Mineral

Mineral är naturligt förekommande grundämnen, legeringar och kemiska föreningar vilka har dels bestämd kemisk sammansättning, dels bestämd kristallstruktur, i vilken de ingående atomerna är ordnade.

Mineralen är således uppbyggda av ett eller (vanligen) flera olika grundämnen i bestämda proportioner. Bergarterna i sin tur består av blandningar av ett eller flera mineral.

Kristallstrukturen kan avspegla sig i den yttre kristallformen, särskilt hos stora praktfulla kristaller som fått växa fritt i sprickor eller hålrum i berget. Normalt bildar dock de mineral som bygger upp själva berggrunden en mosaik av mer eller mindre oregelbundna korn av olika färg, och endast hos de mineral som kristalliserat tidigast kan kristallformen anas. Kristallstrukturen avspeglas också i plana spaltytor som uppträder hos många mineral när kristallerna klyves.

Modeller av kristallstrukturer

Modell av kristallstrukturen hos mineralet pyrop, en typ av granat. Rött markerar kiselatomer omgivna av fyra syreatomer, blått aluminiumatomer omgivna av sex syreatomer, gult är enskilda magnesiumatomer.

I granater bildar atomerna ett tredimensionellt nätverk (atomgitter) med starka bindningar åt alla håll.

Strukturen hos mineralet pyrop, en typ av granat

Klicka för större version av bilden.

Modell av kristallstrukturen hos mineralet biotit (mörk glimmer). Rött markerar kiselatomer omgivna av fyra syreatomer, blått magnesium- eller järnatomer omgivna av sex syreatomer, grönt är enskilda kaliumatomer.

Hos biotit och andra glimmermineral bildar atomerna väl avgränsade skikt med starka bindningar inom varje skikt och svaga bindningar mellan skikten, vilket medför att glimmer-kristaller lätt spaltas upp i tunna flak.

Strukturen hos mineralet biotit

Klicka för större version av bilden.

Få mineral är vanliga

Det finns ungefär 4400 kända mineral, men endast en handfull är vanligt förekommande och bygger upp de vanliga bergarterna.

De flesta av dessa är silikater, föreningar som innehåller kisel (Si) och syre (O). Dessa två grundämnen är därför de vanligaste i jordskorpan.

Förutom kisel och syre innehåller många silikatmineral aluminium, natrium, kalium, kalcium, magnesium och järn, vilka också är vanliga grundämnen i jordskorpan.

Exempel på vanligt förekommande silikatmineral är kvarts, fältspater (kalifältspat och plagioklas), glimmer (muskovit och biotit), amfiboler (som hornblände) och pyroxener (som diopsid). Det är dessa mineral som bildar de olikfärgade kornen i vanliga bergarter.

Mikroskopbild av mineralkorn i tunnslip av bergarten amfibolit

De flesta bergarter består av en mosaik av olikfärgade mineralkorn. Bilden visar ett ca 2 x 3 mm stort utsnitt från ett tunnslip av bergarten amfibolit, sett genom mikroskopet. De olika mineralkornen är några tiondels millimeter stora. Färglösa korn är kvarts eller fältspat, korn i olika gröna nyanser består av amfibol, och de långsträckta brunfärgade kornen är biotit (mörk glimmer).

Samma mikroskopbild av amfibolit sedd i polariserat ljus (korsande nicoler)

Samma mikroskopbild av bergarten amfibolit, sedd i polariserat ljus (korsande nicoler). Pga ljusets polarisering fås här mer dramatiska färgeffekter, vilket underlättar vid identifiering av de olika mineralen.

Andra mineralklasser

Andra mineralklasser förutom silikaterna är oxider (som magnetit, hematit), sulfider (som pyrit, kopparkis, blyglans, zinkblände), sulfater (som gips), karbonater (som kalcit, dolomit) och halider (som halit/stensalt och fluorit/flusspat).

Vissa metaller, som guld och silver, kan uppträda i gedigen form som enskilda element. Detsamma gäller grundämnet kol, som i naturen uppträder dels som grafit, dels som diamant, två mineral med samma sammansättning men olika kristallstruktur och därmed olika egenskaper.

Grafit är mjuk och används som smörjmedel och i blyertspennor. Diamant bildas endast under mycket högt tryck, och är därför mycket ovanligt vid jordytan. Det är det hårdaste av alla mineral, och används förutom som smyckesten som slipmedel och i borrkronor.

Viktiga råvarukällor

Många mineral är viktiga som råvarukällor. De oxid- och sulfidmineral som uppträder koncentrerade i malmkroppar utgör källor för de flesta metaller vi använder, kvarts kan användas för glasframställning och fältspat till porslin.

Andra mineral har olika fysikaliska egenskaper som kan utnyttjas inom industrin, som den hårda diamanten. Slutligen är många mineral, i synnerhet de som bildar klara kristaller med vacker färg och hög ljusbrytning och  hårdhet, uppskattade som smycke- och ädelstenar. Till dessa hör diamant, korund i varieteterna safir och rubin och beryll i varieteterna smaragd och akvamarin.

Mineral i museets utställningar

Skatter från jordens inre är en utställning med praktfulla och ovanliga mineralstuffer och kristaller. Där ryms också en mer omfattande systematisk mineralutställning.

Några vanliga mineral

Nedan visas och beskrivs de vanligaste bergartsbildande mineralen, liksom några vanliga och viktiga malmmineral.

Kvarts

Kvarts

KVARTS   SiO2

Kvarts är ren kiseldioxid. Den är oftast vit eller färglös, med oregelbundet "mussligt" brott. Den utgör dominerande beståndsdel i sandsten och kvartsit, och en viktig beståndsdel i graniter och gnejser av olika slag.

Klara, friväxande, färglösa kristaller av kvarts kallas bergkristall. Andra färgvarianter är ametist (violett), citrin (gul) och rökkvarts (rökfärgad). Extremt finkristallina former, bildade som utfällningar ur olika vattenlösningar, kallas kalcedon, agat (bandad), jaspis och flinta. Opal är en amorf (icke-kristallin) form av kiseldioxid, liksom agat användbar som smyckesten.

Plagioklas

Plagioklas

PLAGIOKLAS (Na-Ca-FÄLTSPAT) 
 (Na,Ca)Al(Al,Si)Si2O8

Bildar en kemisk serie från albit (Na-fältspat) till anortit (Ca-fältspat). Vanligen vit till gråvit, med spaltytor i två riktningar. Utgör en viktig beståndsdel i de flesta magmatiska och metamorfa bergarter, decimeter-stora kristaller vanliga i pegmatitgångar.

Kalifältspat

Kalifältspat

KALIFÄLTSPAT 
  KAlSi3O8

Förekommer som de tre mineralen sanidin, ortoklas och mikroklin, vilka har samma sammansättning men olika kristallstruktur. Vit eller röd, med spaltytor i två riktningar. Utgör en viktig beståndsdel i många magmatiska och metamorfa bergarter, decimeter-stora kristaller vanliga i pegmatitgångar.

Muskovit

Muskovit

MUSKOVIT (LJUS GLIMMER)
   KAl2(Si3Al)O10(OH)2

Ljust flakigt mineral med en perfekt spaltriktning. Ingår i en del graniter liksom i gnejs och glimmerskiffer. I sistnämnda fall är det glimmerflakens parallella orientering som ger upphov till bergartens skiffrighet. Stora packar av muskovit kan påträffas i många pegmatitgångar.

Biotit

Biotit

BIOTIT (MÖRK GLIMMER) 
  K(Mg,Fe)3Si3AlO10(OH)2

Mörkt flakigt mineral med en perfekt spaltriktning. Ingår i många magmatiska och meta-morfa bergarter, och kan liksom muskoviten bidra till en bergarts skiffrighet.

Amfibol

Amfibol

AMFIBOLGRUPPEN
(Ex. HORNBLÄNDE)  
  NaCa2(Mg,Fe,Al)5(Si,Al)8O22(OH)2

Amfibolerna utgör en hel grupp mineral med komplicerad sammansättning, vanligen mörk färg och avlång, ibland fibrös (ex. asbest), kristallform. Den vanligaste amfibolen är hornblände, som uppträder i många magmatiska och metamorfa bergarter.

Pyroxen

Pyroxen

PYROXENGRUPPEN  
  (Na,Ca,Fe,Mg,Al)2Si2O6

Grupp av mineral, med vanligen mörkgröna till svarta prismatiska kristaller. Förekommer i basiska (kiselfattiga) magmatiska bergarter (basalt, diabas, gabbro) och i en del metamorfa bergarter bildade vid högt tryck.

Olivin

Olivin

OLIVIN 
  (Fe,Mg)2SiO4

Vanligen olivgrönt mineral, som utgör en dominerande beståndsdel i jordens mantel. I jordskorpan förekommer olivin främst i kiselfattiga basiska och ultrabasiska bergarter som har en sammansättning som liknar mantelns och som härstammar från denna.

Granat

Granat

GRANATGRUPPEN  
  (Ca,Fe,Mg,Mn)3(Al,Fe,Cr)2Si3O12

Grupp av mineral, med vanligen blodröd färg och månghörnig kristallform (ofta nästan runda mineralkorn). Vanlig i många metamorfa bergarter. Klara, välutbildade kristaller kan användas som smyckestenar. De brunröda uppstickande kristallerna i stenen t.h. är granater.

KALCIT (KALKSPAT)  CaCO3
DOLOMIT    CaMg(CO3)2

Kalcit är det vanligaste karbonatmineralet, och är dominerande beståndsdel i kalksten och marmor. Släktingen dolomit är dominerande beståndsdel i bergarten dolomit. Båda mineralen är färglösa eller vita, med perfekt rombisk spaltning i tre riktningar.

Stora, välutbildade kalcit-kristaller kan påträffas i sprickor och hålrum i berggrunden. Stora, klara spaltstycken av dessa visar på det optiska fenomenet dubbelbrytning.

Kalcit

Kalcit.

Dolomit

Dolomit.

MAGNETIT  Fe3O4
HEMATIT    Fe2O3

Magnetit är svart och starkt magnetisk, hematit är metalliskt grå (röd i finfördelad form; pigmentet i Falu rödfärg) och omagnetisk. Dessa två oxidmineral förekommer i små mängder i många magmatiska bergarter, och i koncentrerad form som kroppar av järnmalm (svartmalm respektive blodstensmalm).

Magnetit

Magnetit

Hematit

Hematit

PYRIT (SVAVELKIS)  FeS2
KOPPARKIS             CuFeS2
BLYGLANS               PbS
ZINKBLÄNDE            ZnS

Dessa sulfidmineral uppträder ofta tillsammans i sulfidmalmer, bildade genom utfällning från varma vattenlösningar, och utgör viktiga källor för koppar, bly och zink.

Pyriten är blekt gul till färgen och bildar täta massor eller större kubiska kristaller.

Kopparkisen är kraftigare gul, blyglansen ofärgat metallisk med perfekt kubisk spaltning.

Zinkbländet kan variera från nästan färglös till mörkt brun i färgen.

Pyrit

Pyrit

Kopparkis

Kopparkis

Blyglans

Blyglans

Zinkblände

Zinkblände

Museets mineralogiska forskning

Om du vill läsa om museets forskning på området, gå till Enheten för Mineralogi.