Mineralele au avut un loc important in evolutia omului si in extinderea civilizatiilor. Oamenii din epoca de piatra foloseau unelte primitive din cremene. Cu aproximativ 10.000 de ani in urma, ei au deprins tehnica extractiei cuprului din minereurile sale naturale, si au inventat bronzul, un aliaj de cupru si staniu, care a marcat inceputul epocii de bronz. t1h12ht
De la inceputul epocii de fier, cu 3.300 de ani in urma, oamenii au gasit tot mai multe metode de folosire a materialelor gasite in scoarta terestra, si industria moderna continua sa depinda de exploatarea bogatiilor minerale ale pamantului. Este important sa stim ce sunt ele, cum s-au format si cum sa le deosebim atunci cand cautam zacaminte noi.
Oamenii de stiinta au identificat circa 3.000 de minerale, dintre care doar 100 sunt frecvente. Mineralele sunt definite ca substante anorganice (lipsite de viata). Ele de obicei sunt in stare solida, cu exceptia argintului viu, care este mercurul in starea sa naturala si este lichid.
Doua elemente, oxigenul si siliciul, reprezinta 74% din masa scoartei terestre. Alte sase elemente (aluminiul, fierul, calciul, sodiul, potasiul si magneziul) reprezinta alte 24,27%. Luate la un loc, aceste opt elemente reprezinta aproape 99% din scoarta terestra.
Cele mai raspandite minerale sunt silicatii, combinatii chimice de oxigen si siliciu, adesea continand si unul sau mai multe din celelalte sase elemente frecvente. Slicatii frecventi includ cuartul, micele si grupul numit feldspati, toate trei, in proportii diferite, fiind principalele componente ale tipurilor variate de granit. Cuartul, format prin eroziune din granit, se acumuleaza adesea pe coasta si este principalul constituent al plajelor cu nisip.
Mineralele frecvente, precum feldspatii, cuartul si mica, sunt minerale care formeaza roci. Aceasta le deosebeste de mineralele care apar doar in cantitati mici. Calcita, mineralul care formeaza calcarul, este un alt mineral important format din roca eruptiva.
Datorita faptului ca exista atat de multe minerale in stare naturala, mineralogii au trebuit sa stabileasca o abordare sistematica a identificarii, bazata pe diferentele dintre proprietatile fizice si chimice ale fiecarui mineral. Proprietatile studiate pot fi simple, precum culoarea si durittea, pana la proprietati aflate prin analize complicate cu substante chimice.
Unele minerale, cum ar fi azuritul (albastr) si malachitul (verde) pot fi identificate pe baza culorii. Insa culoarea poate adesea sa introduca in eroare, deoarece multe minerale pot sa apara in culori foarte variate. Aceste variatii pot fi datorate impuritatilor, caldurii, luminii, iradiatiei si uzurii.
Prin zgaraierea unui mineral se produce o pulbere. Uneori culoarea acestei pulberi difera de cea a mineralului. De exemplu, pulberea mineralului negru hematite este rosu, pe cand pulberea magneziului, care este asemanator cu hematitul, este neagra.
Duritatea este o alta metoda de diferentiere a mineralelor. Mineralele sunt ordonate pe scara Mohs (numita dupa un mineralogy austriac) de la 1 la 10. Talcul, un mineral moale, este pe pozitia 1 pe aceasta scara, in timp ce diamantul, cea mai dura sustanta naturala, ocupa pozitia 10.
O alta proprietate a mineralelor folosita pentru identificare este clivajul, felul in care mineralul se desface in fete plane la lovire. De asemenea putem afla informatii despre un mineral uitandu-ne prin el la lumina. Mineralele transparente lasa sa treaca lumina prin ele in asa masura incat putem vedea prin ele. Mineralele translucide lasa sa teaca putina lumina, dar nu putem vedea prin ele. Mineralele opace nu lasa sa treaca lumina prin ele in schimb o absorb sau o reflecta. Aceste proprietati sunt utilizate in diferentierea lor.
Luciul reprezinta stralucirea suprafetei unui mineral. De exemplu, mineralul numit galena (minereu de plumb) are luciu metallic si straluceste asemenea unui metal, pe cand majoritatea silicatilor au luciu sticlos, adica seamana cu sticla stralucitoare. Alte tipuri de luciu sunt cel adamantin (ca diamantul), sidefos, matasos si pamantos sau mat. Totusi unelr minerale apar cu o gama larga de luciuri. De exmplu, luciul calcitei poate fi sticlos pani la pimentos.
Multe minerale au proprietati deosebite care ajuti la identificarea lor. De exemplu, mineralul numit scorodit si elementul natural arsenic au miros de usturoi la incalzire, iar talcul la atingere este casapunul.
Alte minerale sunt fluorescente (emit lumina sau isi schimba culoarea) cand sunt expuse la radiatii ultraviolete sau raze X. Unele se incarca electric cand sunt incilzite sau supuse la presiune.
Anumite minerale se identifica prin teste de laborator. De exemplu, unele se dizolva in acizi fierbinti dar nu si in acizi reci, pe cand altele se dizolva in acizi concentrati, dar nu si in acizi diluati.
In epoca de piatra oamenii foloseau aurul pentru confectionarea bijuteriilor, in timp ce in epoca de bronz se folosea argintul. In ziua de azi, bijutierii folosesc o gama larga de minerale.
Pietrele pretioase cele mai valoroase sunt diamantele (cele mai pretuite fiind cele incolore), impreuna cu smaraldul, rubinul si safirul, care sunt sunt pretuite pentru culorile lor. Aceste pietre sunt atat de valoroase incat greutatea lor in carate, un carat cantarind doar 200 de miligrame.
Diamantele se formeaza sub presiune imensa, in structurile tubulare ale unei roci vulcanice numita kimberlit, care se gaseste adanc in scoarta terestra. Diamantul este o forma de carbon pur si din punct de vedere chimic este idententic cu grafitul, un mineral frecvent si moale, folosit in creioanele grafice. Insa diamantul este pretuit pentru duritatea si stralucirea sa dupa taiere si slefuire.
Motivul pentru care diamantul si grafitul difera atat de mult este ca atomii lor sunt disputi in mod diferit, dandu-le o structura interna diferita. Capacitatea unei substante de a aparea in una sau mai multe forme, avand compozitie chimica identica se numeste polimorfism.
Smaraldele sunt fdorme rare, verzi, ale mineralului beryl. Exemplarelel cele mai frumoase provin din Columbia. Cele mai faimoase rubine din lume (forme ale mineralului dur corindon) provin din Maynmar (fosta Birmania), pe cand minunatele safire (forme albastre ale corindonului) se gasesc in Asia, Sri Lanka, Thailanda.
Minereurile se formeaza atunci cand magma (roci fluide, fierbinti) se racestze. Magma este un amestec de elemente (substanse care nu se mai divid din punct de vedere chimic) incluzand si metale. Cand magma se raceste, mineralele se cristalizeaza (se durifica) intr-o anumita ordine. Primele vor cristaliza mineralele cele mai commune, felspatul, cuartul si mica, pentru a forma corpul rocilor, de exemplu granitul. Alte minereuri, cum ar fi cromitul (minereu de crom) se separa foartze repede si se sedimenteaza la baza magmei. Acolo ele formeaza depozite numite separatii magmatice.
Lichidzl care ramane devine din ce in ce mai concentrat. O parete din el se strecoara in crapaturile noilor roci, formind cristale de dimensiuni mari, numite depozite petmatice. O alta parte se depoziteaza in crapaturile rocilor situate an imediata vecinatate. In final, riman doar lichidele numite generic solutii hidroternmale. Aceste solutii, adeseori bogate in elemente rare, se pot deplasa pe distante destul de mari inainte de a formsa depozite in cavitati si in fisuri, numite filoane sau vane.
Alte depozite de minereuri se formeaza prin actiunea raurilor, a marilor si a vanturilor, care erodeaza si indepartreaza fragmente de roci moi, cum ar fi rocile nisipoase sau argiloase. In asemenea zacaminte minereurile grele devin deseori concentrate si se comprima in roci dure, ca de exemplu gresia.
Fierul este uneori depozitat in roci subacvatice, formnd asa-numitele minereuri de fier. La tropice are loc uzn alt fel de actiune chimica cauzata de actiunea ploilor abundente care sterg rocile ce contin silicati de aluminiu. Silicatii sunt indepartati, creandu-se minereuri bogate in bauxita (minereu de aliminiu). Apa de ploaie acida dizolva alste metale vcare sunt redepozitate in roci, la o adancime mai mare.
Exploatarea zacamintelor metalifere pe vremuri se fpacea la intamplare. Astazi se utilizeazpa metode stiintifice. Hartile geologice prezinta zonwele cele mai atragatoare, determinate adeseori cu ajurtorul fotografiilor realizate din avion sau cu ajutorul satelitilor. Geologii interptreteza aceste harti si fotografii, afland informatii pretioase despre roci si despre structurile lor.