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Lexikon der Geowissenschaften: Mineral

Mineral, stofflich homogener Grundbestandteil der Erde, des Mondes, der Meteoriten und aller übrigen Himmelskörper. Die meisten Minerale sind Festkörper und anorganischer Natur. Sie können wie Gold, Kupfer, Schwefel oder Diamant aus den Elementen selbst, überwiegend aber aus Verbindungen bestehen. Die Minerale der festen Erdkruste bestehen zu mehr als 90% aus Silicaten. Verglichen mit der Anzahl der Tier- und Pflanzenarten ist ihre Zahl gering, bisher sind ca. 3500 exakt definierte Mineralarten bekannt. Im vorwiegend älteren mineralogischen Schrifttum findet sich allerdings ein Vielfaches an Synonyma, Varietäten (Mineralvarietät) sowie an irreführenden, überflüssigen oder auch falschen Bezeichnungen.

Charakteristisches Merkmal der Minerale ist, daß sie als natürlich entstandene chemische Verbindungen nur sehr selten in reinem Zustand auftreten. Fast stets handelt es sich um Mischkristalle. Elemente, die sich in ihren Radien weitgehend ähnlich sind und sich auch in ihrem chemischen Verhalten nahestehen, vertreten sich in den Mineralien gegenseitig. Da bei dem physikochemischen Prozeß der Minerale in der Natur alle Elemente zur Verfügung stehen, kann sich eine Reinverbindung praktisch nicht bilden. Die für die Minerale angegebenen chemischen Formeln sind daher fast immer idealisiert. Die Namen der Minerale sind überwiegend der griechischen oder der lateinischen Sprache entliehen und führen häufig die Endsilbe "it" oder "lith" (von griech. lithos = Stein). Die Bezeichnung Mineral selbst geht auf das mittellateinische Wort mineralis = "zum Bergwerk gehörig" zurück. Die meisten Minerale sind kristallisiert, nur wenige wie Quecksilber liegen in flüssiger Form vor oder sind amorph wie Lechatelierit (natürliches Kieselglas) oder Opal. Minerale können auch künstlich hergestellt werden. Diese künstliche Herstellung dient in erster Linie der Erforschung der Bildungsbedingungen der Minerale und der Erzeugung von Einkristallen und von polykristallinen Aggregaten für technische Zwecke (Mineralsynthese, Hydrothermalsynthese, Hochdrucksynthese).

Die gesamte Menschheitsgeschichte ist mit Mineralen eng verknüpft, sei es für Schmuck und Amulette, für die Herstellung von Waffen oder in der Töpferei. Bis zur Gewinnung der Metalle bleiben die Gesteine und Minerale das bevorzugte Material für Werkzeuge. Quarz, Obsidian und Flint waren außerdem Rohstoff für Waffen. Die Entwicklung des Urmenschen zum Homo habilis und schließlich zum Homo sapiens ist ohne Mineralogie nicht denkbar. Erst der sinnvolle Einsatz der Minerale und Rohstoffe (mineralische Rohstoffe) ermöglichte die moderne Industrie und Technologie. Autobahnen, Hochhäuser, Kernkraftwerke, Raumfahrt und Mondlandung sind eng verknüpft mit der Entwicklung der Mineralogie. So umfaßt die Geschichte der Mineralogie einen Zeitraum von mehr als zwei Mio. Jahren, vom Material der Werkzeugbauer der Oldowayschlucht bis zum Kernenergierohstoff, und so ist der Standort der Mineralogie, die schon in ihren Ursprüngen eng mit den ersten technischen Entwicklungen der Menschheit verbunden war, heute und in ihrer Zukunft der einer technisch angewandten Wissenschaft und eines äußerst dynamischen Forschungsgebietes.

Etwa 1000 v.Chr. gelang es erstmals, elementares Eisen aus seinen Erzen zu gewinnen. Die Herstellung von Bronze aus Kupfer und Zinn war schon wesentlich früher bekannt (in der Bronzezeit 1800-750 v.Chr.). Erste schriftliche Erwähnung finden Erzminerale bei Thales von Milet um 580 v.Chr. Aristoteles (384-322 v.Chr.) verfaßte ein Buch der Steine, Theophrastos (371-287 v.Chr.) beschrieb Bleiweiß, Glas und das Färben von Mineralen in der Kunst, und Archimedes (287-212 v.Chr.) entdeckte grundlegende physikalische Eigenschaften der Minerale. Um 130 v.Chr. beschreibt Agantharchides die für die Hüttentechnik bedeutsame Trennung von Blei- und Silbererzen. Nach der "Historia Naturalis" von Plinius dem Älteren (23-79) erschienen eine erste, 700 Spezies umfassende Mineralsystematik von Avicenna (980-1037) und die "Mineralogie in 5 Bänden" von Albertus Magnus (1193-1280). Großen Einfluß hatte dann die Bergbaupraxis in Sachsen, Ungarn, Böhmen, Thüringen und Galizien auf die Entdeckung neuer Minerale und die zum großen Teil heute noch gültige Nomenklatur der Erzminerale. Georg Agricola (1494-1555) legte in zahlreichen Schriften Bergbaukunde und Hüttenwesen dar und wurde damit zum eigentlichen Begründer der Mineralogie als Wissenschaft. Erstmals werden die diagnostischen Kennzeichen der Minerale, Farbe, Härte, Glanz u.a. ausführlich beschrieben und auch bereits die genetischen Probleme der Erzlagerstätten angedeutet. Libavius (1560-1616) gelang erstmals die Bestimmung von Salzen mit Hilfe der Kristallformen, und Snellius (1591-1626) entdeckte das für die Kristalloptik grundlegende Brechungsgesetz.

Mit dem Beginn der neuzeitlichen Chemie und Physik begann für die Mineralogie, die sich bisher nur mit äußeren Erkennungsmerkmalen, dem Vorkommen und der Verwertbarkeit von Mineralen und Gesteinen beschäftigt hatte, eine völlig neue Epoche. Abraham Gottlob Werner (1749-1817) stellte ein neues System auf, das die chemische Zusammensetzung der Minerale zur Grundlage hatte. Gesteine und Fossilien wurden jetzt getrennt von den stofflich als einheitlich erkannten Mineralen behandelt. Zu der Erkenntnis der Beziehungen zwischen den Formen der Kristalle und ihrer chemischen Zusammensetzung kam nach Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) der klassische Versuch des Nobelpreisträgers Max von Laue im Jahre 1912, in dem zum ersten Male das Verhalten von polychromatischem Röntgenlicht beim Durchtreten kristallisierter Materie untersucht wurde. Die hierbei auftretenden Röntgeninterferenzen ermöglichen es, die innere Struktur der Kristalle zu erkennen und bilden heute die Grundlage der Diagnostizierung von Mineralen und Werkstoffen (zerstörungsfreie Materialprüfungsverfahren). Im Jahr 1896 beobachtete Becquerel als erster die radioaktive Strahlung an Uranverbindungen, und 1899 fanden Marie und Pierre Curie in der Pechblende von Joachimsthal das Element Radium. Die sich hieraus entwickelnde Kernphysik lieferte die Grundlagen zu den modernen Altersbestimmungsmethoden von Mineralen und Gesteinen. An die Stelle der früheren formalen Mineralbeschreibungen sind heute die kristallstrukturell exakten Definitionen mineralischer Stoffe getreten. [GST]

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