ÁsvÁnytani És k İzettani alapismeretekaskmf/hpage/oktat/askobev/asvkoz_01_2009.pdf · a kémiai...

ÁSVÁNYTANI ÉS KİZETTANI ALAPISMERETEK

Elıadó: Szakáll Sándor

Gyakorlatvezetık:

Mádai Ferenc, Mádai Viktor, Szakáll Sándor

Ásvány- és Kızettani Tanszék

Tel.: 565-111 / 1211

E-mail: askszs@uni-miskolc.hu

Fttp: asko.uni-miskolc.hu

TEMATIKA

I. rész. Az ásványok általános jellemzése- A kristálytan alapjai - A kristálykémia alapjai - A kristályfizika alapjai

II. rész. Az ásványok rendszerezése- A legfontosabb ásványok

III. rész. A kızetek jellemzése és csoportosítása

- A legfontosabb magmás kızetek- A legfontosabb üledékes kızetek - A legfontosabb metamorf kızetek

AJÁNLOTT IRODALOM

A FÖLD ÉS A FÖLD TÍPUSÚ BOLYGÓK FELÉPÍTÉSE ÉS KEMIZMUSA

A Föld öves felépítése

A Föld és a Föld típusú bolygókkémiai összetétele (mag, köpeny és kéreg)

A FÖLDKÉREG KEMIZMUSA

A kémia elemek mögött

ásványok állnak

Az ÁSVÁNY fogalom a múltban

Minden ami a földben van (jelentése → kiásni a földbıl)

İskor: eszköznyersanyagok, színes kövek

Ókori görögök: fémek, földek, drágakövek (Theophrastus).

Ókori rómaiak: nemesfémek, ötvözetek, fémek, földek (puha kövek), építıkövek (kemény kövek), drágakövek (idısebb Plinius).

Agricola (1546): fosszíliák, földek, kövek, drágakövek, fémek.

Linné (1735): kövek, ásványok, fosszíliák.

Berzelius (XIX. század eleje): ásványok → vegyületek és elemek.

AZ ÁSVÁNY mai definíciója

1. Természetes úton képzıdött anyag – Földön kívüli anyagok?

– Biológiai folyamatok során képzıdött anyagok?

– Ember által elıállított anyagok?

termésarany korall (kalcit vagy aragonit)

AZ ÁSVÁNY mai definíciója

2. Határozott kémiai összetétel (valójában bizonyos határok között változó)

– Elemhelyettesítésekkel változó kémia összetételek?

– Nyomelemeket tartalmazó ásványok?

alacsony vastartalmú Szfalerit, köbös ZnS magas vastartalmú

AZ ÁSVÁNY mai definíciója

3. Rendezett belsı szerkezet (valójában a hosszú távú rendet kristályhibák ronthatják)

– Meddig nevezhetı kristályosnak az anyag?

– Amorf és metamikt anyagok?

kvarc opál

AZ ÁSVÁNY mai definíciója

4. Szilárd halmazállapotú vegyület, ritkán elem

– A folyékony vagy gáz halmazállapotú anyagok?

termésarany antimonit terméshigany

AZ ÁSVÁNYOK VÁLTOZATAI

Az ásványoknak – valamilyen kémiai vagy fizikai tulajdonság alapján –egymástól jól elkülöníthetı példányai a változatok.

Szín alapján → színváltozatok (a berill ásvány példáján) smaragd (zöld), akvamarin (halványkék), heliodor (sárga)

smaragd heliodorakvamarin

Berill változatok

AZ ÁSVÁNYOK VÁLTOZATAIalakváltozatok (trigonális kvarc, SiO2 esete)

Kvarc alakváltozatai

AZ ÁSVÁNYOK KÜLÖNLEGES VÁLTOZATAI: DRÁGAKÖVEK

• A drágakövek részben ásványok (szín)változatai, részben biogéneredető anyagok (pl. gyöngy, korall, borostyán)

• A drágakövek kritériumai:

• - szépség (fény, szín, átlátszóság, különleges fényjelenségek)

• - ritkaság (ritkán fordulnak el a természetben)

• - keménység (általában nagy keménységőek)

rubin gyémánt türkiz

AZ ÁSVÁNYTAN KAPCSOLÓDÁSI PONTJAI

A KİZET definíciója

A kızetek döntıen ásványok kémiai értelemben vett keverékei.

A kızetekben az ásványokon kívül más anyagok, így üvegszerő komponensek, szerves anyagok, pórusok és folyadékok is jelen

lehetnek. Általában nagy földtani egységeket (hegyeket, síkságokat) alkotva fordulnak

elı.

Néhány kızetalkotó ásványépíti föl ıket.

homok ásványszemcséi

mészkısziklák

KİZETALKOTÓ ÁSVÁNYOKA földkéregben jelenleg ismert kb. 4400 ásvány közül csupán 15-20-féle

szerepel uralkodó mennyiségben a kızetekben. Ezeket nevezzük kızetalkotó ásványoknak.

Kémiai összetételüket tekintve a földkéreg nyolc legnagyobb gyakoriságúelemeibıl épülnek fel.

A kızetek (más elnevezéssel) polimineralikus polikristályok,amelyeket a kızetalkotó ásványok – a képzıdési körülmények által jól meghatározott – összenövése jellemez.

a kémiai elemekgyakorisága ásványokban

ÁSVÁNYI NYERSANYAGOK:ÉRCEK ÉS NEMÉRCEK

Ásványi nyersanyagok: olyan kızetek, melyekbıl bizonyos ásványi komponenseket hasznosítunk.

Azokat a kızeteket, melyekbıl kohászati eljárásokkal gazdaságosanfém(ek) nyerhetı(k) ki érceknek nevezzük.

Azokat a kızeteket, melyeket valamilyen nemfémes komponens(ek) miatt hasznosítanak nemérceknek nevezzük.

agyag felhasználása vasérc külfejtés

AZ ÁSVÁNYOK KÉPZİDÉSE

Az ásványok olvadékokból, oldatokból, gızökbıl, vagy átkristályosodás révén más ásványokból képzıdnek.

Ásványtársulás: a földkéregben meghatározott fiziko-kémiaiviszonyok között együttesen keletkezı ásványok.

Képzıdésük sajátságai szerint az ásványokat (és ennek megfelelıen a kızeteket) három nagy csoportba soroljuk: magmás, metamorf és üledékes eredetőek.

AZ ÁSVÁNYOK KÉPZİDÉSE

A magmás eredető ásványok a magmából képzıdnek, mely a szilárd földkéreg alatt elhelyezkedı, folyékony halmazállapotú szilikátolvadék. Ha a magma a felszín közelébe jut, a nyomás- és hımérsékletcsökkenés

eredményeként relatív homogenitása megszőnik és anyaga frakcionált kristályosodás révén differenciálódik.

Magmás ásványképzıdés szakaszai:

elıkristályosodás, fıkristályosodás,

és utókristályosodás.

felszínközeli ásványképzıdési típusok

AZ ÁSVÁNYOK KÉPZİDÉSE

• A metamorf eredető ásványok a földkéregben már meglévıásványok (kızetek) anyagának átalakulása révén jönnek létre. Döntıen a nyomás és/vagy a hımérséklet megváltozása miatt.

• Az üledékes eredető ásványok ezzel szemben a felszín közelében, vagy a felszínen képzıdnek. Létrejöttükben emiatt a hımérsékletnek és nyomásnak nincs jelentıs szerepe.

ÁSVÁNYOK KÖRNYEZETÜNKBEN

A környezetünkben (a litoszféra–bioszféra határán, vagy az atmoszférában) megjelenı ásványok jellemzıi:

Néhány µm-es vagy nm-es krisztallitokból állnak, sokszor rosszul kristályosak, vagy amorfak (például a talaj ásványai).

Sokszor élılényekben, vagy élılények közremőködésével képzıdnek (például csigák háza, gerincesek csontja, foga).

Az ásványtan az ember által elıállított olyan anyagokkal is foglalkozik, melyek a litoszférában megjelenı ásványokhoz hasonló szerkezetőek (például cementek, kerámiák és üvegek anyagai)

azbesztszálak tüdıben

cementásvány

NÉHÁNY PÉLDA KÖRNYEZETÜNK JELENLEG KÉPZİDİ ÁSVÁNYAIRA

szulfátos kiválás talajfelszínen

agyagásvány-pikkelyek talajból

ásványok a troposzférából

korom az atmoszférából

A KRISTÁLY FOGALMÁNAK VÁLTOZÁSA A TÖRTÉNELEM SORÁNÓkorban: jég (= krüsztallosz), a színtelen és víztiszta hegyikristály

(kvarc változat), a megjelenése alapján.

Középkorban: síklapokkal határolt poliéder (soklapú test). XVIII. században: a kristályok fölépíthetık sok-sok hasonló részecskébıl

(ún. belsı magvakból). (René J. Haüy)

A KRISTÁLY FOGALMA A XX. SZÁZADBAN

Térrácsszerkezettel rendelkezı szilárd anyag, melyben az atomok, ionok vagy molekulák meghatározott rendben, a térrács rácspontjaiban helyezkednek el.

A térrácsszerkezet miatt a legtöbb kristály kémiai és fizikai tulajdonságai iránytól függıek, vektoriális sajátságúak (anizotrópia).

A térrácsszerkezet a kristályok külsı alakjában is megnyilvánulhat - síklapokkal határolt kristályok formájában.

Kısó, NaCl kocka alakú kristályai Kısó, NaCl kocka alakú térrácsa