Minerale

Ein Stück Granit aus Peterhead ist ein Mosaik aus drei Mineralen: rosa Feldspat, grauem, glasigem Quarz und schwarzem Biotitglimmer.

Nimm einen Granitkiesel in die Hand und sieh genau hin. Er besteht nicht aus einem einzigen Material, sondern aus ineinandergreifenden Körnern, jedes mit eigener Farbe und eigenem Glanz. Der British Geological Survey beschreibt einen Granit aus Peterhead in Schottland: Die rosafarbenen Körner sind Feldspat, die grauen, glasigen Quarz und die schwarzen Biotitglimmer. Jeder dieser Bestandteile ist ein Mineral. Der Granit, also das gesamte Gemisch, ist ein Gestein.

Was als Mineral gilt

Der USGS definiert ein Mineral als ein natürlich vorkommendes, anorganisches Element oder eine Verbindung mit geordnetem innerem Aufbau sowie charakteristischer chemischer Zusammensetzung, Kristallform und physikalischen Eigenschaften. Jeder Teil dieses Satzes schließt etwas aus. Stahl und Fensterglas werden von Menschen hergestellt und sind deshalb keine Minerale. Glas fehlt außerdem der geordnete innere Aufbau. Zucker hat eine feste Formel und bildet Kristalle, wird aber von Pflanzen erzeugt und ist daher organisch. Quarz, SiO₂, erfüllt alle Bedingungen: Er entsteht in der Natur, seine Atome bilden ein sich wiederholendes Muster, und jede Probe hat dieselbe Zusammensetzung.

Ein Gestein ist nach der Definition des USGS ein Aggregat aus einem oder mehreren Mineralen. Häufige Minerale sind Quarz, Feldspat, Glimmer, Amphibol, Olivin und Calcit; häufige Gesteine sind Granit, Basalt, Kalkstein und Sandstein. Dieselben Minerale können in sehr unterschiedlichen Gesteinen vorkommen. Sandstein kann ebenso wie Granit Quarz, Feldspat und Glimmer enthalten. Im Sandstein sind es jedoch abgeriebene, miteinander verkittete Körner, im Granit dagegen Kristalle, die beim Abkühlen der Gesteinsschmelze ineinanderwuchsen. Die Anordnung der Minerale verrät, wie das Gestein entstanden ist.

Warum sind Silikate wie Quarz und Feldspat so häufig? Schau dir die Zusammensetzung der Erdkruste an. In Erdkruste und Atmosphäre zusammen macht Sauerstoff etwa 49% der Masse aus, Silicium etwa 26% (OpenStax). Quarz, das einfachste Beispiel, besteht nur aus Silicium und Sauerstoff: SiO₂.

Die Härte prüfen

Geologen erkennen Minerale an ihren Eigenschaften: Farbe, Glanz, Bruchform und Härte. Härte bezeichnet hier den Widerstand gegen Ritzen. Ein härteres Mineral ritzt ein weicheres, nie umgekehrt. Anfang der 1800er-Jahre wählte der deutsche Mineraloge Friedrich Mohs zehn Minerale aus und ordnete sie von 1 bis 10. Härten hatte man schon lange zuvor verglichen; laut National Park Service erwähnte Theophrast dies um 300 v. Chr. in seiner Schrift On Stones.

Versuche, eine Probe mit einem Gegenstand bekannter Härte zu ritzen. Prüfe dann die umgekehrte Richtung. Ritzt ein Stahlnagel das Mineral, eine Kupfermünze aber nicht, liegt seine Härte zwischen 3 und 4. Teste an einer frischen, sauberen Mineralfläche. Bei ähnlich harten Materialien solltest du beide Richtungen ausprobieren.

Die Zahlen geben nur eine Reihenfolge an, keine gleich großen Abstände. Das USGS-Bulletin über Edelsteine weist darauf hin, dass Diamant mit Härte 10 um ein Vielfaches härter ist als Korund mit Härte 9. Korund steht nur deshalb direkt daneben, weil kein natürliches Material näher herankommt. Dasselbe Bulletin nennt eine praktische Regel: Gewöhnlicher Staub besteht oft aus Quarz mit Härte 7. Ein täglich getragener Edelstein sollte deshalb härter als Quarz sein, sonst verliert er allmählich seinen Glanz.