Minerały. Krótki kurs rozpoznawania

Celem tej strony jest nie tylko przekazanie najważniejszych informacji o minerałach, ale – przede wszystkim – zachęta do samodzielnego poszukiwania, znajdowania i rozpoznawania najważniejszych polskich minerałów. Ich kryształy leżą nieraz na wyciągnięcia ręki.

To jedyna strona internetowa, która zawiera praktyczne, skondensowane informacje. Po ich przeczytaniu można ruszać w teren i samodzielnie rozpoznawać minerały.

Minerały – co to takiego?

Minerał to pierwiastek albo związek chemiczny mający w zwykłych warunkach postać kryształów, ukształtowany na skutek naturalnych procesów działających na powierzchni lub we wnętrzu Ziemi.

Kryształ minerału halitu, budującego sól kamienną. Sól kuchenna to drobne ziarna tego właśnie minerału.

W tej uproszczonej definicji myląca może być „postać krystaliczna”. Nie oznacza to, że każdy minerał musi zawsze tworzyć piękne, widoczne gołym okiem kryształy. Niekiedy krystaliczna struktura dostrzegalna jest jedynie pod mikroskopem. Tak się jednak szczęśliwie składa, że kryształy niemal wszystkich minerałów skałotwórczych dostrzeżemy nieuzbrojonym okiem. Szkło powiększające może się przydać do dokładniejszego zbadania ich właściwości.

W wielu przypadkach nie dochodzi do wykształcenia kryształów o poprawnej postaci. Winę za to ponoszą zmienne warunki chemiczne, a czasami po prostu brak miejsca – minerały, które krystalizują najpóźniej nie mogą uzyskać swojego właściwego kształtu (czyli pokroju), bo ograniczone są niewielkimi pustkami pozostałymi w tworzącej się skale.

Skała to z kolei suma ziaren tworzących ją minerałów. Niekiedy budują ją w całości kryształy tego samego minerału. Jest to wówczas tak zwana skała monomineralna. Wiele skał składa się jednak z kryształów co najmniej dwóch różnych minerałów.

Znajdując jakikolwiek kawałek skały znajdujemy też i minerały. Celem tej strony jest przedstawienie ich najważniejszych cech oraz wskazówek dotyczących ich rozpoznawania.

Aby samodzielnie nazwać większość znajdowanych minerałów nie trzeba wiele nauki. Większość skał zbudowanych jest z kilku – w dodatku tych samych – minerałów. Te najbardziej pospolite minerały, budujące większość skorupy ziemskiej, są określane przez badaczy Ziemi (geologów) mianem minerałów skałotwórczych.

Podobnie jest w przypadku kamieni ozdobnych, które można oglądać w muzeach i na giełdach. Wiele z nich stanowi odmiany kilku głównych minerałów (na przykład kryształ górski i ametyst to w rzeczywistości kwarc) lub lub inne minerały o takim samym składzie chemicznym (na przykład chalcedon jest dwutlenkiem krzemu – tak jak kwarc).

Katalog najważniejszych minerałów

Jak rozpoznawać minerały?

Minerałów nie rozpoznamy kierując się zdjęciami. Spoglądanie na fotografie pięknych kryształów popełniamy najgorszy błąd początkującego poszukiwacza cennych kamieni. Klasyczny polski podręcznik dla studentów geologii i mineralogii („Rozpoznawanie minerałów” A. Bolewskiego i A. Maneckiego) nie zawiera w tekście żadnych zdjęć.

Jeżeli chcemy obejrzeć wspaniałe dzieła natury, to przeglądanie albumów z fotografiami jest dobrym rozwiązaniem. Ale gdy naszym celem jest nauka rozpoznawania minerałów, to trzeba skorzystać z innych metod. Wiele z nich może mieć bowiem zróżnicowane barwy (kwarc – od przezroczystej do czarnej), a także kształt kryształów (kwarc – od owalnych ziaren do długich słupków). Zdjęcia nie powiedzą nam, czy dana postać jest typowa, czy też stanowi kaprys natury. Nie dowiemy się też, jakie są inne odmiany minerału, a także nie przekażą wiedzy o barwach i kształtach charakterystycznych dla interesującego nas rejonu Polski lub świata.

Oczywiście, istnieje sporo kamieni ozdobnych, które można rozpoznać na pierwszy rzut oka dzięki ich specyficznej strukturze wewnętrznej lub efektom optycznym – na przykład agat, malachit albo tygrysie oko. Żadna wiedza mineralogiczna nie jest w tym celu potrzebna. Nie znając podstawowych minerałów będziemy jednak bezbronni wobec wszystkich nietypowych oraz lokalnych odmian. Po obejrzeniu malachitów z Afryki nie rozpoznamy tego samego minerału pochodzącego z Polski.

Rozpoznanie minerałów wymaga zatem skorzystania z narzędzi innych niż kolorowe zdjęcia. Tymi narzędziami są cechy fizyczne minerałów. Każdy geolog spoglądający na kryształ nieznanego minerału zadaje sobie pytania dotyczącego co najmniej kilku takich cech. My nie musimy rozważać każdej z nich. W przypadku najważniejszych minerałów skałotwórczych wystarczą nam jedynie trzy cechy.

Najważniejsze cechy minerałów

Podstawowe cechy najważniejszych minerałów skałotwórczych to:

• twardość,
• pokrój,
• łupliwość i przełam.

Zobaczmy teraz, jak opisać kluczowe właściwości minerałów skałotwórczych.

Twardość

Twardość w języku geologa oznacza odporność minerału na zarysowanie. Od dwustu lat bada się ją poprzez porównanie z minerałami wzorcowymi. Dziesięć takich minerałów tworzy tak zwaną skalę Mohsa, w której najmniej twardy jest talk (twardość 1). Najbardziej odporny na zarysowanie jest diament (twardość 10). Można go zarysować tylko innym diamentem.

Twardość nie ma związku z kruchością minerału. Kryształ może być odporny na zarysowanie, a jednocześnie rozpadać się na kawałki pod delikatnym uderzeniem. Dobry przykład stanowi diament, który jest twardy, ale kruchy.

Aby rozpoznać najważniejsze minerały skałotwórcze budujące polskie skały, nie trzeba poznawać całej skali Mohsa ani dysponować próbkami wszystkich wzorcowych minerałów. Wystarczy roboczo podzielić minerały dwie grupy:

• wykazujące twardość od 1 do 3 w skali Mohsa – do tej grupy należy kalcyt oraz miki
• wykazujące twardość od 5 do 6 w skali Mohsa – należą tutaj skalenie oraz amfibole i pirokseny
• minerały twarde – to przede wszystkim kwarc (stopień 7 w skali Mohsa).

Jak dowiedzieć się, do której grupy należy badany minerał? Przede wszystkim należy spróbować zarysować jego powierzchnię stalowym przedmiotem. Klucze, scyzoryk lub zwykły gwóźdź wystarczą. Jeżeli uszkodzimy bez większego wysiłku ścianę badanego kryształu lub powierzchnię minerału, to należy on do pierwszej z wymienionych grup, a jego twardość wynosi najprawdopodobniej od 2 do 3.

Minerały z drugiej grupy (stopnie 5-6 w skali Mohsa) wykazują twardość zbliżoną do twardości stalowych przedmiotów. Mogą one zarówno rysować, jak i być rysowane przez stal. Kwarc jest z kolei o wiele twardszy (stopień 7 w skali Mohsa) i to on zarysuje metalowe przedmioty.

Jeżeli odróżnienie minerałów o twardości 5-6 (głównie skaleni) od kwarcu sprawia problemy, to warto zarysować kłopotliwym okazem szklaną płytkę. Kwarc z łatwością uszkodzi szkło. Skalenie natomiast niewiele przewyższają twardością szklaną płytkę i zarysują ją z dużą trudnością.

Badając twardość należy pamiętać, by sprawdzać ją na oczyszczonej i niezniszczonej powierzchni minerału. Zwietrzałe oraz zabrudzone kryształy są mniej twarde niż rzeczywiste minerały.

Nie badajmy twardości minerałów, które tworzą drobnoziarniste skupienia. Wynik będzie niemal zawsze zaniżony.

Pokrój

Kryształ to ciało stałe, którego cząsteczki są uporządkowane przestrzennie. Sąsiadujące ze sobą atomy tworzą komórki elementarne – ich struktura powielana jest w całym krysztale i może być odzwierciedlona w jego zewnętrznym kształcie. Niestety, taka sytuacja ma miejsce rzadko. Dlaczego idealne kryształy są tak rzadkie?

• Po pierwsze, niemal każdy kryształ wzrasta z otoczeniu innych, które krystalizowały wcześniej. Musi więc dostosować swoje kształty do otoczenia. Najpiękniejsze kryształy rosną ku wnętrzu pustych przestrzeni skalnych, określanych mianem geod i druz.
• Po drugie, wzrost kryształów wymaga odpowiednich warunków. Kluczowe znaczenie ma rodzaj i stężenie roztworu bądź stopu, z którego krystalizują minerały. Łatwo przekonać się o tym samemu, próbując wyhodować ładne, regularne kryształy soli kuchennej. Tym bardziej doceńmy piękne, tworzące się naturalnie, sześcienne kryształy minerału halitu, który chemicznie jest chlorkiem sodu – czyli solą kuchenną.
• Po trzecie, skały i minerały, które znajdujemy, mają za sobą bardzo długą historię. W trakcie tych długich dziejów na kryształy oddziaływały liczne procesy geologiczne, niekiedy bardzo destrukcyjne. W niektórych skałach pierwotny kształt ziaren minerałów jest trudny do prześledzenia.

Słupkowy kryształ minerału skalenia.

Choć kryształy tkwiące w skale rzadko odzwierciedlają idealnie postać komórek elementarnych, to jednak powtarzają w mniejszym lub większym stopniu ich kształt. Ten ogólny zarys kryształu nazywamy pokrojem.

Pokrój najlepiej określić patrząc na minerał i ustalając w przybliżeniu długości trzech osi jego ziarna w przestrzeni. Najbardziej typowe pokroje minerałów, charakterystyczne dla minerałów skałotwórczych, to:

• płytkowy – a=b>c – dwa wymiary (szerokość i głębokość) są większe od wysokości; kryształ ma kształt tabliczki – minerały skałotwórcze wykazujące taki pokrój: skalenie, kalcyt
• tabliczkowy – a>b>c – kryształ ma pokrój podobny do płytkowego, ale szerokość jest większa od głębokości; przypomina on grubą tabliczkę czekolady
• blaszkowy (listewkowy) – a=b>>c – dwa wymiary (szerokość i głębokość) są zdecydowanie większe od wysokości; kryształ ma kształt blaszki – minerały skałotwórcze wykazujące taki pokrój: miki
• słupkowy – a=b<c – wysokość kryształu przewyższa dwa pozostałe wymiary; kryształ ma kształt kolumny – minerały skałotwórcze wykazujące taki pokrój: kwarc, kalcyt, amfibole i pirokseny
• igiełkowy – jeden wymiar jest zdecydowany większy od dwóch pozostałych; taki pokrój może wykazywać serpentyn.

Jeśli ziarna budujące skałę mają obłe, zaokrąglone kształty, to badanie pokroju nie ma sensu. Kryształy mogły zostać:

• przetopione w wyniku działania wysokich temperatur lub ciśnień,
• a także obtoczone i zaokrąglone na skutek niszczycielskich procesów wietrzenia oraz erozji.

W drugim z punktów produktem są pokruszone i obtoczone ziarna skalne, które tworzą później tak zwane skały osadowe. W ich przypadku pokrój ziaren nie ma dużego znaczenia podczas opisu budujących je minerałów.

Niektóre minerały tworzą drobne, pozlepiane ziarna, nacieki lub skorupy, w których trudno dostrzec kryształy, nie wspominając o zbadaniu ich pokroju. Jeżeli takie zjawisko jest typowe dla danego minerału, to jest to zaznaczone w jego opisie. W podręcznikach do mineralogii oraz w Wikipedii obok typowego pokroju kryształów znajduje się jeszcze dopisek „naskorupienia”, „skupienia zbite”, lub „skupienia ziemiste”.

Łupliwość i przełam

Pod wpływem uderzenia – na przykład młotkiem – minerały rozpadają się. Niektóre jednak pękają wzdłuż ściśle określonych płaszczyzn, niekiedy w kilku kierunkach, pod stałym kątem. Zdolność do pękania wzdłuż takich powierzchni jest nazywana łupliwością. Płaszczyzny, wzdłuż których rozpada się minerał, wynikają z budowy wewnętrznej kryształu oraz kształtu jego komórek elementarnych.

Minerałami skałotwórczymi wykazującymi łupliwość są kalcyt, skalenie (w dwóch kierunkach), miki oraz amfibole i pirokseny (w dwóch kierunkach). Na ich tle wyraźnie wyróżnia się kwarc. Nie wykazuje on łupliwości.

Przełam muszlowy widoczny na krzemieniu.

Jeżeli minerał rozpada się wzdłuż nierównych powierzchni, to tę jego cechę nazywamy przełamem. Kwarc posiada przełam, ponieważ nie wykazuje łupliwości. Kryształy tego minerału rozpadają się wzdłuż nierównych powierzchni z koncentrycznymi pofalowaniami, przypominającymi nieco skorupę muszli. Geolodzy określają zatem przełam kwarcu mianem muszlowego.

Powierzchnie popękanych brył kwarcu lub krzemieni (skał zbudowanych z dwutlenku krzemu – tak samo, jak kwarc) przypominają niekiedy swym wyglądem muszle i są mylnie rozpoznawane jako skamieniałości małży. Są to jednak powierzchnie przełamu, typowe dla kwarcu.

Aby zbadać łupliwość, nie trzeba rozbijać minerału. Wystarczy obejrzeć jego powierzchnię. Jeśli jest ona gładka z wszystkich stron, to minerał najprawdopodobniej wykazuje łupliwość. Obecność nierównych, pofalowanych krawędzi sugeruje, że okaz ma przełam. Procesy wietrzenia i erozji mogły wprawdzie sztucznie zaokrąglić jego kształty, ale w przypadku minerałów wykazujących łupliwość przynajmniej w niektórych miejscach uwidaczniają się powierzchnie kryształów.

Jak rozpoznać najważniejsze minerały?

Choć na terenie Polski znajdowane są setki minerałów, to jednak większość skał zbudowanych jest z kilku podstawowych minerałów skałotwórczych. Ich poprawne rozpoznanie umożliwi nam poprawne nazwanie niemal każdej skały. Rzadziej spotykane minerały – nazywane pobocznymi i akcesorycznymi – są trudniejsze do znalezienia i rozpoznania.

Opisane tu minerały są tak pospolite, że każdy może znaleźć większość z nich. Wystarczy poszukać w sąsiedztwie jakichkolwiek skał. W każdej z nich znajdziemy co najmniej jeden z tych minerałów.

Przeczytaj więcej o cechach minerałów