Kemiallinen koostumus

Mineraalin kemiallisella koostumuksella on perustavanlaatuinen merkitys, koska sen ominaisuudet riippuvat suuresti siitä. Tällaiset ominaisuudet määräytyvät kuitenkin kemiallisen koostumuksen lisäksi myös muodostavien atomien ja ionien geometrian ja niitä sitovien sähköisten voimien luonteen perusteella. Näin ollen mineraalien täydellisen ymmärtämisen kannalta on otettava huomioon niiden sisäinen rakenne, kemia ja sidostyypit.

Mineraalin kemiallisen koostumuksen selvittämiseksi voidaan käyttää erilaisia analyysimenetelmiä. Kvantitatiivisissa kemiallisissa analyyseissä käytetään pääasiassa niin sanottuja märkäanalyysimenetelmiä (esim. liuotus happoon, liekkitestit ja muut klassiset havainnointiin perustuvat penkkikemian tekniikat), joissa mineraalinäyte liuotetaan ensin. Tämän jälkeen liuoksesta saostetaan erilaisia yhdisteitä, jotka punnitaan gravimetrisen analyysin saamiseksi. On otettu käyttöön useita analyysimenetelmiä, joilla saadaan nopeampia mutta hieman epätarkempia tuloksia. Useimmissa analyyseissä käytetään instrumentaalisia menetelmiä, kuten optista emissiota, röntgenfluoresenssia, atomiabsorptiospektroskopiaa ja elektronimikrosondianalyysiä. Näille menetelmille on dokumentoitu suhteellisen vakiintuneet virhealueet, ja näytteet on valmisteltava erityisellä tavalla kutakin tekniikkaa varten. Märkäanalyysimenetelmien selkeä etu on se, että niiden avulla voidaan määrittää kvantitatiivisesti positiivisesti varautuneiden atomien, niin sanottujen kationien, hapetusasteet (esim. Fe2+ vs. Fe3+) ja todeta veden määrä vesipitoisissa mineraaleissa. Tällaista tietoa on vaikeampi saada instrumentaalitekniikoilla.

Tarkan kemiallisen analyysin varmistamiseksi valitusta näytteestä, joka saattaa sisältää useita mineraaleja, tehdään usein ohutleikkaus (alle 1 mm:n paksuinen kallioleikkaus, joka on sementoitu tutkimusta varten kirkkaiden lasilevyjen väliin). Epäpuhtauksien vaikutuksen vähentämiseksi käytetään yleisesti instrumentaalista tekniikkaa, kuten elektronimikrosondianalyysiä. Tässä menetelmässä kvantitatiivinen analyysi in situ voidaan tehdä mineraalirakeista, joiden halkaisija on vain 1 mikrometri (10-4 senttimetriä).