Mineralen

Peterheadgraniet is een mozaïek van roze veldspaat, grijs glasachtig kwarts en zwarte biotietglimmer.

Pak een granietsteentje op en kijk goed. Het bestaat niet uit één materiaal, maar uit een mengsel van in elkaar grijpende korrels, elk met een eigen kleur en glans. De British Geological Survey beschrijft graniet uit Peterhead in Schotland: de roze korrels zijn veldspaat, de grijze glasachtige korrels kwarts en de zwarte biotietglimmer. Elk daarvan is een mineraal. Het graniet, het hele mengsel, is een gesteente.

Wat telt als mineraal?

Volgens de USGS is een mineraal een natuurlijk voorkomend anorganisch element of verbinding met een geordende inwendige structuur en een kenmerkende chemische samenstelling, kristalvorm en fysische eigenschappen. Elk deel van die zin sluit iets uit. Staal en vensterglas worden door mensen gemaakt en zijn dus geen mineralen. Glas mist bovendien een geordende inwendige structuur. Suiker heeft een vaste formule en vormt kristallen, maar wordt door planten gemaakt en is dus organisch. Kwarts, SiO₂, voldoet aan alle voorwaarden: het ontstaat in de natuur, de atomen vormen een herhalend patroon en elk monster heeft dezelfde samenstelling.

Volgens de USGS is een gesteente een verzameling van één of meer mineralen. Veelvoorkomende mineralen zijn kwarts, veldspaat, glimmer, amfibool, olivijn en calciet; veelvoorkomende gesteenten zijn graniet, basalt, kalksteen en zandsteen. Dezelfde mineralen kunnen in heel verschillende gesteenten voorkomen. Zandsteen kan net als graniet kwarts, veldspaat en glimmer bevatten, maar in zandsteen zijn het afgesleten korrels die aan elkaar zijn verkit, terwijl het in graniet kristallen zijn die in elkaar groeiden toen gesmolten gesteente afkoelde. Hoe de mineralen samenhangen, verraadt hoe het gesteente is ontstaan.

Waarom komen silicaten zoals kwarts en veldspaat zo veel voor? Kijk waaruit de aardkorst bestaat. Van de massa van aardkorst en atmosfeer samen is ongeveer 49% zuurstof en ongeveer 26% silicium (OpenStax). Kwarts, het eenvoudigste voorbeeld, bestaat uitsluitend uit silicium en zuurstof: SiO₂.

Hardheid testen

Geologen herkennen mineralen aan hun eigenschappen: kleur, glans, de vormen waarin ze breken en hardheid. Hardheid betekent hier weerstand tegen krassen. Een harder mineraal krast een zachter, nooit andersom. Begin jaren 1800 koos de Duitse mineraloog Friedrich Mohs tien mineralen en rangschikte die van 1 tot 10. Mensen vergeleken hardheid al veel langer. Volgens de National Park Service noemde Theophrastus dit rond 300 v.Chr. in zijn verhandeling Over stenen.

Om een monster te testen probeer je het te krassen met iets waarvan je de hardheid kent. Probeer daarna het omgekeerde. Krast een stalen spijker het mineraal wel maar een koperen munt niet, dan ligt de hardheid tussen 3 en 4. Test op een vers, schoon oppervlak van het mineraal en probeer beide richtingen als de materialen bijna even hard zijn.

De getallen geven alleen een volgorde aan, geen gelijke stappen. In het USGS-bulletin over edelstenen staat dat diamant, met hardheid 10, vele malen harder is dan korund met hardheid 9. Korund staat er alleen naast omdat niets natuurlijks dichterbij komt. Hetzelfde bulletin geeft een praktische regel: veel gewoon stof is kwarts, met hardheid 7. Een edelsteen die je dagelijks draagt moet dus harder zijn dan kwarts, anders verliest die langzaam zijn gepolijste glans.