Department of Geosciences
Department of Geosciences
Uni Basel

WAS IST DIE MINERALOGIE?


Glimmer

Mineralogie:

Die Materialkunde der natürlich gebildeten, meist kristallinen Festkörper (Minerale, Gesteine), umfasst aber auch Technische Materialien ( Gläser, Werkstoffe) und, wegen der Wechselwirkungen dieser Materialien mit ihrer Umgebung, auch Wässer und Gase. Je nach Schwerpunkte ist die Mineralogie ein Teil der Erdwissenschaften (Umweltmineralogie, Geochemie, Angewandte Mineralogie) oder der Chemie (Grundlagen, Kristallographie, Werkstoffe).

Historisch gesehen entstand die Mineralogie im Grenzgebiet zwischen Bergbau, Chemie und Physik. Dabei ging es in erster Linie um die Beurteilung, Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen. Entscheidende Wandlungen erfuhr die Mineralogie durch die Weiterentwicklung analytischer Methoden zur Untersuchung von Gleichgewichten zwischen Festkörpern, Schmelzen und Lösungen. Dadurch erweiterte sich das Fach zur globalen Wissenschaft der Bildung und Entwicklung von Gesteinen und der Verteilung der chemischen Elemente im System Erde. Heute ist das Fach Mineralogie eine stofforientierte Wissenschaft, die sich mit dem atomaren Aufbau, den physikalischen und chemischen Eigenschaften und den Bildungsbedingungen, vorwiegend von Festkörpern befasst. Im Vordergrund stehen dabei prozessorientierte Fragestellungen aus dem Bereich der Geowissenschaften und der Werkstoffkunde. Die Mineralogie ist eng mit anderen Naturwissenschaften verknüpft, insbesondere mit Geologie, Geophysik, Chemie (z.B. Festkörperchemie, Analytik, Physikalische Chemie), Physik (z.B. Kernphysik, Festkörperphysik, Metallphysik, Oberflächenphysik, Magnetismus, Optik) und Materialwissenschaften. Beziehungen bestehen ferner zur Biologie und Medizin (über die Erforschung von Kristallstrukturen biologischer Objekte und Untersuchungen von mineralischen Schadstoffträgern), Astronomie und extraterrestrischen Physik, zur chemischen Verfahrenstechnik, zum Bergbau und Hüttenwesen, zur Datenverarbeitung und schließlich auch zur Archäologie (über die Untersuchung von Artefakten).

Fachrichtungen der Mineralogie

  • Kristallographie: Erforschung des atomaren Aubaues sowie der Eigenschaften von Kristallen.

  • Gemmologie: Bestimmung der Echtheit und der Herkunft von Schmucksteinen.

  • Spezielle Mineralogie: Beschreibung, Kennzeichnung und systematische Einordnung der Mineralarten undihrer Varietäten sowie Erarbeitung von Aussagen zur Entstehung, Umbildung, Stabilität und Vorkommen von Mineralen;

  • Petrologie: Untersuchung des Vorkommens, der Zusammensetzung, des Gefüges und der Eigenschaften von Gesteinen im Hinblick auf deren Entstehungsgeschichte und Bildungsbedingungen. Die Petrologie ist der "klassische" Teil der Mineralogie und stark mit der Geologie verknüpft. Durch das Studium der natürlichen Vorkommen und Prozesse lernen wir die Grundlagen welche für alle Anwendungsbereiche von grösster Bedeutung sind. Untersuchungen an natürlichen Mineralien sind wesentliche Innovationsträger für die Materialforschung (z.B. die Studien von Materialien für die lanzeitlagerung radioaktiver Abfälle)

  • Geochemie: Modellierung der Entwicklungsgeschichte des Systems Erde. Transportmechanismen (z.B. Diffusionsprozesse) , Untersuchung der Verteilung und Fraktionierung von Spurenelementen und Isotopensignaturen, sowohl experimentell als auch durch thermodynamische Berechnungen. Die Geochemie umfasst auch die analytischen Techniken die zur Untersuchung von Festkörpern, Wässern und Gasen notwendig sind. Ein neuerer Zweig der Geochemie ist die Oberflächengeochemie: Die Erforschung des Verhaltens kristalliner Materie und der Grenzflächenprozesse bis in den atomaren Bereich unter hydrosphärischen Bedingungen (z.B. Auflösung, Wachstum, Korrosion, Verwitterung und Adsorption).

  • Umwelt-Geochemie: Entwicklung von Verfahren zur Identifikation von Quellen und Verursachern von Schadstoffemissionen in Luft und Wasser durch die Bestimmung charakteristischer, herkunftsabhängiger Spurenelement- und Isotopensignaturen. Untersucht werden anorganische und organische Stoffe in Trinkwasser, Abwasser, Böden, Gewässersedimenten, mineralischen Baustoffen, industriellen Nebenprodukten und Reststoffen sowie in Luftproben. Von besonderem Interesse ist ihre Herkunft (natürlich oder anthropogen), ihre Struktur , ihre Umwandlungsprodukte und ihre Umweltbeeinflussung (Schadstoffspeziation).

  • Kosmochemie: Untersuchungen an extraterrestrischem Material (z.B. Meteoriten und Mondproben) im Hinblick auf die Entstehung des Sonnensystems;

  • Lagerstättenkunde: Aufsuchen (Prospektion) und Untersuchung von Lagerstätten nutzbarer metallischer und nichtmetallischer Rohstoffe mit dem Ziel, deren Zusammensetzung und Entstehung zu ermitteln;

  • Technische Mineralogie: Entwicklung neuer und Verbesserung bekannter Werkstoffe (Natürliche und synthetische Baustoffe, Metalle, Keramiken, Halbleiter- und High-tech-Materialien). Synthese und Analyse anorganischer (und organischer) Kristalle hoher Güte und Reinheit zu wissenschaftlichen und technischen Zwecken

  • Archäometrie und Denkmalpflege: Untersuchung von kulturhistorischen und archäologischen Objekten; Ausarbeitung von Maßnahmen zur Konservierung;

  • Biomineralogie: Untersuchung von Kristallstrukturen biologischer oder medizinischer Objekte;

Was muss ein Mineraloge können?

Die Vielfalt der mineralogischen Fragestellungen erfordert ein breites Grundlagenwissen. Neben guten Kenntnissen in Chemie, Physik und Mathematik müssen sich Mineralogen vor allem Kenntnisse in physikalisch-chemischen Untersuchungsmethoden von Feststoffen aneignen, um geowissenschaftliche Probleme mit dem gesamten Arsenal moderner Analysenmethoden lösen zu können.

Arbeitsfelder von Industriemineralogen, nach einer Studie der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft (2000)