Mineraloge


Mineraloge

Die Mineralogie (Lehre von den Mineralen) beschäftigt sich mit der Entstehung, den Eigenschaften und der Verwendung der Minerale. Dies sind die anorganischen Bausteine der Gesteine, die durch eine charakteristische chemische Zusammensetzung und eine bestimmte physikalische Kristallstruktur gekennzeichnet sind.

Inhaltsverzeichnis

Untersuchungsgegenstand

Die Mineralogie ist die Materialwissenschaft unter den Geowissenschaften. Sie nimmt somit eine Brückenstellung zwischen der Geologie, der Chemie, der Physik und der Werkstoffwissenschaft ein.

Stellung der Mineralogie

Die Mineralogie untersucht, zu welchem Zeitpunkt, mit welcher Geschwindigkeit, unter welchem Druck und bei welcher Temperatur, in welcher chemischen Umgebung und durch welche Prozesse Minerale entstanden sind. Diese Informationen sind wichtige Bausteine für die Rekonstruktion der Entwicklung der Erde und des Universums, aber auch für die Synthese von Mineralen für technische Zwecke, z.B. von Diamant. Mineralogen erforschen die mechanischen, optischen, thermischen, elektrischen, magnetischen und chemischen Eigenschaften der Minerale, um neue Nutzungsmöglichkeiten zu erschließen. Die Härte als wichtigste mechanische Eigenschaft spielt bei der Entwicklung mineralischer Hartstoffe wie Bornitrid oder Sialon, bei der Erforschung von Erdbeben und bei der Aufbereitung mineralischer Rohstoffe eine Rolle. Optische Eigenschaften werden bei der Herstellung von Yttrium-Aluminium-Granat-Lasern genutzt. Thermische Eigenschaften sind für die Entwicklung von Ceran-Kochfeldern auf der Basis des Li-Silikats Petalit von Bedeutung. Die hohe Dielektrizitätskonstante von Glimmern wird z.B. in Bügeleisen als elektrische Isolierung genutzt, die Piezoelektrizität des Quarzes für die Konstruktion von Uhren. Der Ferrimagnetismus des Magnetits ermöglicht eine Rekonstruktion des Erdmagnetfeldes und damit der Bewegung der Kontinente für vergangene Erdzeitalter. Die chemische Zusammensetzung von so genannten Pfadfindermineralen hilft bei der Prospektion und Exploration von Lagerstätten.

Untersuchungsmethoden

Die Gesteinsansprache im Feld mit Lupe und Salzsäure ist auch noch heute der erste Schritt vieler mineralogischer Untersuchungen. Dabei steht die exakte Beschreibung des Gefüges, der Textur und des Mineralbestandes im Vordergrund. Teilweise werden auch Methoden der Spektroskopie, z. B. die Mößbauer-Spektroskopie im Zinnbergbau, bereits im Gelände eingesetzt. Im Labor erfolgt dann die Aufbereitung der Proben: So werden Dünnschliffe oder Anschliffe für die Polarisationsmikroskopie im Durchlicht bzw. Auflicht hergestellt. Dabei werden Gesteine im Durchlicht und Erze im Auflicht untersucht. Das übrige Probenmaterial wird auf < 63 µm aufgemahlen. Für die chemische Analyse der Gesamtprobe wird oft die Röntgenfluoreszenzanalyse verwendet, für Punktanalysen arbeitet man mit der Mikrosonde oder der Laser-Ablations-Massenspektrometrie. Die Identifikation der einzelnen Minerale erfolgt mit Beugungsmethoden wie der Röntgendiffraktometrie oder der Neutronenbeugung. Die Bindungsverhältnisse im Mineral werden mit spektroskopischen Methoden wie der IR-Spektroskopie, der Raman-Spektroskopie, der Elektronenspinresonanz oder der Kernspinresonanz untersucht. Die Morphologie der Minerale kann durch die Rasterelektronenmikroskopie genauer beschrieben werden. Defekte im Kristallgitter lassen sich mit der Transmissionselektronenmikroskopie sichtbar machen. In der technischen Mineralogie werden oft die Differentialthermoanalyse und die Thermogravimetrie eingesetzt, um das Verhalten und die Reaktionen der Minerale während eines Aufheizprozesses zu untersuchen. Die technische Mineralogie und die experimentelle Petrologie bedienen sich oft der Kristallzüchtung, um unter Verwendung natürlicher Vorbilder synthetische Werkstoffe herzustellen bzw. um magmatische Prozesse zu simulieren.

Teildisziplinen

Studiengänge

Zum Wintersemester 2008/09 stellte mit der Universität Mainz die letzte deutsche Hochschule den eigenständigen Diplomstudiengang Mineralogie ein. Seitdem ist die Mineralogie entweder eine Vertiefungsrichtung des Master-Studienganges Geowissenschaften (zum Beispiel an der TU Bergakademie Freiberg) oder ein eigener Master-Studiengang (Materialwissenschaftliche Mineralogie (Universität Bremen), Mineralogie und Materialwissenschaft (Universität Leipzig), Geomaterialien und Geochemie (Ludwig-Maximilians-Universität München und TU München in Kooperation)). Dabei handelt es sich stets um konsekutive Studiengänge, die auf einem Bachelor in Geowissenschaften (an der Universität Leipzig in Chemie) aufbauen. In mineralogischen Studiengängen werden neben Kenntnissen des Faches selbst auch Grundlagen und mineralogisch relevante Spezialbereiche der Mathematik (Gruppentheorie, Statistik), Chemie (Thermodynamik, Kinetik, Atommodelle), Physik (Festkörperphysik), Werkstoffwissenschaft (Keramik, Glas, Zement, Kristallzüchtung), Informatik (Programmiersprachen) und Geologie (Tektonik, Sedimentologie, Historische Geologie) vermittelt.

Berufsfelder

Mineralogen arbeiten überwiegend in der rohstoffverarbeitenden Industrie (Glas, Keramik, Feuerfest, Baustoffe, Bindemittel, Steine und Erden, chemische Industrie, Schleifmittel, Elektronik, Herstellung optischer Bauteile, Papierindustrie). Daneben gibt es auch Tätigkeitsfelder im Umweltschutz, im Bergbau, in der Düngemittel-, Pharma- und Schmuckindustrie sowie in der Denkmalpflege. Außerdem bietet der öffentliche Dienst in Form von Universitäten, Forschungsinstituten und Behörden Arbeitsmöglichkeiten [1].

Weblinks

Literatur

  • Markl, G. (2004): Minerale und Gesteine. Eigenschaften - Bildung - Untersuchung. 1. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag. ISBN 978-3827414953
  • Okrusch, M. & Matthes, S. (2005): Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7. Auflage. Springer-Verlag. 522 S. ISBN 978-3540238126
  • Putnis, A. (1993): An Introduction to Mineral Science. Cambridge University Press. 479 S. ISBN 978-0521419222
  • Wenk, H.-R. & Bulakh, A. (2004): Minerals. Their Constitution and Origin. Cambridge University Press. 668 S. ISBN 978-0521529587
  • Thomas K. Henning: Astromineralogy. Springer, Berlin 2003, ISBN 3-540-44323-1

Siehe auch


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