מינרל

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
מינרלים מסוגים שונים

מינרל במינרלוגיה הוא חומר אי-אורגני שנוצר בתהליכים טבעיים, בעל הרכב אחיד, לרוב גבישי – שהאטומים שלו ערוכים בסדר גאומטרי קבוע בו, או אמורפי – חסר צורה גבישית מוגדרת, דוגמת לימוניט ואופאל. הגדרה זו חלה גם על יסודות מוצקים – למשל מתכות ומלחים – ועל נוזלים כגון מים וכספית. עם זאת, האגודה הבינלאומית למינרלוגיה בהחלטתה משנת 1995 צימצמה את ההגדרה המקובלת ל"יסוד או תרכובת כימית גבישית בדרך-כלל הנוצרים כתוצאה מתהליכים גאולוגיים".[1]

מקור המילה הלועזית "mineral" במילה הלטינית minera, שפירושה מחצב ומכרה, ומוצאה כנראה באחת השפות הקלטיות, כגון המילה הגאלית mein, שפירושה אכן "מכרה".[2]

שמותיהם של מינרלים ניתנים באופן לא מדעי ועשויים לשקף תכונה פיזיקלית או כימית או מקום גאוגרפי בו נמצאו, וכן עשויים לשאת את שמה של דמות ציבורית או את שמו של מי שגילה אותם.[3] לדוגמה:

בנוסף לשמותיהם של מינרלים וקבוצות של מינרלים, קיימים שמות גם למגוון הסוגים של מינרל, בדרך-כלל בעלי גוון או תכונה ייחודית. שמות אלה ניתנים לרוב על ידי גמולוגים לסוגים השונים של המינרל, המשמשים אבני-חן.

על-פי האגודה הבינלאומית למינרלוגיה ידועים היום יותר מ-4,000 מינרלים[4] – כ-100 מהם מוגדרים "נפוצים" והיתר "נדירים" בדרגות שונות – ומספר זה עולה בהתמדה.

היווצרות ותפוצה[עריכת קוד מקור | עריכה]

מינרלים נוצרים בסביבות גאולוגיות מגוונות ובטווח רחב של תנאים כימיים ופיזיקליים כמו טמפרטורה ולחץ. קיימות 4 קטגוריות להיווצרות מינרלים:

  • מגמתית – היווצרות מינרלים מתוך נתך סלעים – מאגמה – בתהליך של גיבוש מפריט
  • משקעית – היווצרות מינרלים כתוצאה מתהליכי בליה, סחיפה והשקעה
  • מותמרת – היווצרות מינרלים חדשים ממינרלים קודמים בתנאי לחץ וטמפרטורה גבוהים ולא מתוך נתך
  • הידרותרמית – היווצרות מינרלים בתהליכים כימיים מתוך תמיסות

המינרלים הנוצרים בתהליכים הללו מצויים בכל חלקי כדור הארץ, שם הם מעוצבים במשך מיליוני שנים על ידי תהליכים גאולוגיים ונחשפים על-פני קרום כדור הארץ, במקרים רבים כיוצרי סלעים. גבישי המינרלים עשויים להיות מיקרוסקופיים או להגיע לגדלים עצומים, דוגמת גבישי הסלניט שהתגלו בשנת 2000 ב"מערת גבישי הענק" במכרה נאיקה שבצפון מקסיקו, הגדול שבהם אורכו 11 מ', קוטרו 4 מ' ומשקלו כ-55 טון. גבישים אלה נוצרו בסביבה הידרותרמית לחה עשירה בגבס בטמפרטורה של כ-C°‏ 50 לאורך כחצי מיליון שנים – משך זמן שאיפשר לגבישים מיקרוסקופיים לצמוח ללא הפרעה עד גילויים.[5]

מיון מינרלים[עריכת קוד מקור | עריכה]

רקע היסטורי[עריכת קוד מקור | עריכה]

מיון המינרלים בעת העתיקה נעשה על-פי רוב לפי השימוש שנעשה בהם: אבני חן, פיגמנטים, עפרות ועוד על ידי תאופרסטוס ופליניוס הזקן.[6] הסיווג הראשון של מינרלים על-פי תכונות כגון צבע, דרגת נתיכות, חשילות ושבירה נעשה על ידי ג'אבר בן חיאן (جابر بن حيان‎,‏ 721–803), מדען ואיש אשכולות פרסי שעסק בין היתר בגאולוגיה ונחשב ל"אבי הכימיה".[7] מיון זה הורחב על ידי אבן סינא, גאורגיוס אגריקולה ואברהם גוטלוב ורנר, ושופר על ידי פרידריך מוס ב-1820.

מיון מקביל נערך על ידי קארולוס ליניאוס, שיצר מערכת היררכית של מינרלים המבוססת על המורפולוגיה החיצונית שלהם וחלוקה טקסונומית לסוג, סדרה ומחלקה. המינרלוג השבדי טורברן ברגמן (Torbern Bergman,‏ 1735–1784) הציע שיטת מיון המבוססת על הרכב כימי בלבד, אולם גישה זו הקדימה את זמנה מאחר שיסודות רבים טרם התגלו בתקופתו ותהליכי ניתוח כימי היו בשלבי פיתוח ראשוניים. מינרלוג שבדי נוסף, אקסל קרונסטדט (Axel Fredrik Cronstedt,‏ 1722–1765), היה כנראה הראשון שהמציא שיטת מיון המבוססת גם על הרכב כימי וגם על תכונות פיזיקליות.

מיון כימי[עריכת קוד מקור | עריכה]

במהלך השנים פותחו שיטות מיון רבות ומגוונות. שתיים מהן, המבוססות על ההרכב הכימי של מינרלים, מקובלות כיום על מינרלוגים בעולם:

מיון דיינה[עריכת קוד מקור | עריכה]

שיטה זו קרויה על-שם מפתחה, הגאולוג והמינרלוג האמריקאי ג'יימס דווייט דיינה (James Dwight Dana,‏ 1813–1895).[8] שיטה זו מחלקת את המינרלים ל-9 קבוצות:

  1. יסודות כימיים – חומרים המורכבים מחלקיקים מסוג אחד בלבד שלא ניתן להרכיבם מחומרים אחרים ולא ניתן לפרקם או לשנותם לחומר אחר בתהליכים כימיים רגילים, לדוגמה: טיטניום ורניום.
  2. מינרלים סולפידיים – מינרלים המכילים סולפיד, דוגמת גלנה ופיריט.
  3. תחמוצות והידרוקסידים – מינרלים שהמולקולות שלהם מורכבות מאטום אחד של חמצן ואטום אחד של מימן הקשורים בקשר קוולנטי, ומסומנים: -OH. לקבוצה ישנו אלקטרון עודף, המקנה ליון מטען חשמלי שלילי. מינרלים בקבוצה זו כוללים קורונדום, סיד ואף קרח
  4. מינרלים הלידיים – המולקולות שלהם מכילים רכיב דו-צורוני, כאשר צורון אחד הוא ממשפחת ההלוגנים והשני הוא צורון פחות אלקטרושלילי ממנו. מינרלים בקבוצה זו: הליט ופלואוריט.
  5. מינרלים קרבונטיים (מינרלים המכילים יון פחמתי), חנקות ובוראטים – בקבוצה זו: ארגוניט, קלציט, ניטר (המופע המינרלי של אשלגן חנקתי) ובוראקס.
  6. מינרלים סולפטיים, כרומטים וסלנטים (Selenates) – מינרלים בקבוצה זו: בריט וסלניט.
  7. מינרלים זרחתיים, ארסנטיים (חומצות ארסניק) וונדטיים (Vanadates, המכילים ונדיום) – בקבוצה זו: ברילוניט (Beryllonite), אפטיט, למריט (Lammerite), ברזיליניט (Brazilianite) וברליניט (Berlinite).
  8. תרכובות אורגניות[9] – קבוצה זו של מינרלים נוצרה בתהליכי ביומינרליזציה, למשל ענבר הנוצר מהתאבנות שרף עצים ומולואיט (Moolooite) – הנוצר באינטראקציה בין תמיסות שמקורן בגואנו לבין תוצרי בליה של סולפידי נחושת.[10]
  9. מינרלים סיליקטיים – קבוצה המבוססת על סיליקטים – תרכובות של אניון שבמרכזו אטום צורן אחד או יותר המוקף בליגנדים של אטומי חמצן שמטענם החשמלי שלילי. מינרלים אלה מהווים קבוצה חשובה במיוחד בין המינרלים יוצרי הסלעים מאחר שהם בונים את מרבית קרום כדור הארץ. קבוצה זו נחלקת ל-7 קבוצות עיקריות:

על יסוד מיון זה פותח "מיון דיינה החדש", המחולק ל-9 קבוצות ראשיות ול-78 קבוצות-משנה.[11]

טבלת סטרונץ[עריכת קוד מקור | עריכה]

שיטה נוספת למיון מינרלים היא "הטבלה המינרלוגית" שפיתח המינרלוג הגרמני קארל הוגו סטרונץ (Karl Hugo Strunz‏ 1910–2006) בשנת 1941, כאשר כיהן כאוצר המוזיאון המינרלוגי באוניברסיטת הומבולדט בברלין והתבקש למיין את אוסף המוזיאון על-פי הרכב כימי ומבנה גבישי.[12] הטבלה המינרלוגית מתעדכנת תדיר,[13] והגרסה העשירית שלה – שעודכנה על ידי ארנסט ניקל (Ernest H. Nickel) – נקראת "ניקל-סטרונץ"[14] והיא מחולקת ל-10 קבוצות-משנה:

  1. יסודות
  2. סולפידים
  3. הלידים
  4. תחמוצות
  5. פחמות, חנקות
  6. בוראט
  7. גופרות
  8. זרחות
  9. סיליקטים
  10. תרכובות אורגניות[9]

מיון גבישי[עריכת קוד מקור | עריכה]

קוביית פיריט – דוגמה לגביש השייך למערכת הגבישית הקובייתית
Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – מבנה גבישי

אמצעי נוסף למיון מינרלים הוא המבנה הגבישי שלהם: סידור האטומים בגביש המורכב מתא יחידה – מקבץ בסיסי של אטומים בעל מבנה פנימי התלוי ביסוד שלהם – החוזר באופן מחזורי בסידור תלת-ממדי המרכיב סריג גבישי.

מינרלים עשויים להיות בעלי הרכב כימי זהה אך בעלי מבנה גבישי שונה. לדוגמה: פיריט ומרכזיט הן שני מופעים מינרליים של סולפיד הברזל ונוסחתם ברזל דו-גופריתי FeS2, אולם המערך הגבישי וצורת הגביש שלהם שונים זה מזה. באותו אופן, מינרלים בעלי מבנה גבישי זהה עשויים להיות בעלי הרכב כימי שונה לחלוטין. לדוגמה: מבנה קובייתי בהליט – שהרכבו נתרן וכלור, ובגלנה – שהרכבו עופרת וגופרית.

המבנה הגביש והסימטריה של הגביש קובעים תכונות חשובות רבות של המינרל, לרבות קווי השבירה, רמת האנרגיה של אלקטרונים הזורמים בו ותכונותיו האופטיות. תכונה נוספת המושפעת מהם היא קשיות, ודוגמה טובה לכך היא ההבדל בין שני מינרלים העשויים מפחמן טהור: גרפיט – קשיות 1-2 בסולם מוס, לבין יהלום – קשיות 10 בסולם מוס.

מינרלואידים[עריכת קוד מקור | עריכה]

תכשיט משובץ בג'ט

מינרלואידים הם חומרים שיש להם כמה מתכונות המינרלים, אך אינם נחשבים מינרלים תקפים מהסיבות הבאות:

  • הם לא נוצרו על ידי תהליכים גאולוגיים. דוגמה למינרלואיד כזה הוא פנינה, שעל אף גבישי פחמת הסידן הבונים אותה, נוצרה באמצעות תהליך ביולוגי בלבד.
  • חומרים אנתרופוגניים – חומרים שנוצרו בשילוב של תהליכים ביולוגיים וגאולוגיים. דוגמה לחומר אנתרופוגני הוא ג'ט (סוג של ליגניט), הנוצר מרקב של עצים שהיה נתון במשך זמן רב בתנאי לחץ גבוה.
  • חומרים סינתטיים – הגם שעשויים להיות בעלי תכונות של מינרל, אינם נוצרים בתהליך טבעי.

להגדרה המעודכנת של מינרל משנת 1995 נכנסו גם מינרלים אמורפיים – חומרים העונים להגדרת המינרל אך חסרים מבנה גבישי. חומרים אלה – דוגמת אופאל – נחשבו בעבר כמינרלואידים.[1]

זיהוי מינרלים[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – זיהוי מינרלים
"איזוּר" בטורמלין

מינרלים נבדלים זה מזה בתכונות רבות הניתנות לזיהוי באמצעים שונים. צירוף של כמה תכונות ידועות מאפשר להגדיר מינרל מסוים.

תכונות של מינרלים[עריכת קוד מקור | עריכה]

תכונות אופייניות של מינרלים – דוגמאות[עריכת קוד מקור | עריכה]

מינרלים יוצרי סלע[עריכת קוד מקור | עריכה]

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב – מינרל יוצר סלע

על אף קיומם של קרוב ל-5,000 מינרלים ידועים,[15] רק כמה עשרות מהם מהווים שותפים חשובים בבנייתם של סלעים. המינרלים יוצרי הסלע הנפוצים והחשובים ביותר הם:

מינרל יוצר סלע: קלציט (למעלה) יוצרת אבן גיר
מינרל יוצר סלע: אוליבין (למעלה) יוצר דוניט

הפקה ושימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

את המינרלים המצויים בקרום כדור הארץ מפיקים בשלב הראשון באמצעות כרייה בדרך של חפירת עפרות מעורקים וממסלע עשיר במינרל המבוקש, ובשלב הבא מתבצעת הפרדה של המינרל מתוך הסלעים שנכרו באמצעים כימיים, פיזיקליים ומכניים. במינרלים המופקים באמצעים אלה נעשה שימוש מגוון.

אבני-חן[עריכת קוד מקור | עריכה]

תכשיטים משובצים במלכיט

מינרלים רבים מופיעים בטבע כגבישים בשלל צורות וצבעים, וקשיותם מאפשרת לעבד וללטש אותם לאבני-חן המשמשות בתכשיטים ובחפצי-נוי. לבד מהיהלום היקר והמבוקש, מינרלים רבים אחרים משמשים כאבני-חן: מינרלים מקבוצת הקוורץ דוגמת אגט, אופאל, אחלמה, עין הנמר וקרנליאן, אודם וספיר מקבוצת הקורונדום, אזמרגד ואקוומרין מקבוצת הבריל, מינרלי נחושת כגון טורקיז ומלכיט, מינרלים מקבוצת הגארנט, ספינל, סודליט, טופז, טורמלין ואחרים.

אחד האזכורים הראשונים לשימוש במינרלים כאבני-חן מופיע בספר שמות, שם מסופר על החושן, אביזר פולחני שהיה מונח על חזהו של הכהן הגדול בעת ששירת בבית המקדש, בו היו משובצות אבני-חן המיוחסות למינרלים ידועים:[17]

Cquote2.svg

וַיְמַלְאוּ בוֹ אַרְבָּעָה טוּרֵי אָבֶן טוּר אֹדֶם פִּטְדָה וּבָרֶקֶת הַטּוּר הָאֶחָד. וְהַטּוּר הַשֵּׁנִי נֹפֶךְ סַפִּיר וְיָהֲלֹם. וְהַטּוּר הַשְּׁלִישִׁי לֶשֶׁם שְׁבוֹ וְאַחְלָמָה. וְהַטּוּר הָרְבִיעִי תַּרְשִׁישׁ שֹׁהַם וְיָשְׁפֵה מוּסַבֹּת מִשְׁבְּצוֹת זָהָב בְּמִלֻּאֹתָם.

Cquote3.svg
– שמות ל"ט, י'-י"ג

שימושים נוספים[עריכת קוד מקור | עריכה]

לבד מהשימוש במינרלים כאבני-חן, נעשה בהם שימוש בטווח רחב של תחומים בתעשייה, בבניין, באמנות, בקוסמטיקה, וברפואה. גם במדע נעשה שימוש במינרלים, בעיקר כמינרלי אינדקס להערכת מידת ההתמרה של סלעים מותמרים ולהבנת תהליכים פטרולוגיים אחרים היוצרים מגוון של סלעים. שימושים נוספים:

ערכת כחל לאיפור עיניים
בקדרות נעשה שימוש במינרלים רבים כחרסית, קאוליניט, קיאניט ועוד

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

לקריאה נוספת[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]