Mineralogia

Mineralogia mineralak aztertzen dituen  geologiako adarra da. Adar hau mineralen komposizio kimiko, kristal-egitura eta propietate fisikoen naiz optikoen azterketa zientifikoan espezializatzen da. Mineralogian hainbat arlo aztertzen dira, besteak beste, mineralen formazio-prozesuak, mineralen sailkapena eta hauen banaketa geografikoa eta erabilera.

Mineralogiari buruzko lehen testuak, batez ere, harribitxietan oinarritzen dira. Testu hauek gehienbat antzinako mundutik datoz: Babylonia, mundu greko erromatarra, Txina, Indiako  sanskritozko testu bai eta herrialde islamiarretatik.^[1] Mineralogiari buruzko liburu horietako batzuk honakoak dira: Al-Biruni zientzialari Persiarraren Harribitxien Liburua eta  Plinio Zaharraren Historia Naturala. Historia Naturala liburuak antzinako Erroman, mineral asko deskribatu eta  hauen hainbat propietate azaldu zituen. Georgius Agricola Errenazimentu Alemaniarreko espezialistak, De re metallica (Metaletan, 1556) eta De Natura Fossilium (Arroken naturari buruz, 1546) mineralogiaren hurbilketa zientifikoan aurrekari izan ziren lanak idatzi zituen. Mineralen eta arroken ikerketa zientifiko sistematikoak Errenazimentu ondorengo Europan garatu ziren.^[1] Mineralogiaren azterketa modernoa kristalografiaren printzipioetan (kristalografia geometrikoaren jatorria, XVIII. eta XIX. mendeetan garatutako mineralogiatik dator) eta XVII. mendean mikroskopioaren asmakuntzari esker garatutako  arroken xafla meheen azterketa mikroskopikoan oinarritu zen.^[1]

Nikolas Stenok, 1969an, kuartzozko kristaletan aurpegien arteko angeluen konstantziaren legea (kristalografiaren lehen legea ere deitua) aztertu zuen.^[2]:4Geroago, Jean-Baptiste L. Romé de l 'Isle-k 1783an orokortu eta ezarri zuen esperimentalki.^[3] René Just Haüy, “kristalografia modernoaren aita”-k kristalak aldizkakoak direla erakutsi zuen eta kristalen aurpegien orientazioak zenbaki arrazionaletan adierazi daitezkeela Miller indizeetan kodetu zen bezala.^[2]:41814an, Jöns Jacob Berzeliusek bere kimikan oinarritutako mineralen sailkapena sartu zuen, eta ez bere kristal-egituran.^[4] William Nicolek argia polarizatzen duen Nicol prisma garatu zuen 1827-1828 bitartean, egur fosilizatua aztertzen zuen bitartean. Henry Clifton Sorby-k erakutsi zuen mineralen xafla meheak identifikatu ahal izango zirela mikroskopio polarizatzaile bat erabiliz, propietate optikoengatik.^{[2]:4 [4]:15}James D. Danak, Mineralogia Sistema baten lehen edizioa argitaratu zuen 1837an, eta ondorengo edizio batean sailkapen kimiko bat sartu zuen, estandarra izaten jarraitzen duena.^[2]:4[4]:15 15 X izpien difrakzioa Max von Lauek frogatu zuen 1912an, eta mineralen kristal-egitura aztertzeko tresna batean garatu zuen William Henry Bragg eta William Lawrence Braggen aita-seme taldeak.^[2]:4

Berriki, teknika esperimentaletan, hala nola neutroien difrakzioan, eta eskura dauden ahalmen konputazionalean izandako aurrerapenek aukera ematen dute kristalek eskala atomikoan duten portaerari buruz simulazio oso zehatzak egiteko. Aurrerapen hauek zientzia adarkatu dute kimika inorganikoaren eta solidoen fisika arloetan arazo orokorragoak aztertzeko. Aurrerakuntza hauek, batez ere, arrokak eratzen dituzten mineraletan (perovskitak, buztinezko mineralak eta egitura-silikatoak) aurkitzen diren kristalezko egituretan oinarritzen dira. Arlo honek aurrerapen handiak egin ditu mineralen atomo eskalako egituraren eta haien funtzioaren arteko erlazioaren ulermenean. Naturan, mineralen propietate elastikoen neurketa eta iragarpen zehatza adibide nabarmenak dira, eta horrek arroken portaera sismologikoa eta Lurreko mantuaren sismogrametan sakonki erlazionaturiko etenak berriro ulertzea ahalbidetu du.

Mineral bat identifikatzeko lehen urratsa haren propietate fisikoak aztertzea da, eta horietako asko esku-lagin batean neur daitezke. Ondorengo propietate fisikoak aztertzen dira: dentsitatea (askotan, dentsitate erlatibo gisa ematen da); kohesio mekanikoko neurriak (gogortasuna, irmotasuna, esfoliazioa, haustura); propietate bisual makroskopikoak (distira, kolorea, marra, luminiszentzia, gardentasuna); propietate magnetikoak eta elektrikoak; erradioaktibitatea eta azido klorhidrikotan (HCl) disolbagarritasuna.^{[2]:97-113[5]:39-53}

Gogortasuna beste mineral batzuekin konparatuz definitzen da. Mohs eskalan, mineralen gogortasuna 1 (talkoa) eta 10 (diamantea) artean sailkatzen da. Gogorragoa den mineral bat bigunago den batekin urratuz  bigunagoa dena markatuko du ondorioz, mineral ezezagun bat eskala horretan posizionatu daiteke. Hala ere, Mohs eskala ez da lineala, adibidez, kaltzitak eta zianitak gogortasun desberdinak dituzte eta gogortasun hau urradura norabidearen arabera aldatzen da.^[6]:254-255 Gogortasuna eskala absolutu batean ere neur daiteke esklerometro baten bidez.^[5]:52

Irmotasuna mineral batek hausten, zapaltzen, tolesten edo urratzen denean, nola jokatzen duen erakusten du. Lotura kimiko mota desberdinek, hala nola, ionikoak edo metalikoak, eragin handia dute irmotasunean. Mineral bat hauskorra, xaflakorra, sektila, harikorra, malgua edo elastikoa izan daiteke.^[6]:255-256

Kohesio mekanikoaren beste neurrietako bat esfoliazioa da. Esfoliazioa, plano kristalografiko jakinetan hausteko joera da. Nomenklatura kristalografikoan planoaren orientazioa eta kalitatearekin deskribatzen da.

Banaketa mineralek egitura ahula duten planoetan hausten direnean gertatzen da. Ahultasun hori presio, makla edo exsoluzio baten ondorio izan daiteke. Bi haustura mota horiek gertatzen ez direnean, haustura ez da hain ordenatua, eta konkoidala (maskor baten barrualdearen antzeko kurba lauak izatea), zuntzua, ezpal itxurakoa, koskaduna edo malkartsua izan daiteke.^[6]:253-254

Minerala, ondo kristalizatu bada, kristal-egitura edo atomoen barne-antolamendua islatzen duen kristal-habitu bereizgarria izango du (adibidez, hexagonala, kolumnarra, botroidala). ^[5]:40-41Hala ere, minerala kristaltzean maklak eta kristal-egituran akatsak ere agertu daitezke. Bestalde, kristal asko polimorfikoak dira, hau da, kristal-egitura bat baino gehiago izan ditzakete, presio eta tenperatura baldintzen arabera.^{[2]:65-68[5]:126}

Kristal-egiturak kristal baten atomoen antolaketa dira. Hiru dimentsiotan errepikatzen den oinarrizko patroi bati dagokio unitate zelula deitzen dena eta puntu-sare baten bidez irudikatzen da. Sareak bere simetriak eta unitate zelulako dimentsioak aztertuz ezaugarritzen dira. Dimentsio hauek Miller izeneko indizez irudikatzen dira.^[7]:91-92 Sareko edozein puntutan simetria operazioak eginda ere sarea ez da aldatzen: islapena, biraketa, inbertsioa eta biraketa-islapena, azken hau biraketa eta islapenaren konbinazioa da. Propietate horiek guztiak elkartzean, kristalografiako puntu taldea edo kristal klasea izeneko objektu matematiko bat osatzen dute. 32 kristal klase posible daude. Horrez gain, puntu guztiak desplazatzen dituzten operazioak ere badira: itzulerak, errotazio ardatzak eta esfoliazio-planoak.^[7]:125-126

Geologia departamentu gehienek mineralen kristal-egiturak aztertzeko X izpien hauts difrakzio-ekipoak dituzte.^[5]:54-55 X izpien uhin-luzera eta atomoek elkarren artean duten distantzia bera da. Difrakzioak, hau da, atomo ezberdinetan sakabanatutako uhinen arteko interferentzia eraikitzaile eta suntsitzaileak, intentsitate handiko eta baxuko eredu bereizgarriak sortzen ditu. Ereduak kristalaren geometriaren araberakoak izaten dira. Hauts bihurtu arte birrindutako  lagin batean, X izpiek kristal orientazio guztien ausazko banaketa aztertzen dute.^[8] Hauts difrakzioak esku-laginetan begi hutsez bereizi ezin diren mineralak bereiz ditzake, adibidez, kuartzoa eta bere polimorfoak tridymita eta kristobalita.^[5]:54

Konposizio ezberdinetako mineral isomorfoek antzeko X izpien hauts difrakzio ereduak dituzte eta talde nagusia lerroen espazioan eta intentsitatean dago. Adibidez, NaCl (halita) kristalezko egitura Fm3m espazio-taldea da; kristal-egitura silizea (KCl), periklasa (MgO), bunsenita (NiO), galena (PbS), alabandite (MnS), clorargyrite (AgCl) eta osbornite (TiN) mineralek partekatzen dute.^[6]:150-151

1. ↑ ^{a b c} Needham, Joseph; Wang, Ling; Needham, Joseph. (2005). Mathematics and the sciences of the heavens and the earth. Cambridge Univ. Press ISBN 978-0-521-05801-8. (Noiz kontsultatua: 2024-11-13).
2. ↑ ^{a b c d e f g} Nesse, William D.. (2012). Introduction to mineralogy. (2. ed. argitaraldia) Oxford Univ. Press ISBN 978-0-19-982738-1. (Noiz kontsultatua: 2024-11-13).
3. ↑ «law of constancy of interfacial angles» Dictionary of Gems and Gemology (Springer Berlin Heidelberg): 517–517. ISBN 978-3-540-72795-8. (Noiz kontsultatua: 2024-11-13).
4. ↑ ^{a b c} (Ingelesez) Rafferty, John P.. (2011). Geological sciences (Geology: Landforms, Minerals, and Rocks). Britannica Educational Pub, 14-15 or. ISBN 9781615304950..
5. ↑ ^{a b c d e f} Klein, Cornelis; Philpotts, Anthony R.. (2013). Earth materials: introduction to mineralogy and petrology. Cambridge University Press ISBN 978-0-521-76115-4. (Noiz kontsultatua: 2024-11-13).
6. ↑ ^{a b c d} Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius S.; Dana, James Dwight. (1993). Manual of mineralogy: after James D. Dana. (21st ed. argitaraldia) Wiley ISBN 978-0-471-57452-1. (Noiz kontsultatua: 2024-11-13).
7. ↑ ^{a b} Ashcroft, Neil W.; Mermin, N. David. (2012). Solid state physics. (Repr. argitaraldia) Brooks/Cole Thomson Learning ISBN 978-0-03-083993-1. (Noiz kontsultatua: 2024-11-13).
8. ↑ Billinge, Simon J. L.; Dinnebier, Robert E.. (2008). Powder diffraction: theory and practice. Royal society of chemistry ISBN 978-0-85404-231-9. (Noiz kontsultatua: 2024-11-13).