Chemische Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung eines Minerals ist von grundlegender Bedeutung, da seine Eigenschaften stark von ihr abhängen. Diese Eigenschaften werden jedoch nicht nur durch die chemische Zusammensetzung bestimmt, sondern auch durch die Geometrie der Atome und Ionen, aus denen sie bestehen, und durch die Art der elektrischen Kräfte, die sie verbinden. Für ein vollständiges Verständnis der Minerale müssen daher ihre innere Struktur, ihre Chemie und ihre Bindungsarten berücksichtigt werden.

Um die chemische Zusammensetzung eines Minerals zu ermitteln, können verschiedene Analyseverfahren eingesetzt werden. Bei der quantitativen chemischen Analyse werden hauptsächlich so genannte nasschemische Verfahren (z. B. Auflösung in Säure, Flammentests und andere klassische Techniken der Laborchemie, die auf Beobachtung beruhen) verwendet, bei denen die Mineralprobe zunächst aufgelöst wird. Anschließend werden verschiedene Verbindungen aus der Lösung ausgefällt, die dann gewogen werden, um eine gravimetrische Analyse zu erhalten. Es wurde eine Reihe von Analyseverfahren eingeführt, die schnellere, aber etwas weniger genaue Ergebnisse liefern. Die meisten Analysen verwenden instrumentelle Methoden wie optische Emission, Röntgenfluoreszenz, Atomabsorptionsspektroskopie und Elektronenmikrosondenanalyse. Für diese Methoden sind relativ gut etablierte Fehlerbereiche dokumentiert worden, und die Proben müssen für jede Technik auf spezifische Weise vorbereitet werden. Ein deutlicher Vorteil der nassanalytischen Verfahren besteht darin, dass sie die quantitative Bestimmung der Oxidationsstufen positiv geladener Atome, der so genannten Kationen (z. B. Fe2+ gegenüber Fe3+), und die Ermittlung des Wassergehalts in wasserhaltigen Mineralien ermöglichen. Es ist schwieriger, diese Art von Informationen mit instrumentellen Techniken zu erhalten.

Um eine genaue chemische Analyse zu gewährleisten, wird die ausgewählte Probe, die mehrere Minerale enthalten kann, oft zu einem Dünnschliff verarbeitet (ein Gesteinsabschnitt von weniger als 1 mm Dicke, der für die Untersuchung zwischen Klarglasplatten zementiert wird). Um die Auswirkungen von Verunreinigungen zu verringern, wird in der Regel eine instrumentelle Technik wie die Elektronenmikrosondenanalyse eingesetzt. Bei dieser Methode kann die quantitative Analyse in situ an Mineralkörnern mit einem Durchmesser von nur 1 Mikrometer (10-4 Zentimeter) durchgeführt werden.