

42 TVILLINGER STAUROLIT KORS-tvillinger

43 KALIFELDSPAT K[AlSi 3 O 8 ] CARLSBAD- -tvillinger

44 2.2. SPALTELIGHED OG BRUD Mange mineraler går i stykker langs PLANARE FLADER hvis orientering styres af krystalstrukturen SPALTEFLADER må ikke forveksles med KRYSTALFLADER, som er VÆKSTFLADER PERFEKT SPALTELIGHED I GLIMMER

45 PERFEKT RHOMBOHEDRISK SPALTELIGHED I KALKSPAT

46 MEGET GODE SPALTEFLADER I KALIFELDSPAT (ORTHOKLAS)

47 BRUD Nogle mineraler går i stykker på en karakteristisk facon - som ikke er relateret til krystalformen F. eks. KVARTS har et MUSLET (conchoidal) BRUD MUSLET BRUD (HER I VULKANSK GLAS - OBSIDIAN)

48 2.3. GLANS En meget vigtig mineralegenskab er GLANS (lustre) - den måde det reflekterer lys på. Mineraler deles i to store grupper baseret på glans: METALLISK og IKKE-METALLISK

49 SVOVLKIS pyrit (metallisk glans) KALKSPAT calcit (ikkemetallisk)

50 SVOVLKIS / PYRIT (iron pyrites) METALLISK GLANS KVARTS (IKKE-METALLISK)

51 KOBBER (metallisk glans) KVARTS (ikkemetallisk)

52 2.3. GLANS Andre vigtige begreber er: DIAMANTAGTIG (adamantine) GLASAGTIG f.eks. KVARTS PERLEAGTIG f.eks. TALK SILKEAGTIG f.eks. mange fibrøse mineraler FEDTET f.eks. NEFELIN

53 2.4. FARVE Et minerals farve er ofte dets mest imponerende og umiddelbare egenskab men farven kan være meget variabel og evt. misvisende KVARTS (SiO 2 ) danner farveløse gennemsigtige krystaller Men kvarts kan forekomme i mange farver:

54 MÆLKEKVARTS BLÅ KVARTS AMETYST - hvid, mange små væskeindeslutninger - bittesmå indeslutninger af rutil - lila (sporemængder af jern i strukturen) ROSAKVARTS - lyserød (sporemængder af TiO 2 ) CITRIN - gul (kolloidal Fe 2 (OH) 3 ) RØGKVARTS - brun eller grå (Al substituerer for Si) Alle disse danner de karakteristiske 6-kantede krystaller og består af >>99%SiO 2. For en mineralog er de uren kvarts - men de er værdifulde som smykkesten

55 FARVELØS, GLASKLAR KVARTS

56 MÆLKEKVARTS (VÆSKE)

57 RØGKVARTS Al-Si udveksling

58 ROSAKVARTS (titan) AMETYST (jern)

59 CITRIN Fe(OH) BLÅ KVARTS (RUTIL TiO)

60 KORUND Al 2 O 3 RUBIN Spor af Cr SAFIR Spor af Fe- Ti

61 Rutile (TiO 2 ) nåle i safir

62 KALIFELDSPAT kan også optræde med forskellige farver Det har bl.a. store indflydelse på GRANITs udseende

63 2.5. STREGFARVE (streak) Et mineral i PULVERform kan have en anden farve end krystallerne Vi bruger en hvid PORCELÆNSPLADE, som ridses med mineralet STREGFARVEN iagtages Det kræver, at mineralet har en mindre hårdhed end porcelænspladen

64 2.5. STREGFARVEN Mineralet SVOVLKIS (pyrit; FeS 2 ) har metallisk glans og en gullig farve og ligner umiddelbart GULD (kaldes for narreguld ) Men svolvlkis har en SORT stregfarve, vægtfylde ca. 5 g/cm 3 og hårdhed ca. 6 Guld har en GUL stregfarve, vægtfylde ca. 19,3 g/cm 3 og hårdhed ca. 3

65 2.6. HÅRDHED Et minerals modstand mod at blive ridset MOHS HÅRDHEDSSKALA (scale of relative hardness) Ti trin baseret på almindelige mineraler Et mineral på skalaen vil ridse alle mineraler under det

66 RELATIV HÅRDHED MOHS HÅRDHEDSSKALA MINERAL SAMMEN- SÆTNING 10 DIAMANT C 9 KORUND Al 2 O 3 8 TOPAZ Al 2 (SiO 4 )(OH,F) 7 KVARTS SiO 2 6 KALI FELDSPAT K(AlSi 3 O 8 ) 5 APATIT Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH,F) 4 FLUORIT CaF 2 3 KALCIT CaCO 3 2 GIPS Ca 2 SO 4.2H 2 O 1 TALK Mg 3 (Si 2 O 5 ) 2 (OH) 2

67 2.6. HÅRDHED (H) Skalaen er tilnærmelsesvis linear fra 1-8 men for diamant vil H = 42,5! Bemærk: Lommekniv, vinduesglas H = ca. 5,5 Kobbermønt H = ca. 3,5 Fingernegl H = ca. 2,5

68 2.7. SAMMENHÆNGSKRAFT (tenacity) Mineralets modstand mod at gå i stykker, knuses, bøjes o.s.v. SPRØD (brittle) LETBEARBEJDELIG (malleable) STRÆKBAR (ductile) SMIDIG (flexible) går let i stykker kan danne tynde flager v.h.a. en hammer kan strækkes ud i en tråd kan bøjes, men er ikke ELASTISK

69 2.8. MASSEFYLDE Massefylde (vægt pr. rumfangsenhed) måles i f.eks. g/cm 3 Vi bruger RELATIV MASSEFYLDE (specific gravity, G): forholdet mellem vægten af fasen og den samme volumen af vand Dette er et forhold - så der er ingen enheder for G Guld Au 19,3 Svovlkis (pyrite) FeS 2 5,2 Kalkspat (calcite) CaCO 3 2,7 Olivin (Mg,Fe) 2 [SiO 4 ] 3,2-4,3 Blyglans (galena) PbS 7,6 Stensalt (halite) NaCl 2,2 K-feldspat K[AlSi 3 O 8 ] 2,6 Kvarts SiO 2 2,6 Biotit (sort glimmer) 2,7-3,3

70 2.8. MASSEFYLDE I første omgang deles mineraler i to store grupper Mineraler med almindelig sten massefylde d.v.s. G < 5 (silikatmineraler) Mineraler med stor massefylde G > 5 (sulfider, de fleste malm -mineraler)

71 2.9. DIVERSE MINERALEGENSKABER A. SMAG F. eks. STENSALT (halite NaCl) har en karakteristisk smag B. MAGNETISME Nogle mineraler er stærkt magnetiske Det vigtigste er MAGNETJERNSTEN (magnetite) Fe 3 O 4 MAGNETGLANS (pyrrhotite) Fe 1-x S er også stærkt magnetisk Andre mineraler kan virke svagt magnetisk p.g.a. små indeslutninger af ovenstående faser

72 2.9. DIVERSE MINERALEGENSKABER C. REAKTION VED SALTSYRE KARBONAT MINERALER REAGERER VED 10% HCl KALKSPAT (CaCO 3 ) reagerer ved kold HCl og frigiver bobler af CO 2 gas CaCO 3 +2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O DOLOMIT CaMg(CO 3 ) 2 reagerer kun ved varmt HCl

73 2.9. DIVERSE MINERALEGENSKABER D. DOBBELTBRYDNING (birefringence) Mange mineraler viser dobbeltbrydning (faktisk alle mineraler, der ikke er opakke, eller tilhører det kubiske krystalsystem) I de fleste tilfælde kan fænomenet kun iagttages under mikroskop Men i KALKSPAT kan det ses i håndstykke

74 Silikaters dannelse.