gea driemaandelijks tijdschrift van de Stichting Geologische Aktiviteiten voor belangstellenden in de geologie, mineralogie en paleontologie juni 2007, vol. 40, nr. 2, pag. 35 - 67 ISSN 0167-4692
92 elementen, bouwstenen voor 4200 mineralen door Ernst A.J. Burke en Herman van Dennebroek
E e n mineraal is e e n c h e m i s c h element of c h e m i s c h e v e r b i n d i n g , die m e e s t a l kristallijn is en g e v o r m d w e r d als het resultaat van geologische processen. In d e n a t u u r k o m e n 9 2 e l e m e n t e n (stoffen) v o o r . S o m m i g e e l e m e n t e n , bv. g o u d , zilver, k o p e r e n ijzer, zijn al m e e r d a n 2 0 0 0 j a a r b e k e n d . D e m e e s t e e l e m e n t e n zijn p a s v e e l later o n t d e k t . Z o is het e l e m e n t f o s f o r p a s in 1 6 6 9 o n t d e k t d o o r d e D u i t s e a l c h e m i s t H e n n i g B r a n d . H e t z o u tot c a . 1 7 3 5 d u r e n v o o r d a t er w e e r e e n e l e m e n t g e v o n d e n w e r d , p l a t i n a e n k o b a l t w e r d e n a a n d e rij t o e g e v o e g d . V a n a f d i e tijd w e r d e n er r e g e l m a t i g n i e u w e e l e m e n t e n in d e a a r d k o r s t o n t d e k t . H e t laatst o n t d e k t e n a t u u r l i j k e e l e m e n t is p r o t a c t i n i u m , t h a n s b e k e n d a l s nr. 91 in d e t a b e l v a n M e n d e l e e v . Dit w e r d in 1913 gevonden. V e e l g e l e e r d e n h e b b e n in d e l o o p d e r t i j d e n g e p r o b e e r d o m o r d e n i n g a a n te b r e n g e n in d e t o e n m a l i g b e k e n d e s t o f f e n . A v i c e n n a , e e n P e r z i s c h e a r t s , v e r d e e l d e in d e 1 1 d e e e u w d e t o e n m a l i g e b e k e n d e m i n e r a l e n in e e n s y s t e m a t i e k d i e w a s o p g e b o u w d uit vier g r o e p e n : S t e n e n e n A a r d e n , B r a n d b a r e en Z w a v e l h o u d e n d e Mineralen, Zouten en Metalen. In 1 8 6 3 s t e l d e J o h n A l e x a n d e r R e i n a N e w l a n d s , e e n B r i t s e c h e m i c u s , het e e r s t e p e r i o d i e k s y s t e e m o p : hij p l a a t s t e 5 6 e l e m e n t e n in 11 g r o e p e n . In 1 8 6 5 p u b l i c e e r d e N e w l a n d s zijn t a b e l a l s ' D e w e t v a n d e o c t a v e n ' o m d a t hij, n a het r a n g schikken van de elementen naar o p l o p e n d e a t o o m m a s s a , o n t d e k t e d a t b e p a a l d e e i g e n s c h a p p e n z i c h elk a c h t s t e e l e ment herhaalden. D e R u s M e n d e l e e v r a n g s c h i k t e in 1 8 6 9 d e 6 3 t o e n b e k e n d e elementen o p grond van a t o o m m a s s a en elektronenstructuur in e e n t a b e l . M e n d e l e e v h i e l d in zijn t a b e l p l a a t s e n o p e n v o o r e l e m e n t e n d i e t o e n n o g niet b e k e n d w a r e n , m a a r d i e er v o l g e n s M e n d e l e e v w e l z o u d e n m o e t e n zijn (afb. 1). D e latere o n t d e k k i n g e n v a n n i e u w e e l e m e n t e n b e v e s t i g d e n zijn verm o e d e n s . D e nieuwe elementen hoorden inderdaad thuis o p de open plaatsen omdat de eigenschappen van de nieuw g e v o n d e n e l e m e n t e n b l e k e n te p a s s e n in het s y s t e e m v a n Mendeleev. D e h u i d i g e , v a n M e n d e l e e v a f g e l e i d e t a b e l , 'het p e r i o d i e k s y s t e e m d e r e l e m e n t e n ' (Tabel I) w a s in o k t o b e r 2 0 0 6 d e b a s i s v o o r e e n t e n t o o n s t e l l i n g o p het G e o l o g i s c h E v e n e m e n t A m s t e r d a m . In d e z e t e n t o o n s t e l l i n g w a s g e p r o b e e r d o m v a n i e d e r e l e m e n t e n k e l e g a n g b a r e m i n e r a a l v o o r b e e l d e n te t o n e n d i e het b e t r e f f e n d e e l e m e n t b e v a t t e n .
Zo veel elementen, te weinig mineralen? D e 9 2 c h e m i s c h e e l e m e n t e n k o m e n in z e e r v e r s c h i l l e n d e h o e v e e l h e d e n v o o r , v a n z e e r v e e l z o a l s z u u r s t o f (bijna d e
gea
juni 2 0 0 7 , n u m m e r 2
Afb. 1. Postzegel van Mendeleev. Op de achtergrond zijn geschreven tabel met nog niet gevonden, maar wel door hem verwachte elementen. Collectie W.R. Moorer.
helft v a n d e m a s s a v a n d e a a r d k o r s t ) tot uiterst w e i n i g z o a l s a s t a t i u m ( g e s c h a t o p 4 4 m g in d e h e l e a a r d k o r s t ) . E e n b e p e r k t a a n t a l m i n e r a l e n b e s t a a t uit e e n e n k e l e l e m e n t (bijv. g o u d , zilver, k o p e r , p l a t i n a , k w i k z i l v e r e n d i a m a n t (afb. 2), m a a r m e e s t a l w o r d e n m i n e r a l e n g e v o r m d uit e e n c o m b i n a t i e v a n t w e e of m e e r v a n d e 9 2 e l e m e n t e n (afb. 3 e n 4). Het aantal mogelijke combinaties van die 92 elementen kan r e k e n k u n d i g b e p a a l d w o r d e n . E r zijn in p r i n c i p e e e n p a a r d u i z e n d c o m b i n a t i e s mogelijk van t w e e elementen, c a . h o n d e r d d u i z e n d c o m b i n a t i e s v a n drie e l e m e n t e n , en e e n aantal m i l j o e n e n c o m b i n a t i e s v a n v i e r of vijf e l e m e n t e n . S o m m i g e m i n e r a l e n zijn z e l f s c o m b i n a t i e s v a n 1 0 of m e e r e l e m e n t e n . T o c h zijn er m o m e n t e e l s l e c h t s z o ' n 4 . 2 0 0 m i n e r a l e n b e k e n d . W a a r o m zijn er z o w e i n i g c o m b i n a t i e s v a n al d i e 9 2 e l e m e n t e n ? D a a r zijn v e r s c h i l l e n d e r e d e n e n v o o r .
35
1 3
4
Li
5
Be
11
12
19
20
B
K
57
Hf
Ta
25
26
27
28
30
29
31
c
14
Si 32
He
N 15
0
P
F
s
34
Ne 18
17
16
33
10
9
8
CI
Ar 36
35
Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 42
73
74
w
43 Tc 75
44
45
46
48
47
49
Ru Rh Pd Ag Cd In
76
Re Os
77
lr
78
81
80
79
Pt Au Hg TI
50
I
Sn Sb Te 82
84
83
54
53
52
51
85
Xe 86
Pb Bi Po At Rn
A
58
59
60
90
91
92
Ac Th Pa
L - lanthaniden
24
Zr Nb Mo 72
L
V 41
La Ce Pr Nd 89
A
Ti 40
Y
23
88
Fr Ra
L
39
56
Cs Ba 87
22
Ca Sc 38
Rb Sr 55
Al 21
7
6
13
Na Mg
37
2
Tabel I. P e r i o d i e k s y s t e e m der e l e m e n t e n - tabel van M e n d e l e e v
H
u
61 Pm 93 Np
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 94 Pu
95
96
Am
Cm
97 Bk
98 Cf
99 Es
100 Fm
101 Md
102 No
103 Lr
A - actiniden
de symbolen van kumtmatig vervaordigde elementen (zoals Tc, Pm, Np enz.) zijn in een kleiner letterformaat weergegeven
Afb. 3. Sperryliet in chalcopyriet. Sperryliet is een verbinding van de elementen platina en arseen; PtAs2. Herkomst: Norilsk district, Siberie, Rusland. Collectie: H. van Dennebroek (beeldveld 1,6 cm).
Afb. 2. Diamant met etsfiguren. Kristal van 4 mm grootte met oktaedrische habitus. Het kristal is samengesteld uit de vormen oktaeder en rhombendodekaeder De streping op de rhombendodekaeder vlakken duidt op vertweelinging. Herkomst: Mbuji Mayi distrikt, Democratische Republiek Congo (vroeger Zaire). Foto en collectie: H. van Dennebroek
3) O n g e v e e r t i e n e l e m e n t e n (bv. G a , Hf, R b ) k o m e n m e e s t a l a l l e e n d i s p e r s v o o r (zie t e k s t hierna), zij zijn in m i n e r a l e n s l e c h t s n e v e n - of s p o o r e l e m e n t v a n a n d e r e e l e m e n t e n d i e c h e m i s c h g e l i j k a a r d i g z i j n , m a a r in g r o t e r e h o e v e e l h e d e n in d e a a r d k o r s t a a n w e z i g z i j n . H e t d e e l n e m e r s v e l d is g e d a a l d tot 5 4 .
1) O m te b e g i n n e n zijn er v e e r t i e n e l e m e n t e n d i e niet m e e kunnen d o e n aan de mogelijke combinaties: twee element e n zijn niet s t a b i e l (Tc e n P m ) , z e s e l e m e n t e n zijn uiterst z e l d z a a m ( P o , R a , A t , Fr, A c , P a ) , e n d e z e s e d e l g a s s e n ( H e , N e , Ar, Kr, X e , Rn) v e r b i n d e n z i c h s o w i e s o niet m e t a n d e r e e l e m e n t e n . V a n d e 9 2 m o g e l i j k e d e e l n e m e r s zijn w e al b e p e r k t tot 7 8 .
4) Z e e r v e e l c o m b i n a t i e s v a n d i e 5 4 e l e m e n t e n zijn g e w o o n w e g niet m o g e l i j k : c h e m i s c h d o o r d a t t w e e n e g a t i e v e of t w e e p o s i t i e v e i o n e n z i c h niet m e t e l k a a r k u n n e n v e r b i n d e n , of o m d a t b e p a a l d e v e r b i n d i n g e n in d e n a t u u r o m d i v e r s e r e d e n e n niet k u n n e n g e d i j e n ( o n v o l d o e n d e stabiliteit).
2) Y t t r i u m e n d e 14 l a n t h a n i d e n (dat zijn d e e l e m e n t e n v a n de ' z e l d z a m e aarden', zoals cerium en europium) gedrag e n z i c h m e e s t a l a l s e e n b l o k , zij k o m e n altijd s a m e n v o o r in m i n e r a l e n , zij het in w i s s e l e n d e o n d e r l i n g e h o e v e e l h e d e n . D e 7 8 d e e l n e m e r s a a n d e ' c o m b i n a t i e ' zijn g e d a a l d naar 64.
36
5) T e n s l o t t e zijn e r a c h t e l e m e n t e n d i e z o v e e l v o o r k o m e n in d e a a r d k o r s t ( s a m e n v o r m e n zij 9 8 , 5 m a s s a p r o c e n t , z i e t e k s t ' S a a i e a a r d k o r s t ' ) d a t zij d e m o g e l i j k h e d e n v a n d e c o m b i n a t i e s s t e r k b e p e r k e n : k w a r t s e n d e s i l i c a t e n zijn h e e r e n m e e s t e r in d e a a r d k o r s t . D e o v e r i g e t i e n t a l l e n e l e m e n t e n k o m e n p a s tot h u n r e c h t in a f z o n d e r l i j k e m i n e r a l e n a l s e e n of m e e r v a n d i e a c h t e v e n niet a a n w e z i g zijn in e e n of a n d e r e g e o l o g i s c h e c o n t e x t .
m e n e c h e m i s c h e e i g e n s c h a p p e n z o sterk o p die van alumin i u m (Al, e l e m e n t 1 3 ; 8,1 m a s s a p r o c e n t v a n d e a a r d k o r s t ) lijken d a t g a l l i u m b i j n a altijd a l s n e v e n - of s p o o r e l e m e n t in A l m i n e r a l e n v o o r k o m t . S l e c h t s in e e n o m g e v i n g in d e a a r d k o r s t w a a r g e e n A l a a n w e z i g is k a n G a a l s h o o f d e l e m e n t in e e n mineraal v o o r k o m e n . Andere
voorbeelden
van disperse
elementen
R u b i d i u m (Rb, element 37; 0,009 m a s s a p r o c e n t van d e a a r d korst) v o r m t s l e c h t s e e n e i g e n m i n e r a a l (rubiclien); het k o m t v e r s t r o o i d v o o r in k a l i u m - m i n e r a l e n (K, e l e m e n t 1 9 ; 2 , 6 m a s s a p r o c e n t van d e aardkorst).
Afb. 4. Fluoriet, varieteit stinkspaat of antozoniet. Donker paarse totzwarte kristallen van 17 mm grootte met bariet lamellen. Groeve Marienschacht, Wolsendorf, Oberpfalz, Duitsland. Foto en collectie: H. van Dennebroek K o r t o m , w e m o g e n blij zijn m e t o n z e o n g e v e e r 4 . 0 0 0 z e l d z a m e m i n e r a l e n , i e d e r jaar k o m e n er o n d a n k s a l l e s t o c h n o g z o ' n 5 0 n i e u w e m i n e r a l e n bij!
Disperse elementen S o m m i g e e l e m e n t e n zijn eigenlijk niet z o z e l d z a a m , m a a r zij vormen slechts weinig 'eigen' mineralen o m d a t hun c h e m i s c h e e i g e n s c h a p p e n (te) s t e r k lijken o p d i e v a n a n d e r e e l e m e n t e n d i e in v e e l g r o t e r e h o e v e e l h e d e n in d e a a r d k o r s t a a n w e z i g zijn: zij k o m e n d a n d i s p e r s (= o n d e r g e d o k e n / vers t r o o i d / g e c a m o u f l e e r d ) v o o r in d e m i n e r a l e n v a n d i e a l g e mener voorkomende elementen. Z o vormt gallium (Ga, element 3 1 ; 0,002 m a s s a p r o c e n t van d e a a r d k o r s t ) s l e c h t s vier e i g e n m i n e r a l e n (galliet, g a l l o b e u dantiet, tsumgalliet en sohngeiet), o m d a t iongrootte en alge-
O o k h a f n i u m (Hf, e l e m e n t 7 2 ; s l e c h t s 0 , 0 0 0 3 m a s s a p r o c e n t v a n d e a a r d k o r s t ) v o r m t s l e c h t s e e n m i n e r a a l (hafnon), het k o m t v e r s t r o o i d v o o r in z i r c o n i u m - m i n e r a l e n (Zr, e l e m e n t 4 0 ; 0 , 0 1 6 5 m a s s a p r o c e n t v a n d e a a r d k o r s t ) . D a t is w e l i s w a a r o o k e e n relatief z e l d z a a m e l e m e n t , m a a r het k o m t t o c h 5 0 m a a l m e e r v o o r d a n Hf, e n het v o r m t t i e n t a l l e n e i g e n m i n e r a len (afb. 5).
Zeldzaam en toch belangrijk D e b e k e n d h e i d v a n e e n e l e m e n t is e e n w e e r s p i e g e l i n g v a n zijn m i n e r a l o g i e e n v a n zijn b e l a n g r i j k h e i d in d e s a m e n l e v i n g . Als een bepaald, zeer zeldzaam, element desalniettemin een m i n e r a a l v o r m t d a t in g r o t e h o e v e e l h e d e n v o o r k o m t in e e n b e p e r k t e g e o l o g i s c h e o m g e v i n g , bijv. tin ( S n , e l e m e n t 5 0 ; slechts 0,0002 m a s s a p r o c e n t van d e aardkorst) als c a s s i t e riet ( S n 0 2 ) bij z e k e r e g r a n i e t e n , d a n z a l d a t d e a a n d a c h t t r e k k e n e n tot i n d u s t r i e e l g e b r u i k l e i d e n (tin w e r d al in d e O u d h e i d g e w o n n e n v o o r het m a k e n v a n b r o n s ) . G o u d ( A u , e l e m e n t 79) is m e t zijn 0 , 0 0 0 0 0 0 4 m a s s a p r o c e n t s l e c h t s het 7 5 s t e e l e m e n t (van 92) in d e r a n g o r d e v a n v o o r k o m e n in d e a a r d k o r s t , m a a r het w o r d t in m e t a a l v o r m in s e d i m e n t e n g e v o n d e n , e n het is o n m i s k e n b a a r e e n v a n d e b e l a n g r i j k s t e e n b e k e n d s t e e l e m e n t e n in o n z e s a m e n l e v i n g . Kwikzilver (Hg, element 80; slechts 0,000008 m a s s a p r o c e n t v a n d e a a r d k o r s t ) v o r m t het o p v a l l e n d e r o d e m i n e r a a l c i n n a b e r ( H g S ) d a t r e e d s in d e O u d h e i d b e k e n d w a s in g r o t e h o e v e e l h e d e n ( A l m a d e n , S p a n j e ) ; het v l o e i b a r e m e t a a l w e r d t o e n al g e b r u i k t bij d e e x t r a c t i e v a n g o u d ( d o o r a m a l g a m a t i e ) . K w i k z i l v e r is v e e l z e l d z a m e r , m a a r t o c h v e e l b e k e n d e r , d a n d e vijftien z o g e n o e m d e ' z e l d z a m e a a r d e n of l a n t h a n i d e n ' ( e l e m e n t e n 5 7 t / m 7 0 + y t t r i u m , e l e m e n t 39) d i e s a m e n c a . 0,02 m a s s a p r o c e n t v a n d e aardkorst v o r m e n . E e n aantal v a n die 'zeldzame aarden' verdienen echt wel meer bekendheid, zij w o r d e n i m m e r s g e b r u i k t bij het m a k e n v a n T V - t o e s t e l l e n ! Ytterby: een klein plaatsje bij Resaro, de archipel van Stockholm
Afb. 5. Pseudo-oktaedrische kristallen tot ruim 1 cm groot van de zirkoongroep. Deze groep bestaat uit de volgende mineralen: zirkoon; Zr[Si0 ], hafnon; Hf[Si0 ], thoriet; (Th,U)[Si0 ], thorogummiet; (Th,iP ,Ce,...) [(Si0 ),(0H) ] en coffiniet; U [(Si0 ),(0H) ]. Omdat de kristallografische en chemische eigenschappen van deze mineralen sterk overeenkomen kunnen ze gemengd met elkaar voorkomen of elkaar gedeeltelijk vervangen. Dit wordt een mengreeks genoemd. 4
+
4
4
6+
4
4
4
4
Omdat het specimen sterk radioactief is zal het hoofdbestanddeel waarschijnlijk thoriet zijn. De laatste twee mineralen van de reeks bevatten ook uranium maarze komen zelden in grote kristallen voor. Herkomst: Muiane pegmatiet, Alto Ligonha District, Zambezia Provincie, Mozambique. Collectie: E. Vercammen.
gea
juni 2 0 0 7 , n u m m e r 2
kommune
Vaxholm,
in
In het p l a a t s j e Y t t e r b y , z o n 2 0 k m t e n o o s t e n v a n S t o c k h o l m , w e r d e e n v e l d s p a a t g r o e v e g e e x p l o i t e e r d in e e n g r o t e p e g m a tiet (afb. 6). D e m e e s t e v a n d e z e l d z a m e - a a r d e - e l e m e n t e n w e r d e n in het g e s t e e n t e v a n d e z e g r o e v e o n t d e k t . V e e l v a n d e z e e l e m e n t e n w e r d e n in Y t t e r b y v o o r het e e r s t g e v o n d e n : Gadolinium, v e r n o e m d naar d e Finse c h e m i c u s J o h a n Gadolin, H o l m i u m , van d e Latijnse n a a m voor S t o c k h o l m , Thulium, een oud synoniem voor Scandinavie. (Bron: W i k i m e d i a C o m m o n s (Creative C o m m o n s ) ) D e n a a m v a n het d o r p j e Y t t e r b y is t e r u g te v i n d e n in d e e l e m e n t e n y t t r i u m e n t e r b i u m , b e i d e in 1 8 4 3 o n t d e k t d o o r d e Z w e e d s e c h e m i c u s C a r l G u s t a v M o s a n d e r . Y t t e r b i u m w e r d in 1878 ontdekt door de Zwitser J e a n Charles Galissard de M a r i g n a c . De Z w e d e n P e r Teodor C l e v e en Lars Fredrik Nilss o n o n t d e k t e n in 1 8 7 9 e r b i u m , h o l m i u m e n t h u l i u m .
37
vooral mineralen die silicium en zuurstof bevatten. D e v o l g e n d e lijst g e e f t d e ( n o g a l s a a i e ? ) m i n e r a l o g i s c h e samenstelling van d e aardkorst weer.
Mineralogische
samenstelling
van de aardkorst 39 m a s s a - % 12 12 11 5 5 3 1,5 4,6 1,5 0,5 95,1 massa-%
Plagioklaas (Na-Ca-veldspaat) kalium-veldspaat kwarts pyroxeen amfibool g l i m m e r ( m u s c o v i e t , biotiet) olivijn magnetiet k l e i m i n e r a l e n (+ chloriet) calciet + aragoniet dolomiet Totaal Overige c a . 4.200 mineralen
Afb. 6. Kaartje met de ligging van Ytterby.
Elementnaam / mineraalnaam S o m s w e r d e n m i n e r a l e n v e r n o e m d n a a r het e l e m e n t d a t in het m i n e r a a l a a n w e z i g is, bv. galliet (gallium), g e r m a n i e t ( g e r m a nium), indiet (indium), z i e o o k T a b e l II. M a a r o o k het o m g e k e e r d e k o m t voor. Het e l e m e n t s a m a r i u m w e r d in 1 8 7 9 d o o r R E . L e c o q d e B o i s b a u d r a n o n t d e k t in het m i n e r a a l s a m a r s k i e t . V a n d a a r d e a f g e l e i d e n a a m . H e t m i n e r a a l is v e r n o e m d n a a r e e n R u s s i s c h e m i j n b o u w k u n d i g e , W . J . v o n S a m a r s k i , d i e het m i n e r a a l o n t d e k t e in e e n mijn in d e O e r a l . A c h t e r a f b l e e k het o n t d e k t e s a m a r i u m o x i d e uit t w e e o x i d e n te b e s t a a n . In 1901 s l a a g d e E . A . D e m a r c a y erin o m uit het s a m a r i u m o x i d e het a n d e r e o x i d e in redelijk z u i v e r e t o e s t a n d te i s o l e r e n . D e m a r g a y n o e m d e het e l e m e n t e u r o p i u m , a f g e l e i d v a n E u r o p a . H e t m i n e r a a l s t r o n t i a n i e t is in 1 7 8 7 g e n o e m d n a a r het S c h o t s e d o r p j e S t r o n t i a n , w a a r het in l o o d m i j n e n v o o r k o m t . E e n v a n d e s a m e n s t e l l e n d e e l e m e n t e n w e r d p a s in 1 7 9 8 o n t d e k t e n g e n o e m d n a a r het m i n e r a a l , s t r o n t i u m .
D e z e m i n e r a l e n v o r m e n a f z o n d e r l i j k , of in c o m b i n a t i e m e t elkaar, d e g e s t e e n t e n , d i e in d e a a r d k o r s t v o o r k o m e n e n a l s v o l g t o n d e r v e r d e e l d zijn (afb. 7): Magmatische gesteenten 64,7 m a s s a - % (basalt, g a b b r o , graniet, granodioriet, dioriet, s y e n i e t , p e r i d o t i e t , duniet) Metamorfe gesteenten 27,4 m a s s a - % (gneis, schist, marmer) Sedimentgesteenten 7,9 m a s s a - % ( z a n d s t e e n , klei, s c h a l i e , c a r b o n a t e n , evaporieten)
Elementen en hun mineralen T a b e l II is e e n lijst v a n d e 9 2 e l e m e n t e n m e t bij i e d e r e l e m e n t e e n s e l e c t i e v a n e e n a a n t a l m e e r of m i n d e r b e k e n d e m i n e r a len d i e het b e t r e f f e n d e e l e m e n t b e v a t t e n . D e m i n e r a l e n s t a a n in v o l g o r d e v a n h o e v e e l h e i d v a n het a a n w e z i g e e l e m e n t (in % ) . T u s s e n h a a k j e s s t a a t het m i n e r a a l v e r m e l d w a a r i n d e n a a m v a n het e l e m e n t v o o r k o m t . A l s het e l e m e n t v e r n o e m d is n a a r het m i n e r a a l s t a a t d e n a a m vet g e d r u k t . P e r e l e m e n t is o o k v e r m e l d h o e v e e l m i n e r a l e n er zijn o p g e n o m e n in d e d a t a b a s e v a n webmineral.com m e t het b e t r e f f e n d e e l e m e n t in h u n s a m e n s t e l l i n g . B r o n : www.webmineral.com; stand van zaken december 2006.
Saaie aardkorst? D e a a r d e b e s t a a t uit k e r n , m a n t e l e n k o r s t . D e v o o r o n s b e l a n g r i j k e g e o l o g i s c h e p r o c e s s e n s p e l e n z i c h m e e s t a l af in d e z e e r d u n n e k o r s t , g e m i d d e l d s l e c h t s 1 6 k m dik. O o k b i j n a alle m i n e r a l e n d i e w e k e n n e n zijn a f k o m s t i g uit d i e a a r d k o r s t . Slechts 8 van de 92 elementen die op aarde v o o r k o m e n vormen c a . 98,5 massaprocent van de aardkorst: Zuurstof Silicium Aluminium Uzer Calcium Natrium Kalium Magnesium Totaal
0 Si Al Fe Ca Na K Mg
Overige 84 elementen
46,6 m a s s a - % 27,7 8,1 5,0 3,6 2,8 2,6 2,1 98,5
massa-%
1,5 m a s s a - %
O p g r o n d v a n d i e cijfers is het h a a s t v a n z e l f s p r e k e n d d a t o n g e v e e r 9 9 m a s s a p r o c e n t v a n d e m i n e r a l e n (de in d e natuur v o o r k o m e n d e c h e m i s c h e verbindingen van d e elem e n t e n ) in d e a a r d k o r s t z u u r s t o f v e r b i n d i n g e n zijn, e n d a n
38
Afb. 7. Albiet (plagioklaas, Na-veldspaat) Na[AISi 0 ], een van die 'saaie' mineralen uit de aardkorst. De albietkristallen zijn 0,5 cm groot. Op de kristallen zitten kleine anataaskristallen T1O2. Herkomst: St. Elizabeth hut, Mont Blanc-massief, Italie. Collectie: H. van Dennebroek. 3
8
Tabel II. Lijst v a n 92 e l e m e n t e n m e t bij ieder e l e m e n t e e n s e l e c t i e v a n e e n aantal min of m e e r b e k e n d e m i n e r a l e n die het betreffende e l e m e n t bevatten
gea
juni 2 0 0 7 , n u m m e r 2
39
Mineraal bekend in 1970
Vervanging
Verwacht en nog niet gevonden
gillespiet BaFeSi Oio trevoriet NiFe 0 larseniet PbZnSi0 AgBr bromargyriet spodumeen UAISi 0 borniet Cu5FeS4 nordenskioldien C a S n B 0 CuSi0 (0H) dioptaas
Fe-AI Fe-AI Zn-Cu Ag-Cu Al-Fe S-Se Sn-Ti Cu-Zn
BaAISi Oio NiAI 0 PbCuSi0 CuBr
4
2
4
4
2
6
2
2
6
2
4
2
4
4
LiFeSi 0 2
6
Cii5FeSe4 CaTiB 0 ZnSi0 (0H) 2
6
2
2
Een grens aan het aantal mineralen?
Afb. 8. Krokoiet op pyromorfiet. Beeldveld 2,5 cm. Dundas, Tasmanie, Australie. Collectie: H. van Dennebroek.
Een voorbeeld: twee mineralen die lood (nr. 82) bevatten P y r o m o r f i e t , o o k w e l g r o e n l o o d e r t s g e n o e m d , heeft a l s formule: Pb [CI | (P0 )3]. Het bevat d e elementen lood (76,38%), c h l o o r , f o s f o r e n z u u r s t o f . D e n a a m g r o e n l o o d e r t s is o v e r i g e n s niet z o g o e d g e k o z e n o m d a t het m i n e r a a l niet altijd g r o e n v a n k l e u r is. H e t k a n o o k b e i g e , b r u i n of g e e l zijn. K r o k o i e t , o o k w e l r o o d l o o d e r t s g e n o e m d , heeft a l s f o r m u l e : Pb[Cr04]. Krokoiet bevat d e elementen lood (64,11%), c h r o o m e n z u u r s t o f (afb. 8). O m d a t p y r o m o r f i e t e e n h o g e r p e r c e n t a g e P b b e v a t d a n k r o k o i e t s t a a t het in d e t a b e l e e r d e r g e n o e m d d a n k r o k o i e t . H e t m i n e r a a l k r o k o i e t is in d e a a r d k o r s t w e i n i g v e r b r e i d in t e g e n s t e l l i n g tot p y r o m o r f i e t . 5
4
Welke mineralen kunnen we nog verwachten?
E e r d e r in dit artikel is u i t g e l e g d w a a r o m d e 9 2 e l e m e n t e n ' s l e c h t s ' o n g e v e e r 4 . 2 0 0 m i n e r a l e n v o r m e n . T o c h k o m e n er t h a n s n o g i e d e r j a a r z o ' n 5 0 n i e u w e m i n e r a l e n bij. R e e d s in 1980 stelden man en vrouw Brian en Catherine Skinner de v r a a g of d a t z o k o n d o o r g a a n , of d a t er e e n e i n d e z o u k o m e n a a n d e n i e u w e v o n d s t e n . B i j n a 3 0 j a a r later k u n n e n w e v a s t s t e l l e n d a t het d o o r g e g a a n is. W a t is het g e v a l ? T o e n J . D . D a n a in c a . 1 8 5 0 d e e e r s t e e d i t i e v a n zijn ' S y s t e m of M i n e r a l o g y ' p u b l i c e e r d e , w a r e n er c a . 6 0 0 m i n e r a l e n . M i c h a e l F l e i s c h e r , net al g e n o e m d , s t e l d e in 1 9 6 9 d a t er c a . 1.950 m i n e r a l e n w a r e n , e n d e S k i n n e r s v e r m e l d d e n het b e s t a a n v a n 2 . 9 0 0 m i n e r a l e n : in d e j a r e n t u s s e n 1 9 6 9 e n 1 9 8 0 w a r e n er d u s c a . 9 5 0 m i n e r a l e n b i j g e k o m e n . H e t is altijd m o e i l i j k o m e x a c t te w e t e n h o e v e e l m i n e r a l e n er zijn, v a n d e m i n e r a l e n v a n v o o r 1 9 5 9 (het b e g i n v a n d e C o m m i s s i o n o n N e w M i n e r a l s a n d M i n e r a l N a m e s ) is niet altijd b e k e n d w a t h u n p r e c i e z e s t a t u s is. N u , in 2 0 0 7 , w o r d t a a n g e n o m e n d a t er c a . 4 . 2 0 0 m i n e r a l e n zijn, d u s e e n t o e n a m e v a n c a . 1.300 m i n e r a l e n in 2 7 jaar, c a . 5 0 p e r j a a r g e m i d d e l d . G a a t d a t z o d o o r ? W a a r s c h i j n l i j k w e l , m a a r n i e m a n d w e e t het eigenlijk. In v e e l l a n d e n is m i n e r a l o g i e b i n n e n d e a a r d w e t e n s c h a p p e n e e n o n d e r g e s c h i k t e rol g a a n s p e l e n , in s t e e d s minder instellingen wordt n o g aan s y s t e m a t i s c h e mineralogie g e d a a n , d e t a k v a n m i n e r a l o g i e w a a r bij v o o r k e u r d e n i e u w e v o n d s t e n g e d a a n w o r d e n . D a a r e n t e g e n zijn er n i e u w e a n a l y s e t e c h n i e k e n d i e het m o g e l i j k m a k e n o m s t e e d s k l e i n e r e k o r r e l s b e t e r te b e s c h r i j v e n . H e t a a n t a l n i e u w e m i c r o - of z e l f s s u b m i c r o m i n e r a l e n n e e m t ieder jaar toe. O o k o n d e r z o e k a a n o u d e m u s e u m c o l l e c t i e s v a n v i n d p l a a t s e n d i e t h a n s niet m e e r b e s t a a n levert jaarlijks n i e u w e m i n e r a l e n . Mineralenfoto's: Herman van Dennebroek G e r a a d p l e e g d e literatuur e n w e b s i t e s B e r n a r d , J . H . e n H y r s l , J . , 2 0 0 4 . M i n e r a l s a n d their L o c a l i t i e s .
In 1 9 7 0 s c h r e e f d e e e r s t e v o o r z i t t e r v a n d e ' C o m m i s s i o n o n N e w Minerals and Mineral N a m e s ' , Michael Fleischer, een artikel o v e r w e l k e m i n e r a l e n n o g niet o n t d e k t w a r e n , m a a r die, g e z i e n d e a l g e m e e n b e k e n d e m e n g r e e k s e n , wel te verw a c h t e n w a r e n . V e e l v a n zijn ' v o o r s p e l l i n g e n ' zijn o n d e r t u s s e n u i t g e k o m e n . H i e r o n d e r e n k e l e v o o r b e e l d e n v a n dit 'kijk e n in e e n k r i s t a l l e n b o l ' , m a a r m e t v o l d o e n d e m i n e r a l o g i s c h e kennis! Mineraal bekend in 1970
Vervanging
Verwacht en gevonden
cassiteriet pseudobrookiet avogadriet stibniet molybdeniet chlorargyriet
Sn-Ge Fe-Mg
argutiet armalcoliet barberiiet
Ge0 Mg Ti0
drysdalliet lafossaiet
MoSe TICI
Sn0 Fe Ti0 KBF Sb S MoS AgCI 2
2
4
2
3
2
5
K-NH S-Se S-Se Ag-TI
4
in:
2
2
5
NH4BF4 antimoonseliet Sb Se3 2
2
(1980) (1970) (1993) (1992) (1973) (2003)
M a a r zelfs Fleischer kon d e ontdekkingsdrang van mineralog e n niet d w i n g e n , hier e n k e l e v o o r b e e l d e n v a n v e r w a c h t e m i n e r a l e n d i e n o g niet g e v o n d e n zijn. E r is n o g w a t te v i n den, gelukkig!
40
T a m b u y s e r , P., 2 0 0 3 . M i n e r a l e n H e r k e n n e n . Strunz, H. en N i c k e l , E . H . , 2 0 0 1 . Mineralogical Tables. A n t h o n y J.W., B i d e a u x , R.A., B l a d h , K.W. en Nichols, M . C . , 1 9 9 0 / 2 0 0 3 . H a n d b o o k of M i n e r a l o g y . S k i n n e r , B . J . e n S k i n n e r , C . W . , 1 9 8 0 . Is t h e r e a limit t o t h e n u m b e r of m i n e r a l s ? M i n e r a l o g i c a l R e c o r d , 1 1 , 3 3 3 - 3 3 5 . Betechtin, A . G . , 1974. Lehrbuch der speziellen Mineralogie. F l e i s c h e r , M . , 1 9 7 0 . S o m e p o s s i b l e n e w m i n e r a l s not y e t f o u n d . M i n e r a l o g i c a l R e c o r d , 1, 1 2 1 - 1 2 3 . www.webmineral.com www.nl.wikipedia.org/ www.periodieksysteem.com/archi_nl.htm
