Hoofstuk 30 tot 35

Toegepaste mineralogie

Inleiding tot toegepaste mineralogie

Praktiese toepassing van mineralogiese kennis

Mineralogie – groot ekonomiese belang Gemologie (Hfs 31),

mineraalprospektering, mineraalekstraksie, chemiese aanlegte, sementindustrie (Hfs 32), medisyne & omgewingsmineralogie (Hfs 33)

Groeiende veld met groterwordende behoeftes – nuwe takke van toegepaste mineralogie ontwikkel

Onvervangbaar in geologie en petrologie

Hoofstuk 30Metaalryke

mineraalafsettings Prospekteringsmineralogie Ekonomies belangrike minerale Geologiese ligging van

metaalafsettings Konvergerende grense Divergerende grense Prekambriese skild Sedimentêre komme

Hoofstuk 30 Prospekteringsmineralog

ie Voorkoms en identifikasie van mineraalafsettings, bepaal mineralogiese samestelling om te klassifiseer en ontginbaarheid te bepaal

Tradisioneel vertrou op visuele identifikasie in veld en monsterversameling vir laboratoriumondersoeke Mineralogiese eienskappe primêre kriteria vir

prospektering Huidiglik meer gesofistikeerde analitiese

tegnieke Mineralogie kennis geintegreer met geochemie,

petrologie en strukturele geologie Mineralogiese prosepektering gedeeltelik vervang met

‘remote sensing’ tegnieke Gebruik elektromagnetiese spektrum gereflekteer vanaf

verskillende tipes minerale op aardoppervlak Ruimtelike verspreiding van mineraaltipes geidentifiseer op groot

skaal Veral nuttig in yster en goudafsettings

Hoofstuk 30Ekonomies belangrike

minerale Tabel 30.1 en 30.2 Metaalryke minerale (Hoofstuk 30)

Ferriese metale: Fe, Mn, Ni, Cr, Si, Mo, Co, W Nie-ferriese basismetale: Cu, Zn, Pb, Sn, Hg Nie-ferriese ligte metale: Al, Mg, Ti, Be Edelmetale: Au, Pt, Ir, Ag

Edelstene (Hoofstuk 31) Diamant Gekleurde edelstene: Korund, beril, toermalyn, topaas

Sementminerale (Hoofstuk 32) Kalsiet, klei, gips

Hoofstuk 30Metaalafsettings

Baie metaalafsettings is verwant aan onlangse plaattektoniese aktiwiteite

Konvergerende grense Smelt van sedimente wat subduksie

ondergaan langs kontinentale plaat produseer vulkanisme en batolitiese intrusies

Stollingsaktiwiteite dryf hidrotermale prosesse

Co en Mo, Hg Divergerende grense

Grootste magma ekstrusies Seewater dring seevloer binne, verhit,

reageer met basalt en word suur Suur water los Cu, Pb, Zn, Co, Mn op

as spoorelemente uit die basalt, vervoer dit en konsentreer metale as sulfiedes en oksiedes wanneer in kontak kom met koue seewater (VMS afsettings)

Hoofstuk 30Metaalafsettings (verv)

Prekambriese skilde Primêre afsettings van Cr, Ni, Pt baie

ouer Ortogneisse en mafiese tot

ultramafiese vulkaniese (groensteengordels) kom voor op hierdie plate

Komatiiete: ultramafiese, baie hoë T magma vanaf groot dieptes

Goudare in kontak met komatiiete en omringende graniet - Witwatersrand (placer afkomstig vanaf bogenoemde)

Gelaagde chromiet – Bosveld Kompleks: Cr, Pt, Cr-magnetiet, V

Sedimentêre komme BIFs: Algoma-tipe en Superior-tipe Algoma: submariene warm fonteine

stel Fe-ryke hirdotermal oplossings vry in sedimentêre komme afgewissel met Si-ryke lae

Superior-tipe: geen vulkanisme geassosieer met kalksteen, vorm by vlakwater kusomgewings, Fe en Si lae afwisselend vanaf diep oseaan tot kus deur inkomende strome

Hoofstuk 30Metaalafsettings

Hoofstuk 31Edelstene

Inleiding Instrumente gebruik deur gemoloë Belangrike edelstene Edelsteenverbeterings Kristalsintese

Hoofstuk 31Inleiding

Def: minerale met hoë waarde in skoonheid, duursaamheid en skaarsheid

Meeste edelstene meer 3000 keer die waarde as dieselfde massa van goud

Baie edelstene kunsmatig geproduseer vir ‘n fraksie van die prys

Edelstene meeste permanet, MAAR: sommige gekleurde weergawes kan kleur verloor a.g.v. blootstelling aan sonlig of hitte

Klein wêreldwye produksie in kg, maar jaarlikse waarde gelyk aan die van sementproduksie

Hoofstuk 31Gemologie instrumente

Soortgelyk aan mineralogiese instrumente – maar moet nie-destruktief wees

Energie dispersiewe X-straal fluoressensie op edelsteenoppervlakke

NB – binokulêre gemologiese mikroskoop Donker / ligveldverligting om insluitsels,

groeiverskynsels, behandeling en sintese te ondersoek

Gem refraktometer, spektroskoop, polariskoop

Hoofstuk 31Belangrike edelstene

Diamante – bomantel, kimberliete Smarag – hidrotermale stelsels Robyn, saffier – hoë T omgewings: alkaliryke

magmas en aluminium-ryke metamorfe gesteentes

Akwamaryn, topaas, toermalyn - pegmatiete

Hoofstuk 31Edelsteen ‘verbeterings’

Verbeter voorkoms deur: Sny – algemeen aanvaar Verhitting om kleur te verbeter –

veroorsaak dikwels skade en dikwels nie-permanent

Vul krake – kan af verweer, nie baie duursaam

Verkleuring (dying) – nie stabiel, deurdring nie die totale kristal

Radiasie om kleur te gee – ook dikwels nie-permanent

Hoofstuk 31Kristalsintese

Groot mark vir sintetiese edelstene, ook vir industriële gebruik

Verskillende metodes Poeier-vlam-fusion (Powder flame

fusion): robyn en saffier Czochralski smelt groei: robyne vir

lasers, silikon kristalle, granate Stroom-groei (Flux growth): smarag Hidrotermale groei: kwarts Ultra-hoë druk: diamant

Chapter 32Sement minerale

Inhoud Belangrikheid van sement Sommige eienskappe van nie-

hidrouliese sement Portland sement Sekere probleme met beton

Chapter 32Belangrikheid van

sement Beton word mees algemeen gebruik as

strukturele material in vandag se wêreld 1 billoen ton Portland sement omgesit in

11.5 billoen ton beton 5 x meer as staalverbruik

Veel sterker as staal, maar verkies a.g.v.: Weerstand tot water Kan gevorm word in baie vorms en groottes

Goedkoopste en mees beskikbare boumateriaal

Beton: sement + aggregaat (sand, gruis en/of vergruisde gesteentes)

Chapter 32Tipes sement

Nie-hidrouliese sement Verhard deur verkalking; nie

weerstandbiedend tot water Minerale: Gips vanaf anhidriet; kalsiet

vanaf kalk Hidrouliese sement

Verhard deur reaksie met water; water weerstandbiedend

Portland sement: Ca-silikate en Ca-karbonate, met Al- en Fe-oksiede

Chapter 32Betonprobleme

Sulfaataanval Sulfaat in grond, seewater, suurreën Kraak, toename in deurdringbaarheid, verlaging in

sterkte Hoofsaaklik as gips form uit reaksie van sulfaat en

sementminerale en ‘n toename in volume veroorsaak Alkali-silika reaksie

Silikaryke minerale: opaal, mikrokristallyne kwarts, vervormde kwarts is oop vir die reaksie met alkali ione in die openingse van sement: verwoes sement en verhoog die deurdringbaarheid, opswelling kom voor

Korrosie Staal balke korrodeer as oplossing beton binnedring;

korrosieprodukte het hoë volume – veroorsaak krake rondom die staal

Hoofstuk 33Minerale en menslike

gesondheid Mineraalagtige materiaal in menslike

liggaam Apatiet en ander fosfaatminerale

Meestal as belangrike deel van bene en tande

Kom ook voor as abnormale groei as nier-, urien- en galstene; gewasse; in longe, kliere, hart en are

Kalsiet, aragoniet en vateriet Konstruktiewe deel van tande Abnormale groei in kliere, gewasse, niere

en longe Magnetiet, hematiet, goethiet,

lepidokrokiet Urienblase

Ook oksalate, urate en ander organiese verbindings

Hoofstuk 33Minerale en menslike

gesondheid Minerale in voeding

Haliet – algemene mineraal bewustelik ingeneem deur mense

Ook bariet – vulsel in sjokolade Kaoliniet – in roomys – stabiliseer as smelt

Hoofstuk 33Minerale en menslike

gesondheid Minerale in voeding (vervolg)

Anorganiese verbindings bekend in mark as ‘minerale’ – belangrik as voedingsbyvoegings saam met vitamiene

Makrominerale: Ca, Cl, Mg, P, K, Na, S – benodig in groot hoeveelhede

Mikrominerale: Cr, Co, F, Fe, Mn, Mo, Zn – benodig in spoorhoeveelhede

Meestal afkomstig vanaf ‘ware minerale’

Tekort sowel as oormaat van hierdie ‘minerale’ kan ernstige gesondheidseffekte hê

Hoofstuk 33Minerale en menslike

gesondheid Minerale as gesondheidsrisikos Baie minerale gedokumenteer as oorsaak

van asemhalingsiektes: Riebeckiet – mesothelioma Gruneriet, aktinoliet, antofilliet, tremoliet en

chrisotiel – asbestose Kwarts – silikose Steenkool - emfiseem (pneumoconiosis)

Chemiese kontaminasie deur mynbou Atmosfeer, water (grond en oppervlak)

Hoofstuk 34Minerale in die

sonnestelsel Huidige teorie vir heelal se vorming: ‘Big

Bang’ produseer elemente: Eerstens ligte elemente: He en H Tydens afkoeling sal digter materiaal

kondenseer en verval - kernfusie: tot Fe en Ni in periodieke tabel

Sterre ontploffings – supernovae: swaarder elemente

Meteoriete NB inligting oor mineralogie in ruimte Verskillende tipes: chondriete, achondriete,

yster en ‘stony iron’ meteoriete Baie unieke meteorietminerale, maar ook

minerale algemeen op aarde

Hoofstuk 35Mineraalsamestelling van

die aarde Kors

Heterogeneen: Sedimentêre en stollingsgesteentes; oseaan en kontinentale kors

Veldspate, piroksene, kwarts, olivien, amfibole, mikas > 80% van kors

Mantel Homogeen Olivien, enstatiet, Cr-diopsied en augiet,

spinel, amfibole, Ti-flogopiet, granaat, plagioklaas, apatiet, diamante, chromiet

Kern Swaar elemente