ÁSVÁNYTANI ÉS KİZETTANI ALAPISMERETEK

Átírás

1 ÁSVÁNYTANI ÉS KİZETTANI ALAPISMERETEK Elıadó: Szakáll Sándor Gyakorlatvezetık: Mádai Ferenc, Mádai Viktor, Szakáll Sándor Ásvány- és Kızettani Tanszék Tel.: / askszs@uni-miskolc.hu Fttp: asko.uni-miskolc.hu

2 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

3 AJÁNLOTT IRODALOM

4 A FÖLD ÉS A FÖLD TÍPUSÚ BOLYGÓK FELÉPÍTÉSE ÉS KEMIZMUSA A Föld öves felépítése A Föld és a Föld típusú bolygók kémiai összetétele (mag, köpeny és kéreg)

5 A FÖLDKÉREG KEMIZMUSA A kémia elemek mögött ásványok állnak

6 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.

7 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)

8 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

9 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

10 AZ ÁSVÁNY mai definíciója 4. Szilárd halmazállapotú vegyület, ritkán elem A folyékony vagy gáz halmazállapotú anyagok? termésarany antimonit terméshigany

11 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) Berill változatok akvamarin smaragd heliodor

12 AZ ÁSVÁNYOK VÁLTOZATAI alakváltozatok (trigonális kvarc, SiO 2 esete) Kvarc alakváltozatai

13 AZ ÁSVÁNYOK KÜLÖNLEGES VÁLTOZATAI: DRÁGAKÖVEK A drágakövek részben ásványok (szín)változatai, részben biogén eredető 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

14 AZ ÁSVÁNYTAN KAPCSOLÓDÁSI PONTJAI

15 A KİZET definíciója A kızetek döntıen ásványok kémiai értelemben vett keverékei. homok ásványszemcséi 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 ásvány építi föl ıket. mészkısziklák

16 KİZETALKOTÓ ÁSVÁNYOK A földkéregben jelenleg ismert kb ásvány közül csupán féle szerepel uralkodó mennyiségben a kızetekben. Ezeket nevezzük kızetalkotó ásványoknak. Kémiai összetételüket tekintve a földkéreg nyolc legnagyobb gyakoriságú elemeibıl épülnek fel. a kémiai elemek gyakorisága ásványokban A kızetek (más elnevezéssel) polimineralikus polikristályok, amelyeket a kızetalkotó ásványok a képzıdési körülmények által jól meghatározott összenövése jellemez.

17 ÁSVÁNYI NYERSANYAGOK: ÉRCEK ÉS NEMÉRCEK Ásványi nyersanyagok: olyan kızetek, melyekbıl bizonyos ásványi komponenseket hasznosítunk. Azokat a kızeteket, melyekbıl kohászati eljárásokkal gazdaságosan fém(ek) nyerhetı(k) ki érceknek nevezzük. Azokat a kızeteket, melyeket valamilyen nemfémes komponens(ek) miatt hasznosítanak nemérceknek nevezzük. agyag felhasználása vasérc külfejtés

18 AZ ÁSVÁNYOK KÉPZİDÉSE Az ásványok olvadékokból, oldatokból, gızökbıl, vagy átkristályosodás révén más ásványokból képzıdnek. Ásványtársulás: a földkéregben meghatározott fiziko-kémiai viszonyok között együttesen keletkezı ásványok. Képzıdésük sajátságai szerint az ásványokat (és ennek megfelelıen a kızeteket) három nagy csoportba soroljuk: magmás, metamorf és üledékes eredetőek.

19 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

20 AZ ÁSVÁNYOK KÉPZİDÉSE A metamorf eredető ásványok a földkéregben már meglévı ásványok (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.

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

22 NÉHÁNY PÉLDA KÖRNYEZETÜNK JELENLEG KÉPZİDİ ÁSVÁNYAIRA korom az atmoszférából agyagásvány-pikkelyek talajból szulfátos kiválás talajfelszínen ásványok a troposzférából

23 A KRISTÁLY FOGALMÁNAK VÁLTOZÁSA A TÖRTÉNELEM SORÁN Ókorban: 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)

24 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