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Zum Thema „Mineralogie” oder „...welcher Stein ist denn das...?” Bernd Moser

MINERALOGIE – Geschichte

Innerhalb der Erdwissenschaften nimmt die Mineralogie aus historischer Sicht eine sehr frühe Position ein. Das Fachgebiet konkretisierte sich im 18. Jahrhundert – zu dieser Zeit oft auch noch als Geognosie bezeichnet – und erfuhr seine stärkste Ausprägung im Laufe des gesamten 19. Jahrhunderts.

Der Beginn
Dabei standen am Ende des 18./zu Beginn des 19. Jhdts. noch die physikalischen Eigenschaften und die Symmetrien der äußeren Kristallgestalt im Schwerpunkt der Forschung.
Ab den 1920er Jahren erfuhr dann die Chemie im Allgemeinen und im Speziellen auf die Mineralogie bezogen einen enormen Aufschwung.
1895 entdeckte Wilhelm Konrad Röntgen die später nach ihm benannten Strahlen.
1912 führten Max von Laue, Walter Friedrich und Paul Knipping Versuche mit Röntgenstrahlen an Kristallen durch und 1913 schafften Vater und Sohn Bragg aus England den Zusammenhang zwischen Kristallstrukturen und Röntgenbeugungsmustern.

Der Aufschwung
Damit war die Basis zum Nachweis und zur Berechnung von Kristallstrukturen gelegt und die 1920er-Jahre waren die Beginnzeit der modernen Kristallstrukturanalyse. In der Folge wurden durch die Entwicklung von technisch immer raffinierteren Geräten ständig neue und genauere Untersuchungen von immer kleineren Probemengen von Mineralien möglich, wodurch die Zahl der weltweit bekannten Mineralarten jährlich um etwa 50 bis 60 Stück steigt.

Analyse von Mineralien
Moderne Mineralanalytik ist also oft ein geräteintensives Unterfangen. Die Arbeiten in solchen wissenschaftlich hochstehenden Sphären bleiben dem mineralogisch interessierten Laien naturgemäß verwehrt. Es ist aber oft auch gar nicht nötig, mit Kanonen auf Spatzen zu schießen...

Bei guter Mineralkenntnis bzw. Kenntnis von Mineraleigenschaften und deren Bestimmung, Erkennung und Interpretation lassen sich viele Mineralien bereits mit einfachen Mitteln ganz gut bestimmen. In der alltäglichen Praxis reichen auch dem Wissenschaftler oft das Zurückgreifen auf grundlegende Methoden und der Einsatz von einfach zu bedienenden Geräten.
 

BEGRIFFE

Zuerst aber ein paar grundlegende Begriffsklärungen. Eine der oft geäußerten Fragen ist jene nach dem Unterschied zwischen Gesteinen und Mineralien. Prinzipiell gibt es gegenseitige Abhängigkeiten der beiden Begriffe. Gesteine bestehen nämlich aus Mineralien – nicht sehr oft aus nur einer Mineralart sondern viel häufiger aus mehreren Mineralarten.

GESTEINE sind also natürlich entstandene feste Gemische aus einer oder mehreren Mineralarten und nehmen größere Kubaturen innerhalb der Erdkruste ein.

Das heißt in der Praxis: Berge bestehen aus Gesteinen, aber mit dem Auge oder manchmal nur im Mikroskop erkennbar ist jedes Gestein aus Mineralien/Mineralkomponenten aufgebaut.

Die Anzahl der wichtigsten Mineralarten, die den Großteil der Gesteine aufbauen, bewegt sich in einer Größenordnung von ca. 30. Wobei aber z.B. aus der relativ einfachen Kombination Feldspat, Quarz und Glimmer (sprichwörtlich typisch für Granit) schon allein aufgrund von unterschiedlichen Mengenverhältnissen bzw. chemischen Unterschieden innerhalb der doch etwas größeren Feldspatgruppe viele unterschiedliche Gesteine resultieren können.

Exakte Gesteinsbestimmungen mit der genauen Zuordnung eines wissenschaftlichen Namens können sehr aufwändig sein, weshalb man sich meist mit der Zuordnung zu einer größeren systematischen Bezeichnung zufrieden gibt (geben muss).
 

MINERALIEN

Vom sammlerischen Standpunkt aus sind die hauptsächlichen Objekte der Begierde aber die Mineralien. Wie ist nun ein solches definiert?

Mineralien sind natürlich entstandene, meist feste, kristallisierte Bestandteile der Erdkruste, die chemisch und physikalisch homogen sind und (in Unterschied zu einem Gestein) durch eine chemische Formel definierbar sind.

Und so sind derzeit ca. 6000 verschiedene Mineralarten auf unserer Erde bekannt.

In Knappenberg und Hüttenberg findet man rund 140 verschiedene Mineralien.

Weitere Unterteilungen innerhalb der Mineralien:

  • Edel- und Schmucksteine,
  • Rohstoff- bzw. Industrieminerale etc.

BESTIMMUNG von Mineralien nach den einzelnen Kriterien
Für die Bestimmungsmöglichkeiten sei nun ein Blick auf die Eigenschaften von Mineralien geworfen. Dabei sind es neben der chemischen Zusammensetzung meist physikalische Eigenschaften:

Farbe: meist mit dem freien Auge erkennbar, oft typisch für eine Mineralart

Strichfarbe: Die Farbe des feinen Pulvers, bei vielen Mineralen weiß, kann manchmal zur Unterscheidung von ansonsten äußerlich sehr ähnlichen Mineralarten herangezogen werden.

Dichte/spezifisches Gewicht: in Abhängigkeit von der Größe des Stückes nicht immer einfach zu bestimmen, nur bei monomineralischen Proben aussagekräftig, kann bei faustgroßen Objekten am einfachsten bestimmt werden

Härte: In der mineralogischen Praxis wird noch immer mit der 10-teiligen Mohs'schen Ritzhärteskala gearbeitet (die für technische Zwecke meist nicht aussagekräftig genug ist); schnelle Unterscheidungen von Mineralarten, die sehr ähnlich aussehen können, wie Gips, Kalkspat, Feldspat und Quarz, sind dadurch gut möglich.

Spaltbarkeit: kann bei kleinen Probenabmessungen auch mit der Lupe erkannt werden; damit in Zusammenhang steht die folgende Eigenschaft.

Bruch: Das Aussehen der Oberfläche nach einer natürlichen oder menschgemachten Materialtrennung oder „Zerstörung” kann oft Hinweise auf die Mineralart geben.

Kristallsystem/typische Kristallformen: manchmal sehr schnell zu sehen; erfordert aber eine gewisse Schulung und Erfahrung im Erkennen von geometrischen Formen und Symmetrien, vor allem deshalb, weil meist keine Idealkristalle bzw. nur Kristallteile vorliegen. Wenn das Mineral in derber Form vorliegt, ist von diesen Eigenschaften nichts erkennbar.

Habitus: die äußere Erscheinungsform (Gestalt) eines Minerals

Transparenz: Das Maß der Durchlässigkeit für Licht kann weitere Hinweise zur Bestimmung liefern.

Glanz: Die Gesamtheit der Lichtreflexionen an der Oberfläche und aus dem oberflächennahen Inneren eines Minerals kann ebenfalls charakteristisch sein.

Lichtbrechung allgemein: mit dem bloßen Auge fast nie erkennbar, Ausnahmen sind große, durchsichtige, geschliffene Edelsteine

Höhe der Lichtbrechung/Brechungsquotient: mit einfach bedienbarem Gerät (Refraktometer) sehr schnelle und genaue Bestimmung möglich, wenn eine geschliffene und polierte ebene Fläche vorhanden ist. Die zerstörungsfreie Bestimmung ist ein weiterer Vorteil.

Weitere optische Eigenschaften, wie z.B. Höhe der Doppelbrechung, Pleochroismus, Dispersion, Reflexionsvermögen aber auch andere physikalische Parameter, wie Wärme- und elektrische Leitfähigkeit sind ebenfalls zerstörungsfrei zu bestimmen, erfordern aber spezielle Geräte und detaillierteres Wissen zur erfolgreichen Interpretation.

Die chemische Zusammensetzung kann natürlich nicht mit einfachen Mitteln bestimmt werden, aber daraus resultierende Eigenschaften, wie z.B. Wasserlöslichkeit, Löslichkeit in verdünnter Salzsäure, Geruch u.a. können sehr gute Hinweise auf die Mineralart bzw. das Ausschließen bestimmter Mineralarten sein.

Unterschiedliche Kombinationen von den oben angeführten Eigenschaften ergeben also die mehr oder weniger schnelle bzw. exakte Zuordnung eines Mineralnamens für ein zuerst unbekanntes mineralogisches Objekt. Wichtig ist jedenfalls die Erfahrung und Übung im Erkennen und Interpretieren der meisten Eigenschaften. Deshalb sind eine gewisse Geduld, Neugier, und die Bereitschaft, auch einfache Fragen an Fachleute zu stellen, notwendig, wenn man tiefer in die Welt der Mineralien und Gesteine eindringen will.

 


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