Mineralen

Al vanaf zijn ontstaan is de mens gefascineerd door de vormen en kleuren van mineralen. Reeds de vroegste mensen gebruikten bepaalde mineralen al als siersteen, vele grafvondsten uit die periode getuigen daarvan. In latere eeuwen werden mooie geslepen mineralen gebruikt om sieraden van te maken. Wie kent niet de schitterende sieraden die de Egyptische beschaving ons heeft nagelaten?
Maar niet alleen voor versiering had de mens belangstelling voor mineralen, ook voor veel praktische toepassingen waren mineralen van betekenis. Dat begon al na de steentijd, toen de mens leerde metalen uit erts te winnen en bronzen en ijzeren gebruiksvoorwerpen te maken. Van de ertsen die voor de winning van deze metalen werden gebruikt, kan een groot aantal tot de mineralen gerekend worden.

Ankeriet op kwarts kristallen; beeldhoogte 15 mm

De economische betekenis van mineralen is, sinds de mens voor de eerste keer metalen uit erts wist vrij te maken, alleen maar toegenomen. De huidige maatschappij is volkomen ondenkbaar zonder de vele toepassingen waarvoor mineralen onontbeerlijk zijn. Hierdoor is hun economische betekenis aanzienlijk groter geworden dan hun betekenis als sierobject. Toch zijn er nog heel wat mensen die belangstelling hebben voor mineralen om hun esthetische waarde. Gezien hun variatie in vorm en kleur is dat helemaal niet zo gek, want hun schoonheid blijft een in het oog springend aspect, waardoor velen zich aangesproken voelen. Deze velen variëren van de gelegenheids-liefhebber, die zo nu en dan een mooi mineraal koopt, tot de professionele mineraloog, die mineralen wetenschappelijk bestudeert, met alle schakeringen daartussen.
Een aantal van deze liefhebbers zijn echte verzamelaars van mineralen. Ook binnen de groep van verzamelaars vinden we veel verschillen. De één verzamelt alleen eigen vondsten, een ander probeert van alle mineralen van een bepaalde groep stukken te bemachtigen en weer een ander zal allerlei variëteiten en vormen van slechts één mineraal verzamelen. Veel van de mineralenverzamelaars hebben onderdak gevonden bij Stichting GEA, waar zij respons vinden voor hun vragen en problemen.


Maar wat zijn nu eigenlijk mineralen?
Het woord mineraal is afgeleid van het Latijnse woord minare, dat in de oudheid gebruikt werd voor het uitoefenen van mijnbouw. Hieruit zou volgen dat al de materialen die via mijnbouw verkregen worden mineralen zijn. Oorspronkelijk mag de naam mineraal deze betekenis gehad hebben, tegenwoordig geldt echter duidelijk een geheel andere definitie.
In het algemeen wordt in de huidige tijd voor een mineraal de volgende definitie gehanteerd: Een mineraal is een in de natuur voorkomende, homogene, vaste stof, gevormd door anorganische processen, met een duidelijk omschreven chemische samenstelling en een geordende kristalstructuur. De eis dat de stof in de natuur moet zijn gevormd, wil hij een mineraal genoemd mogen worden, is in de huidige tijd essentieel, omdat het tegenwoordig mogelijk is in het laboratorium stoffen te produceren die qua vorm en samenstelling identiek zijn aan mineralen. Een kunstmatig gefabriceerde stof, ook al heeft die een identieke vorm en samenstelling als een bestaand mineraal, kan dus nooit een mineraal genoemd worden. Dat een mineraal homogeen van samenstelling moet zijn betekent, dat het materiaal met fysische methoden niet in meer eenvoudige verbindingen gescheiden mag kunnen worden.

Boven: rode cinnaber, eronder kwikdruppel; beeld 4 mm

Mineralen zijn vaste stoffen; gassen en vloeistoffen behoren dus niet tot de mineralen. Een uitzondering hierop vormt kwik, bij normale temperatuur een vloeibaar metaal, dat echter wel tot de mineralen wordt gerekend.
Stoffen die door organische processen gevormd worden, dat wil zeggen gevormd door (activiteiten) van mensen,
dieren of planten, behoren volgens de definitie niet tot de mineralen. Dus parels, een product van sommige schelpdieren, zijn geen mineralen, evenmin als nier- en galstenen.
Mineralen moeten ook een duidelijk omschreven chemische formule bezitten. Het zijn dus chemische verbindingen met een samenstelling die in een chemische formule kan worden uitgedrukt. Mineralen behoeven echter geen vaste samenstelling te hebben.
De meeste mineralen hebben zelfs een variabele samenstelling, maar de samenstelling van elk mineraal ligt wel tussen bepaalde vast omschreven grenzen.

Mineralen zijn opgebouwd uit atomen of atoom-groepen die in drie dimensies in een bepaald patroon zijn gerangschikt. Deze geordende rangschikking komt onder gunstige omstandigheden tot uiting in een uitwendige kristalvorm met platte vlakken. Maar lang niet altijd worden mineralen door duidelijke kristalvlakken begrensd!

Gebandeerde agaat; afmeting 10x15 mm

Het aantal bekende mineralen bedraagt 5780 (stand januari 2022) en ieder jaar komt daar een flink aantal nieuw ontdekte mineralen bij. De overgrote meerderheid van deze mineralen is zeldzaam tot zeer zeldzaam. Ruim 99% van het volume van de aardkorst is opgebouwd uit slechts een achttal mineralen. Het restant van de meer dan 5.000 mineralen vormt samen minder dan 1% van de totale aardkorst! Gelukkig komen deze zeldzame mineralen lokaal wel in wat grotere hoeveelheden voor. De meest voorkomende mineralen zijn (tussen haakjes hun volumepercentage):
plagioklaas (41%), kaliveldspaat (21%), kwarts (21%), amfibool (6%), pyroxeen (4%), biotiet (4%), magnetiet en ilmeniet (2%) en olivijn (½%). Een aantal mineralen is vaak op het eerste gezicht te herkennen, maar bij een groot aantal zal men, om de juiste naam te bepalen, hulpmiddelen nodig hebben. Voor het macroscopisch determineren - het zogenaamd op de hand determineren - zijn slechts enkele hulpmiddelen noodzakelijk: een loep (8-10 x vergrotend), een mes, een zogenaamd streepplaatje, een magneet, een flesje verdund zoutzuur, eventueel een UV-lamp en een paar splinters van het mineraal. Met deze eenvoudige hulpmiddelen is een groot aantal mineralen op naam te brengen. Voor mineralen waarbij dit op naam brengen met deze hulpmiddelen niet lukt, zijn vaak instrumenten noodzakelijk die de doorsnee amateur niet tot zijn beschikking heeft. Het zal dus zeker niet in alle gevallen mogelijk zijn mineralen van hun juiste naam te voorzien.

Bij de macroscopische determinatie wordt meestal gebruik gemaakt van de volgende fysische eigenschappen: kristalvorm, kleur, streepkleur, glans, hardheid, splijting en enige bijzondere eigenschappen, zoals magnetisme en fluorescentie. Meer hierover is te lezen in het themanummer "Mineralen-determinatie" uit de Gea-serie. De kristalvorm is een van de meest opvallende eigenschappen van mineralen, maar toch zijn deze veelal heel moeilijk onder te brengen in de juiste klasse. Het tijdschrift Gea heeft aan kristalvormen een speciaal nummer gewijd: "Kristalvormen", waarnaar hier kortheidshalve verwezen wordt. Ook de kleur van mineralen is vaak erg opvallend, maar ook dikwijls misleidend bij gebruik voor determinatie. Men onderscheidt mineralen die hun eigen kleur hebben (idiochromatische kleur) en mineralen die hun kleur ontlenen aan bijmengingen of fouten in het kristalrooster (allochromatische kleur).
Mineralen van de eerste soort komen altijd in dezelfde typerende kleur voor (bijv. azuriet - blauw, malachiet - groen, zwavel - geel). Mineralen van de laatste soort kunnen echter verschillende kleuren vertonen, afhankelijk van de soort en de hoeveelheid bijmengsel (bijv. fluoriet - kleurloos, wit, geel, groen, paars, blauw, rose of zwart), hierbij is de kleur dus geen goed bruikbaar determinatie-kenmerk. Heeft het mineraal een streepkleur dan is deze kleur wel een betrouwbaar kenmerk. De streepkleur is de kleur van het fijn gepoederde mineraal. Deze kleur wordt niet beïnvloed door bijmengingen of roosterfouten en is typerend voor het desbetreffende mineraal. De streepkleur van een mineraal kan men bepalen door met het mineraal een streep te trekken op een wit, ongeglazuurd, porseleinen plaatje.
De glans van een mineraal is zijn algemeen voorkomen in teruggekaatst licht en wordt bepaald door de aard en de hoeveelheid licht die door een mineraal wordt gereflecteerd. Men onderscheidt een aantal glanssoorten: metaalglans, glasglans, diamantglans, vetglans, wasglans, zijdeglans, parelmoerglans en natuurlijk mat.
De glans is een typerende eigenschap die eenvoudig, zelfs door relatief onervaren mensen, bepaald kan worden.

Calcietkristallen met duidelijke kristalvlakken

De hardheid (H) is een van de belangrijkste kenmerken voor de determinatie van een mineraal. De hardheid wordt uitgedrukt in een hardheidsschaal waarin het zachtst bekende mineraal (talk) hardheid H=1 en het hardst bekende mineraal (diamant) de hardheid H=10 heeft.
Deze schaal wordt de hardheidsschaal van Mohs genoemd, naar de opsteller ervan. Deze relatieve hardheidsschaal is als volgt samengesteld:
1 talk
2 gips
3 calciet
4 fluoriet
5 apatiet
6 veldspaat
7 kwarts
8 topaas
9 korund
10 diamant



Bij de bepaling van de hardheid volgens deze schaal wordt dus een relatieve hardheid bepaald, met andere woorden: men bepaalt welk van de mineralen van de schaal net zachter en welk net harder is dan het onbekende mineraal.
De hardheid van het onbekende mineraal ligt dan tussen de hardheden van de twee gevonden bekende mineralen.
Voor het bepalen van de hardheid zijn speciale setjes met genoemde mineralen in de handel. Een grove hardheids-bepaling kan men echter al uitvoeren met enkele eenvoudige hulpmiddelen: vingernagel (H=2,5), koperen munt (H=3), zakmes (H=5,5-6) en een glasscherf (H=5,5).

Dooreengegroeide gipskristallen (H = 2); afmeting 8,5 cm

Een mineraal vertoont splijting als het door mechanische invloeden, bijv. een klap met een hamer, langs gladde en platte vlakken breekt. In de kwaliteit van de splijting onderscheidt men perfect, zeer duidelijk, duidelijk en onduidelijk.
Mineralen die niet splijten vertonen een breuk langs onregelmatige vlakken. Om de splijting of breuk te kunnen zien is het gelukkig niet noodzakelijk klappen met hamers te geven, vaak is een loep al voldoende om de al aanwezige splijting te onderkennen. Let op: Splijtvlakken moet u niet verwarren met kristalvlakken. Kristalvlakken zijn de vlakken waarlangs een kristal groeit.
Enkele bijzondere eigenschappen van sommige mineralen kunnen gebruikt worden als hulp bij de determinatie. We noemen hier een paar van deze hulpmiddelen zonder daar uitgebreid op in te gaan: magnetisme, fluorescentie (oplichten onder UV-licht), fosforescentie (nalichten na bestraling met UV-licht), radio-activiteit, het al dan niet reageren met bepaalde chemische stoffen (bijv. zuren), het vermogen om tweelingen te vormen, e.d.