Mineraalirakenteita

Mineraalirakenteita tarkoitetaan mineraalien atomien säännöllistä, toistuvaa järjestäytymistä kolmiulotteiseen kiderakenteeseen. Atomit muodostavat muodostumia, joita kutsutaan yksikkötiloiksi (unit cell) ja jotka toistuvat rakenteessa. Rakenteeseen vaikuttavat kemiallinen koostumus, sitoutumisjoukkojen vahvuus sekä paine- ja lämpötilaympäristö, jossa mineraali on muodostunut tai kehittynyt. Kiderakenne määrittää monia mineraalin fysikaalisia omiaisuuksia, kuten kovuutta, hajaantumisjaetta ja tiheyttä.

Kiderakenteet luokitellaan usein kidejärjestelmiin: kuutiosysteemi (isometrinen), tetragonal, orthorhombic, trigonaalinen (tai rhombohedraalinen), monokliininen, triklininen sekä hexagonaalinen. Jokaisella järjestelmällä on omat geometriset perusominaisuutensa ja -parametrinsa, jotka heijastuvat mineraalin kolmiulotteiseen tilaan ja kiderakenteeseen.

Rakenneperheenä voidaan erottaa erilaisia piidioksidien (silikaattien) ryhmiä: kehys- tai verkosilikaatit (framework silicates), joissa SiO4 tetraedrit muodostavat 3D-verkoston (esim. kvartsi ja felspaartit); yksittäiset tetraedrit (nesosilikaatit, esim. oliiviini); yksinkertaiset ketjut (pyroksenejä kuvaavat yksittäiset ketjut); kaksiketjutiset (amfibolit); sekä levy- tai kerrosrakenteiset silihaus. Muita mineraaliryhmiä ovat karbonaatit (CO3-yksiköt), sulfaatit (SO4), oksidit, sulfidit ja halidit.

Polymorfia tarkoittaa saman koostumuksen eri rakenteita (esim. kalsiitin ja aragonitin), mikä vaikuttaa tiheyteen, kovuuteen ja muihin ominaisuuksiin. Mineraalirakenteiden tuntemus on keskeistä mineralogian, geologian ja materiaalitieteen tutkimuksessa sekä niiden muodostumisen ja esiintymisolosuhteiden ymmärtämisessä. Rakenteiden tutkimuksessa käytetään muun muassa X-säteittä diffractionia, elektronimikroskopiaa ja neutronidiffuusiota.