Minerały- jednorodna chemicznie faza krystaliczna powstała w sposób naturalny w procesach geologicznych lub kosmologicznych
Kryształ- minerał, który samoistnie w naturalny sposób wykształcił ściśle określoną i prawidłową geometrycznie wielościenną postać zewnętrzną zwaną pokrojem.
Komórka elementarna- najmniejszy element geometryczny sieci krystalicznej posiadający postać wielościanu z węzłami tej sieci w narożach. Istnieje 7 komórek elementarnych, które są podstawową do wyróżnienia 7 układów krystalograficznych.
Osie krystalograficzne- układ trzech bądź czterech osi współrzędnych obranych spośród elementów zewnętrznej postaci kryształów. Układy te są jednoznacznie opisane przez 6 parametrów - kąty między osiami i długość odcinków jednostkowych na tych osiach.
Klasa krystalograficzna - grupa kryształów cechująca się taką samą symetrią. Wyróżnia się 32 klasy krystalograficzne.
Układ Krystalograficzny- zbiór kryształów, które można opisać za pomocą tego samego systemu osi krystalograficznych. Kryształy należące do jednego układu wykazują pewne wspólne cechy symetrii narzucone przez dany system osiowy. Każdy układ zawiera kilka klas krystalograficznych i charakteryzuje się tzw. symetrią minimum i maksimum.
ELEMENTY SYMETRII KRYSZTAŁÓW
Środek (centrum) symetrii - punkt wewnątrz kryształu o następującej właściwości - każda prosta przeprowadzona przez środek symetrii napotyka z obu jego stron, w jednakowej odległości takie same elementy powierzchniowe (wierzchołki, środki ścian lub krawędzi). W kryształach posiadających środek symetrii istnieją pary ścian równoległych. Środek symetrii oznaczmy litera C . przekształcenie spowodowane działaniem środka symetrii nazywamy inwersja.
Płaszczyzna symetrii - jest to płaszczyzna dzieląca kryształ na dwie równe części pozostające do siebie tak jak przedmiot i jego odbicie w zwierciadle płaskim. Jeśli z jakiegokolwiek punktu płaszczyzny symetrii znajdującego się wewnątrz kryształu idealnego przeprowadzimy prostą prostopadłą do tej płaszczyzny, to prosta ta napotyka po obu stronach tej płaszczyzny, w jednakowej odległości analogicznie elementy powierzchniowe. Płaszczyzna symetrii dzieli przecinane przez siebie krawędzie, ściany, kąty dwuścienne na równe części. Z każdą płaszczyzną symetrii jest zgodna pewna płaszczyzna sieciowa, dlatego też płaszczyzna symetrii jest możliwą ścianą kryształu. Płaszczyznę symetrii oznaczmy literą P.
Oś symetrii (oś obrotu) - jest to prosta o takiej właściwości, że kryształ obracany dookoła niej o 3600 pokrywa się ze sobą n razy. Liczbę n nazywamy krotnością osi symetrii. Ze względu na symetrię sieci przestrzennych mogą istnieć tylko osie 2-, 3-, 4- i 6-krotne. Dzieląc kąt 3600
Przez n, otrzymujemy kont najmniejszego obrotu powodującego przejście kryształu w położenie pokrycia się. Wyróżniamy dwa rodzaje osi symetrii:
- os biegunowa (polarna) - łączy różne elementy powierzchni kryształu (w kryształach bez C)
- oś dwubiegunowa - łączy te same elementy powierzchniowe.
Osie symetrii są możliwymi krawędziami kryształu i mogą być osiami krystalograficznymi, ponieważ pokrywają się one z kierunkami prostych sieciowych. Osie symetrii oznaczone są literą Lz odpowiednim indeksem określającym krotność osi Ln.
Oś inwersyjna (zwierciadlana) - jest przykładem złożonych elementów symetrii. Otrzymuje się je poprzez kombinację dwóch przekształceń symetrycznych - osi symetrii i środka symetrii sprzężonych warunkiem wspólnego działania. Osie te oznaczmy symbolem Lns . Osie zwierciadlane mają swoje odpowiedniki w innych elementach symetrii, np.: L1s - P, L2s-C, L3s-L3+P, L6s-L3+C, L4s - nie da się zastąpić sumą prostych przekształceń.
WŁAŚCIWOSCI FIZYCZNE MINERAŁÓW
Właściwości fizyczne minerałów zależą od ich struktury, rodzaju wiązań i składu chemicznego. Mają przeważnie charakter wektorowy, tylko nieliczne własności takie jak gęstość i ciepło topnienia są skalarne.
I Właściwości optyczne
BARWA - ze względu na barwę minerały dzielimy na: achromatyczne, idiochromatyczne, allochromatyczne i pseudochromatyczne.
ACHROMATYCZNE - absorbują światło równomiernie. Jeżeli pochłanianie jest nieznaczne to minerały są przeźroczyste (halit, diament). Przy silnym pochłanianiu minerały są czarne (grafit).
IDIOCHROMATYCZNE (BARWNE) - pochłaniają ściśle określona część światła białego i mają charakterystyczną barwę własną (malachit-zielony, cynober-czerwony, azuryt-niebieski).
ALLOCHROMATYCZNE (ZABARWIONE) - zabarwienie związane jest z obecnością barwiących domieszek substancji obcych (czarny kwarc, czerwony ortoklaz) lub z pewnym przemieszczaniem ich sieci krystalicznej (niebieski halit0. minerały zabarwione pod mikroskopem są bezbarwne.
PSEUDOCHROMATYCZNE - wykazują barwną migotliwość wskutek wewnętrznego odbicia światła od płaszczyzn łupliwości lub płaszczyzn zbliźniaczeń (labrador). Wskutek utlenienia niektórych minerałów pojawiają się na ich powierzchni barwne naloty maskujące barwę własną minerału, są to barwy naleciałe (złocistoczerwony bornit → niebiesko-fioletowy nalot).
RYSA - barwa proszku minerału powstałego przy jego zarysowaniu. Rysa posiada ważne znaczenie przy identyfikacji. Badanie rysy dokonuje się na porcelanowej płytce. Minerały barwne (idiochromatyczne) mają rysę barwną, pozostałe białą lub szarą. Barwa rysy nie musi być identyczna z barwą minerału.
POŁYSK - zależy od współczynników załamania i odbicia światła oraz od zdolności minerału do absorpcji światła. Połysk obserwujemy na gładkich ścianach kryształów.
metaliczny - galena, piryt / półmetaliczny - magnetyt / diamentowy - diament sfaleryt / szklisty - kwarc gips
gdy ściany kryształu są nierówne, wtedy światło ulega częściowemu odbiciu lub pochłonięciu, a wówczas połysk może stracić swój pierwotny charakter i ulec zmianie. Mamy wówczas połyski: jedwabisty, perłowy, tłusty, woskowy i inne.
II Właściwości mechaniczne
TWARDOŚĆ - jest to opór jaki stawia minerał sile mechanicznej starającej się naruszyć jego powierzchnię (zarysować zeszlifować). Zależy od rodzaju wiązań chemicznych i od struktury minerału. W mineralogii stosuje się skalę porównawczą wprowadzoną przez Msza w 1812 tworzy ją 10 minerałów o wzrastającej twardości: 1. Talk, 2. gips, 3. kalcyt, 4. fluoryt, 5 apatyt, 6. ortoklaz, 7. kwarc, 8. topaz, 9. korund, 10. diament.
ŁUPLIWOŚĆ - podatność minerałów na pękanie wzdłuż ściśle określonych płaszczyzn krystalograficznych (pod wpływam działających na nie sił uderzenia, nacisku, rozciągania) lub na zmiany powstałe w skutek różnic temperatur. Łupliwość jest ważną cechą diagnostyczną. Łupliwość minerałów związana jest z anizotropią wiązań chemicznych. Płaszczyzny łupliwości są równoległe do płaszczyzn sieciowych najsłabiej ze sobą związanych. Zależnie od stopnia gładkości płaszczyzn łupliwości wyróżniamy: łupliwość doskonałą - miki, gips / dokładną - halit, galena, kalcyt / wyraźną - pirokseny, amfibole / niewyraźną - kasyteryt / bardzo niewyraźną - kwarc
PRZEŁAM - zdolność minerałów do pękania w czasie uderzania wzdłuż nierównych powierzchni. Przełam jest bardzo ważną cechą diagnostyczną. Rozróżniamy przełam : muszlowy, nierówny, zadziorowaty, haczykowaty, ziemisty i inne.
SPRĘŻYSTOŚĆ - podczas odkształcenia sprężystego sieć krystaliczna ulega deformacji w całości lecz żaden atom nie zmienia swojego położenia w płaszczyźnie sieciowej, co pozwala na powrót sieci do jej pierwotnego położenia po usunięciu działających sił. Odkształcanie jest proporcjonalne do użytej siły określone modułem sprężystości. Własności sprężyste wykazuje muskowit.
KRUCHOŚĆ - za kruche uważa się te minerały, które przy użyciu siły rozpadają się bez wykazania uprzednio odkształceń sprężystych lub plastycznych (galena, tetraedryt).
MIEDŹ
Eksploatowane złoża miedzi- Lubińsko-Głogowski Okręg Miedziowy, Perm (cechsztyn) monokliny przedsudeckiej, KGHM Polska Miedź, kopalnie Lubin, Rudna, Polkowice, Sieroszowice.
Złoża historyczne: kopalnia Konrad k. Bolesławca, Miedzianka k. Chęcin, Miedzianka w Rudawach Janowieckich
Minerały miedzi:
Siarczki i siarkosole: Chalkopiryt CuFeS2, Chalkozyn Cu2S, Bornit Cu5FeS4, Kowelin CuS.
Minerały strefy utleniania: Kupryt Cu23O, Tenoryt CuO, Malachit , Azuryt
CYNK I OŁÓW
Eksploatacja złoża cynku i ołowiu - dolomity kruszconośne (Trias) Okręgu Śląsko-Krakowskiego (trójkąt: Bytom - Olkusz - Tarnowskie Góry)
Minerały Zn - Pb
Siarczki: Sfaleryt ZnS, Wurcyt ZnS, Galena PbS.
Minerały strefy utleniania: Smitsonit ZnCO3, Cynkit ZnO, Hydrocynkit, Hemimorfit, Cerusyt PbCO3, Piromorfit.
Mieszaniny kruszcowe: blenda cynkowa, galman.
ŻELAZO
Złoża rud żelaza tylko historyczne: rudy darniowe i bagienne PN Polski,/ syderyty, limonity i piaski żelaziste Staropolskiego Okręgu Przemysłowego - N obrzżenie Gór Świętokrzyskich, rejon Starachowice - Końskie - Nowa Słupia, / limonity okolic Tarnowskich Gór, powstałe w wyniku wietrzenia dolomitów kruszconośnych, / hematyt - niewielkie żyły, niegdyś lokalnie eksploatowane w Tatrach, / magnetyt- niewielkie, zarzucone już w Kowarach, / magnetyt i tytanomagnetyt w skałach magmowych podłoża NE Polski.
Minerały żelaza:
Rudy: Magnetyt Fe3 O4, Hematyt Fe2O3, Syderyt FeCO3, Goethym FeOOH
Siarczki: Piryt FeS2, Markasyt FeS2, Pirotyn