Mitä mineraalit ovat?

Mitä mineraalit ovat?

Mineraalit ovat alkuaineista koostuvia tavallisesti kiteisessä olomuodossa olevia kemiallisia yhdisteitä. Kivet (geologiassa käytetään ilmaisua kivilajit) koostuvat mineraaleista. Mineraalit ovat siis kivilajien perusrakenneosasia ja tavallisesti niitä on yhdessä kivilajissa 3-5 erilaista. Esimerkiksi graniitti (kivilaji) koostuu kvartsista (mineraali), maasälvästä (mineraali) ja kiilteestä (mineraali). Yhden mineraaliosasen eli rakeen koko kivilajissa on tavallisesti noin 0,1-1 mm. Sitä kutsutaan myös nimellä kideyksilö tai kide.
 
Mineraalit koostuvat alkuaineiden muodostamista kemiallisista yhdisteistä. Esimerkiksi kvartsi koostuu piistä ja hapesta ja on muodostamassa yhtenä mineraalina kivilajia nimeltä graniitti. Maapallon kiinteä kuorikerros eli peruskallio koostuu kivilajeista.

 

Mineraalit voidaan erottaa toisistaan eli tunnistaa niiden erilaisten ominaisuuksien perusteella (katso myös: ominaisuudet). Joissakin tapauksissa tunnistaminen saattaa vaatia jopa mikroskooppista tarkastelua. Kullakin mineraalilla on tietty kemiallinen koostumus, joiden perusteella ne voidaan luokitella eri ryhmiin (katso myös: luokittelu). Esimerkiksi kvartsi, joka koostuu piistä (kemiallinen merkki Si) ja hapesta (kemiallinen merkki O) kuuluu tässä luokituksessa silikaatteihin. Piin ja hapen lisäksi alumiini (Al), rauta (Fe), kalsium (Ca), natrium (Na), kalium (K) ja magnesium (Mg) ovat tavallisimpia mineraaleissa esiintyviä alkuaineita.


Tavallisimpia mineraaleissa esiintyviä alkuaineita:    Si    O    Al    Fe    Ca    Na    K    Mg

Mineraalien lukumäärää on vaikea arvioida. Yleisesti kirjallisuudessa arvioidaan niitä olevan noin 3000-3500. Niistä vain parisenkymmentä on merkittäviä kivilajien muodostajia. Mineraaleista valtaosa on suuria harvinaisuuksia. Kaksi yleisintä mineraalia plagioklaasi (maasälpä) ja kvartsi muodostavat noin 60 tilavuus-% koko maankuoresta.
 

Mineraalien synty

Mineraaleja voi syntyä monilla toisistaan poikkeavilla tavoilla. Esimerkiksi oliviini kiteytyy maanalaisista hehkuvista sulista ja kaasuista tai maanpäällisistä kuumista laavavirroista. Vuorisuola eli haliitti saostuu kyllästetyistä vesiliuoksista ja muutamat rikkipitoiset esiintymät ovat syntyneet mikro-organismien vaikutuksesta. Monet mineraalit syntyvät korkeiden paineiden ja/tai lämpötilojen vaikutuksesta uudelleenkiteytymällä toisista uusissa olosuhteissa pysymättömistä mineraaleista.


Mineraalit syntyvät siis geologisten prosessien myötä. Tällaisia prosesseja ovat:

  • magmatismi
  • sedimentaatio
  • metamorfoosi
Magmatismilla tarkoitetaan maan pinnalla tai maan kuoren sisällä tapahtuvaa magman kiteytymistä. Magman eli sulan kiviaineksen jäähtyessä siitä alkaa ensimmäisenä kiteytymään korkeimmassa lämpötilassa kiteytyvät mineraalit kuten kromiitti, plagioklaasi, oliviini ja pyrokseeni. Seuraavaksi kiteytyvät vähän alhaisemmassa lämpötilassa kiteytyvät mineraalit ja kaikkein viimeisimpänä mineraalit, joiden sulamis ja kiteytymislämpötilat ovat alhaisimmat. Prosessin voi ymmärtää, kun kuvittelee sen tapahtuvan päinvastoin: Kun kiveä aletaan sulattamaan, sulaa siitä ensimmäisenä kaikkein alhaisimman sulamislämpötilan omaavat mineraalit ja viimeisimpänä kaikkein korkeimman sulamislämpötilan omaavat mineraalit kuten kromiitti, plagioklaasi, oliviini ja pyrokseeni. Kivisulan jähmettyessä ensimmäisinä kiteytyvillä on tilaa kiteytyä niille tyypillisiin omiin kidemuotoihin. Viimeisinä kiteytyvät joutuvat tyytymään saatavissa olevaan tilaan, joten niillä ei juurikaan kidemuotoa ole.

Sedimentaatiolla tarkoitetaan kivien mekaanista, kemiallista ja biologista rapautumista sekä tämän rapautuneen aineksen kulkeutumista, lajittumista ja kerrostumista tai saostumista. Sedimentaatiossa mineraaleja voi syntyä vesiliuoksista saostumalla. Tällaisia mineraaleja ovat esimerkiksi jotkut karbonaattiryhmän mineraalit, limoniitti ja kvartsi. Kerrostuneeseen maa-ainekseen eli sedimenttiin saostumalla syntyneet uudet mineraalit muodostavat usein sitä koossapitävän iskoksen. Sedimenttikivilajien muodostuminen edellyttää sedimenttiaineksen yhteenliittymistä eli iskostumista sitä koossapitävän aineksen saostuessa siihen.

Metamorfoosi liittyy maankuoren sisällä tapahtuviin liikuntoihin ja magmojen purkauksiin. Metamorfoosi eli uudelleenkiteytyminen aiheutuu kohonneen paineen ja/tai lämpötilan vaikutuksesta sekä maankuoren liikuntojen edesauttamana. Metamorfoosissa vanhemmat magmatismin, sedimentaation sekä aiemmin metamorfoosin kautta syntyneet mineraalit uudelleenkiteytyvät ja ne voivat muuttua toisiksi mineraaleiksi.
Kuvio havainnollistaa mineraalien syntyprosesseja. Magmatismia eli sulan kiviaineksen kiteytymistä tapahtuu syvällä maankuoressa ja maan pinnalla, jossa sulasta kiviaineksesta käytetään nimitystä laava. Kaikki maan pinnalla oleva kiviaines altistuu rapautumiselle. Rapautunut kiviaines kulkeutuu esimerkiksi jokien mukana meriin, jossa se lajittuu. Karkea aines jää lähelle, hieno aines ajautuu kauemmaksi merelle. Lajittunut aines kerrostuu ja saostuneet mineraalit iskostavat ne kiveksi. Magmatismin, sedimentaation ja metamorfoosin myötä syntyneet mineraalit voivat korkean paineen ja/tai lämpötilan aiheuttamina kokea metamorfoosin, jolloin ne voivat muuttua toisiksi mineraaleiksi.

 

Mineraalien ryhmittely

Sellaisia mineraaleja, jotka ovat usein muodostamassa kivilajeja, kutsutaan kivimineraaleiksi tai kivilajeja muodostaviksi mineraaleiksi. Malmimineraaleja ovat sellaiset, jotka sisältävät jotain metallia niin paljon, että metallin erottaminen (rikastaminen) mineraalista on taloudellisesti kannattavaa. Tällaisia mineraaleja ovat esimerkiksi kuparikiisu, josta saadaan kuparia ja pentlandiitti, josta saadaan nikkeliä. Teollisuusmineraaleiksi sanotaan sellaisia mineraaleja, jotka jo itsessään ovat hyödynnettävissä ja käyttökelpoisia. Tällaisia mineraaleja ovat esimerkiksi kalsiitti, jota käytetään sementin valmistuksessa ja kyaniitti, jota käytetään tulenkestävien materiaalien raaka-aineena. Jalokiviä ovat mineraalit, jotka ovat harvinaisia, kovia, kauniita ja läpinäkyviä.


Käyttötarkoituksen mukainen mineraaliluokitus:

  • Kivimineraalit
  • Malmimineraalit
  • Teollisuusmineraalit
  • Jalokivet