Vastaanottajan nimi - Kokkola

Luontokokoelma KieppiViljo Nissisen mineraalikokoelmaMineraalinäyttelyn tekstejäMineraalitMaapallo rakentuu kuoresta, vaipasta ja ytimestä. Kuori ja vaipan yläosa muodostavat yhdessä erilaisistakivilajeista koostuvan kivikehän. Sen paksuus on 70-300 km.KivilajitKivilajit ovat mineraalien seoksia. Tavallisesti kivilajit koostuvat noin 3-6 eri mineraalista. Esimerkiksigraniitin päämineraaleja ovat kvartsi, maasälpä ja kiille. Joskus vain yksi mineraali voi muodostaakivilajin. Tällainen on esimerkiksi kvartsiitti.MineraalitMineraalit ovat kivilajien rakenneosia. Ne koostuvat atomeista ja molekyyleistä, jotka ovat järjestyneetsäännölliseksi kolmiuloitteiseksi rakenteeksi. Rakenne on jokaiselle mineraalilajille ominainen jakuvastuu yksilöllisenä kidemuotona. Mineraaleja tunnetaan noin 3700, mutta vain kymmenkunta onmerkittäviä kivilajien muodostajia.Mineraalien syntyAineen suuri kiertokulkuMaapallon pintaosa muuttuu jatkuvasti. Vuoristot kuluvat ja tasoittuvat. Niiden aines kulkeutuu kohtimerta. Merestä kohoaa uusia vuoristoja, jotka taas aikoinaan tasoittuvat. Vuoristojen synty liittyykivikehän laattojen liikkeisiin ja törmäyksiin, tasoittuminen maapallon vesi- ja ilmakehän ilmiöiden japainovoiman yhteisvaikutukseen. Tapahtumaketju, jonka aikamittakaava on satoja miljoonia vuosia,kierrättää maan pintaosan ainesta. Ilmiöstä käytetään nimitystä aineen suuri kiertokulku. Kaikki siihenliittyvät prosessit ovat jatkuvasti käynnissä.Aineen suuresta kiertokulusta voidaan erottaa kolme mineraalien ja kivilajien synty-ympäristöä. Ne ovatkivisulan kiteytyminen (1), maan pinnalla etenevä rapautuminen ja kerrostuminen (2), sekä kivilajienhidas muuttuminen korkean paineen ja/tai lämpötilan vaikutuksesta (3). Seuraavassa kiertokulun vaiheitakäsitellään mineraalien synnyn näkökulmasta.1) Kivisulan kiteytyminenKivisulan eli magman jäähtyessä se kiteytyy mineraaleiksi. Lämpötilan laskiessa kukin mineraalilajikiteytyy vuorollaan sille ominaisessa lämpötilassa. Kiteytymisen edetessä muu osa magmasta säilyy

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS [ASIAKIRJAN NIMI] 2 (8)pp.kk.vvvvsulassa tilassa. Lopulta kaikki magman ainekset on kulutettu ja on syntynyt monista mineraalilajeistakoostuvia kivilajeja.Varhain, siis korkeassa lämpötilassa kiteytyvät mineraalilajit saavat helpoimmin esille omankidemuotonsa, sillä ympäristö ei rajoita niiden kasvua. Alhaisessa lämpötilassa kiteytyvillä mineraaleillakidemuoto ei pääse kehittymään. Ne täyttävät aiemmin kiteytyneiden rakeiden rajaamia tiloja.Magman jäähtymisnopeus vaikuttaa rakeiden kokoon. Mitä hitaammin kivisula jäähtyy, sitä suuremmiksimineraalikiteet ehtivät kasvaa. Maan pinnalle purkautuva laava jähmettyy nopeasti. Laavakivienmineraalirakeet erottuvat joskus vasta suurennuslasin avulla.Maan pinnalle purkautuva laava jähmettyy nopeasti ja mineraalirakeet jäävät pieniksi.Syvällä kiteytyvät magmakivet, esimerkiksi graniitit, ovat karkearakeisia kivilajeja. Yksittäisetmineraalirakeet erottuvat helposti kiven pinnalta.2) Rapautuminen ja kerrostuminenMaan pinnalla kova kallioperä altistuu rapautumiselle. Kemiallisessa rapautumisessa vesi ja siihenliuenneet aineet vaikuttavat kiveen. Mineraalien koostumus muuttuu ja syntyy savimineraaleja.Maasälvän rapautuessa syntyvä kaoliniitti on tyypillinen savimineraali..Rapautumien yhteydessä mineraalien aineosia liukenee veteen. Ne kulkeutuvat vesiliuoksessa ja saostuvattoisaalle muodostaen uusia mineraalilajeja. Näin syntyy esimerkiksi karbonaattiryhmän mineraaleja,limoniittia, kvartsia ja kalsedonia. Tippukiviluolien rakenteet ja onkaloiden sisäpintoja peittävätkidesikeröt ovat syntyneet vesiliuoksista hitaan saostumisen tuloksena. Suolaisten vesien haihtuessasyntyy kipsiä ja haliittia eli vuorisuolaa.Onkaloiden kiteet kasvavat hitaasti vapaaseen tilaan.3) Muuttuminen eli metamorfoosiMaankuoren liikunnoissa kivilajit voivat joutua olosuhteisiin, joissa paine ja lämpötila kohoavat.Seurauksena kiven mineraalit kiteytyvät uudelleen ja myös mineraalikoostumus voi muuttua. Muutoksettapahtuvat kiinteässä tilassa kiviaineksen sulamatta.Syntyvät mineraalit kertovat niistä olosuhteista, joissa kivi on muuttunut. Esimerkiksi kolmenmetamorfisen mineraalin, andalusiitin, kyaniitin ja sillimaniitin kemiallinen koostumus on sama. Paine jalämpötila ratkaisevat sen, miksi Al 2 O(SiO 4 ) muutosprosessissa kiteytyy.Kiteet

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS [ASIAKIRJAN NIMI] 3 (8)pp.kk.vvvvKiteessä atomit ovat järjestyneet säännönmukaiseksi rakenteeksi, joka kuvastuu ulkoisesti kiteen tasaisinapintoina. Kiteen perusyksikkö on alkeiskoppi. Se on pienin mahdollinen samansuuntaisten sivujenrajaama kolmiulotteinen osa kidehilaa. Alkeiskoppia pitkittäin, poikittain ja päällekkäin latomalla voidaanrakentaa koko kide.Kiteet voidaan jakaa symmetriaominaisuuksien mukaan seitsemään luokkaan eli kidejärjestelmään.Jokaista luokkaa vastaa alkeiskoppimalli, jota monistamalla kyseisen kidejärjestelmän kiteet voidaanrakentaa. Akseliristikot kertovat alkeiskoppien pintojen keskinäisistä suhteista ja kulmista.Kidejärjestelmä antaa puitteet kiteen muodolle. Kiteytymisolosuhteet määräävät, mitkä pintamuodotvoivat kulloinkin kehittyä, eli millainen kidemuoto mineraaleille niissä olosuhteissa muodostuu.Onteloihin kiteytyvät mineraalit voivat saavuttaa lähes täydellisen kidemuodon. Kiteen ulkomuoto voipoiketa paljonkin alkeiskopin muodostaEdullisissa olosuhteissa jokainen mineraalilaji kiteytyy sille ominaiseen kidemuotoon, jonka geometrianmäärää kidehilan alkeiskoppi ja sen symmetriaominaisuudet. Haliitin kahdeksan massapisteen (atomin)rajaaman alkeiskopin muoto kuvastuu suoraan kiteen muodoissa.Kullakin mineraalilajilla on sille luonteenomainen kidemuoto, joka poikkeaa muiden mineraalienvastaavasta. Tästä johtuen kidemuoto on mineraalin tärkeä tuntomerkki.Kidejärjestelmät1. Kuutiollinen kidejärjestelmäKolme kideakselia, jotka ovat kaikki yhtä pitkiä ja kohtisuorassa toisiaan vasten.2. Tetragoninen kidejärjestelmäKolme toisiaan vastaan kohtisuorassa olevaa akselia, joista kaksi on keskenään yhtä pitkiä.3. Heksagoninen kidejärjestelmäAkseliristikko on kuten trigonisella kiteellä, mutta yksinkertaisen heksagonisen kiteen poikkileikkaus onkuusikulmio.5. Rombinen kidejärjestelmäKolme eripituista akselia ovat kohtisuorassa toisiaan vastaan.6. Monokliininen kidejärjestelmäKolme eripituista akselia, joista kaksi leikkaa toisensa vinosti ja kolmas on kohtisuorassa niiden tasoavastaan.7. Trikliininen kidejärjestelmäKolme eri pituista akselia, jotka leikkaavat toisiaan vinosti.EsimerkkejäMineraalien tunnistus ja luokittelu

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS [ASIAKIRJAN NIMI] 4 (8)pp.kk.vvvvMineraalien tunnistuksessa arvioidaan mm. näytteen ulkoasua, lohkeavuutta, kovuutta, kiiltoa ja jauheenväriä. Lisäksi useilla mineraaleilla on erityisominaisuuksia, jotka auttavat tunnistuksessa. Tällaisia ovatesimerkiksi magneettisuus ja radioaktiivisuus.Kivilajin mineraalikoostumus voidaan määrittää tarkasti polarisaatiomikroskoopin avulla. Noin 0,03millimetrin paksuisen kivileikkeen läpi johdettu polarisoitu valo käyttäytyy kunkin mineraalilajin hilassasen optisten ominaisuuksien määräämällä yksilöllisellä tavalla.Mineraaleja voidaan luokitella esimerkiksi kidekemiallisen rakenteen, koostumuksen,esiintymisympäristön tai synnyn perusteella. Maallikon näkökulmasta selkeä tapa on jakaa mineraalityleisyyden ja käyttötarkoituksen mukaan neljään ryhmään, joita ovat kivimineraalit, malmimineraalit,teollisuusmineraalit ja jalokivet.KivimineraalitKivilajien päämineraaleina esiintyviä mineraalilajeja kutsutaan kivimineraaleiksi. Maankuorentilavuudesta noin 70% koostuu plagioklaasista, kvartsista ja kalimaasälvästä. Amfibolit, pyrokseenit jakiilteet mukaanlukien osuus kohoaa yli 90 prosenttiin.Spektroliitti on maankuoren yleisimmän mineraalin, plagioklaasin, harvinainen muunnos.MalmimineraalitMalmimineraalit ovat mineraaleja, joilla on merkitystä metallien tuotannon kannalta. Suomen kannaltatärkeitä malmimineraaleja ovat pentlandiitti, kromiitti, kuparikiisu ja sinkkivälke. Niistä rikastetaannikkeliä, kromia, kuparia ja sinkkiä. Kultamalmien kulta on usein metallisessa muodossa.TeollisuusmineraalitTeollisuusmineraaleiksi sanotaan mineraaleja, joita itseään joko sellaisenaan tai sopivan käsittelyn jälkeenvoidaan käyttää hyväksi. Kalsiitista tehdään esimerkiksi sementtiä, apatiitista lannoitteita ja talkki onarvokas lisäaine monissa teollisuuden tuotteissa.JalokivetPoikkeuksellisen harvinaisia, kovia ja kauniita mineraaleja kutsutaan jalokiviksi. Eräistä maammepegmatiiteista on tavattu satunnaisesti jalokiviluokan kordieriittiä, berylliä, turmaliinia ja topaasia. MyösSuomesta löydettyjä timantteja on käytetty korujen raaka-aineena.Kidekemiallinen mineraaliluokitusLuontokokoelma Kiepissä Viljo Nissisen kokoelmassa mineraalit on luokiteltu laajalti käytetyn tavanmukaisesti kiderakenteen ja kemiallisen koostumuksen perusteella. Tärkein ryhmä on silikaatit. Ne

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS [ASIAKIRJAN NIMI] 5 (8)pp.kk.vvvvmuodostavat maankuoresta noin 90-95%. Sulfidit ovat metallin ja rikin yhdisteitä, oksidit metallin jahapen yhdisteitä. Muita ryhmiä ovat esimerkiksi hydroksidit, karbonaatit, fosfaatit ja halogenidit. Omanluokkansa muodostavat luonnossa vapaana esiintyvät alkuaineet, kuten esimerkiksi kulta.I) AlkuaineetLuonnon rakenneosia, joita ei voida kemiallisesti jakaa yksinkertaisempiin aineisiin. Luonnossa esiintyypuhtaana noin 20 alkuainetta.Esim:KultaHopeaKupariGrafiittiTimanttiRikkiAlkuaineryhmään kuuluvat myös:* Lejeeringit eli metalliseokset* Karbidit* Nitridit* FosfiditII) SulfidiryhmäMetalli + rikki (S) = sulfidiUlkoisten ominaisuuksien perusteella kiisut, hohteet, välkkeet. Monet tärkeitä malmimineraalejaEsim:RikkikiisuMagneettikiisuKuparikiisuArseenikiisuSinkkivälkeLyijyhohdeMolybdeenihohdeSulfidiryhmään kuuluvat myös selenidit, telluridit, arsenidit, antimonidit, vismuntiditIV) Halogenidiryhmä

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS [ASIAKIRJAN NIMI] 6 (8)pp.kk.vvvvMetalli + halogeeni = halogenidi(fluori= F-, kloori= Cl-, bromi=Br-, jodi=I-, astatiini=At-)Esim:Haliitti (Vuorisuola)FluoriittiIII) OksidiryhmäIIIa) OksiditMetalli + happi(O2) = OksidiEsim:HematiittiMagnetiittiKromiittiLimoniittiKvartsiIIIb) HydroksiditMetalli + hydroksyyliryhmät (OH-)Esim: LimoniittiV) KarbonaattiryhmäMetalli + CO2-3 = Karbonaatti(Siis hiilihapon yhdisteitä/suoloja)Esim: Kalsiitti, Dolomiitti, Magnesiitti, SideriittiKarbonaattiryhmään kuuluvat myös nitraatit ja boraatit:NITRAATITMetalli + NO3 =Nitraatti(Siis typpihapon yhdisteitä/suoloja)BORAATITMetalli + BO3 = Boraatti(Siis boorihapon yhdisteitä/suoloja)

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS [ASIAKIRJAN NIMI] 7 (8)pp.kk.vvvv(Karbonaattiryhmän mineraalit ovat yleisiä alunperin meriympäristössä syntyneissä kivissä)VI) SulfaattiryhmäMetalli + SO2-4 = Sulfaatti(Siis rikkihapon yhdisteitä/suoloja)Esim: KipsiSulfaattiryhmään kuuluvat myös telluraatit, kromaatit, molybdaatit ja wolframaatit:WolframaatitMetalli + WO4 = Wolframaatti(Siis wolframihapon yhdisteitä/suoloja)Esim: Scheeliitti(Sulfaatteja syntyy usein suolaisen meriveden haihtumisprosessin yhteydessä. Niitä esiintyy myöshydrotermisissä suonissa ja sulfidien hapettumisen tuloksena).VII) FosfaattiryhmäMetalli + (PO2-4) = Fosfaatti(Siis fosforihapon yhdisteitä/suoloja)Esim: ApatiittiFosfaattiryhmään kuuluvat myös:ArsenaatitMetalli + AsO3-4Antimonaatit,Metalli + SbO3-4Vanadaatit:Metalli + VO3-4VIII) SilikaatitKaikista mineraalilajeista noin kolmannes on silikaatteja. Silikaatit rakentuvat yhden piiatomin ja neljänhappiatomin muodostamista tetraedreistä, jotka liittyvät toisiinsa metalliatomien välityksellä.Kidekemiallisten eroavuuksien perusteella erotetaan toisistaan jalo-, ketju-, nauha-, verkko- jahohkasilikaatit.

GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS [ASIAKIRJAN NIMI] 8 (8)pp.kk.vvvvPiihappitetraedrit ovat silikaattien “rakennuspalikoita”.Suljettu muotoLaajennettu muotoTetraedri