Analysemethoden Mineralogie

Question 1

Was sind im Erz enthalten?

Answer 1

Erz = Erzmineral(e)+ Gangart

Erzminerale = Minerale von wirtschaftlichem Interesse

Gangart = Minerale, die den Wert des Erzes verringern => Verunreinigungen

Question 2

Was sind die Mineralklassen nach Nickel-Strunz?

Answer 2

1. Elemente
2. Sulfide und Sulfosalze
3. Halogenide
4. Oxide
5. Karbonate und Nitrate
6. Borate
7. Sulphate, Selenide, Telluride
8. Phosphate, Arsenate, Vanadate
9. Silikates und Germanate
10. Organische Minerale

Question 3

Was sind die Klassifizierungen unter die „9. Silikate und Germanate“ Gruppe nach Nickel-Strunz?

Answer 3

9.1 Nesosilikate/Inselsilikate
9.2 Sorosilikate/Gruppensilikate
9.3 Ringsilikate
9.4 Kettensilikate
9.5 Schichtsilikate
9.6 Gerüstsilikate
(9.7 Germanate)

Question 4

Was bedeutet Gliederung nach dem Anion?

Answer 4

Bedeutet Gliederung nach Nichtmetalle, z.B:
▪ Sulfidische Erze: Kupferkies (CuFeS2); Bleiglanz (PbS); Zinkblende (Zn S)
▪ Oxidische Erze: Chromit ((Fe, Mg)Cr2O4); Zinnstein (SnO2); Magnetit (Fe3O4)
▪ Silikatische Erze: Beryll (Al2Be3[Si6O18]); Spodumen LiAl[Si2O6]
▪….

Question 5

Was bedeutet Gliederung nach dem Metallkation?

Answer 5

Bedeutet Gliederung nach Metalle, z.B:
Zinkerze: Zinkblende (ZnS); Zinkspat (ZnCO3)…

Question 6

Was sind von wissenschaftlichem und wirtschaftlichem Interesse bzgl. Erze?

Answer 6

• Mineralogie des Erzes (→Erz-Minerale + Gang-Minerale)
• Chemische Zusammensetzung des Erzes (→Erzgehalt)
• Chemische Zusammensetzung der Erzminerale (→ z.B. Au in Sulfiden)

Question 7

Welche Aspekte von Erzen analysiert werden?

Answer 7

• Mineralogie + Gefüge
• Gesamtgesteinschemie
• (Erz-)mineralchemie

Question 8

Was sind die Analysemethoden, um die Mineralogie + Gefüge zu analysieren?

Answer 8

→ optisch (in Licht Spektrum)
- makroskopisch - mikroskopisch
→ mikroanalytisch
- z.B. Röntgendiffraktometrie (XRD/RDA)

Question 9

Was sind die Analysemethoden, um die Gesamt- und Mineralchemie zu analysieren?

Answer 9

→ mikroanalytisch
- Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA/XRF)
- Mikrosonden-Analytik (EMPA)
- Inductively-Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS)

Question 10

Was sind Arten von Makroskopische Optische Mineralbestimmung?

Answer 10

• Idiochromatische Farben (Eigenfarbe)
• Allochromatische Farben (Fremdfarbe)
• Strichfarbe:
  Minerale, die eine Eigenfarbe besitzen (Erzminerale) → farbige bzw. dunkle Strichfarbe
  Allochromatische Minerale → blasser, weißer Strich

Question 11

Wofür ist Polarisationsmikroskopie benutzt?

Answer 11

→Bestimmung von Mineralen
→Bestimmung von Gesteinen

Question 12

Welche Methode ist benutzt für die mikroskopische Optische Mineralbestimmung von Transluzente Minerale?

Answer 12

Durchlichtmikroskopie

Question 13

Welche Methode ist benutzt für die mikroskopische Optische Mineralbestimmung von Opake Minerale?

Answer 13

Auflichtmikroskopie

Question 14

Welche Eigenschaften der Minerale sind bei Durchlichtmikroskopie beachtet?

Answer 14

Optische Eigenschaften: Isotropie (kubische Minerale, Gläser), Anisotropie (nicht kubische Minerale), Farbe, Pleochroismus, Lichtbrechung (Relief/Chagrin), Doppelbrechung (Interferenzfarbe), Auslöschung

Morphologische Eigenschaften: Kornform, Spaltbarkeit, Zwillingsbildung, Einschlüsse, Umwandlungen

Question 15

Was ist die Funktionsweise der Polarisationsmikroskopie?

Answer 15

Polarisationsmikroskope und viele Methoden der Spektroskopie setzen Polarisatoren ein, um den Einfluss der Probe auf die Polarisation des Lichts zu untersuchen. Erstmal gibt es einen Polarisator um den Licht zu polarisieren und dann einen beim Analysator, der gegenüber dem ersten um 90° gedreht ist. Daher erscheint das Bild schwarz. Befindet sich auf dem Objekttisch zwischen den beiden Polarisationsfiltern eine Probe, so können sich die optischen Bedingungen ändern. Dieses Prinzip wird besonders zur Untersuchung optisch anisotroper (doppelbrechender) Objekte eingesetzt, aber auch isotroper, da sie andere Einwirkungen haben. Durch die Änderung der Polarisationsebene kommt es nicht mehr zur vollständigen Auslöschung – ein Teil des Lichtes dringt durch den Analysator und entsprechende Strukturen werden sichtbar. Auch ist es möglich die Inferenzenfarben zu beobachten.

Question 16

Was ist der Unterschied zwischen Farbe & Pleochroismus bei der Durchlichtmikroskopie?

Answer 16

Farbe = Absorption unabhängig von der Gitterausrichtung zum einfallenden Licht
Plechroismus = Absorption abhängig von der Gitterausrichtung zum einfallenden Licht

Question 17

Was bedeutet Spaltbarkeit?

Answer 17

Als Spaltbarkeit wird bei Mineralien und Kristallen die Tendenz bezeichnet, an bestimmten parallelen Ebenen im Kristallgitter zu brechen.

Question 18

Welche Eigenschafter der Minerale sind bei Auflichtmikroskopie betrachtet?

Answer 18

• Reflexionsvermögen
• Farbe des Minerals
• Korngröße und –form
• Verwachungsart
• Einschlüsse

Question 19

Welche Art von Strahlung ist Röntgenstrahlung?

Answer 19

X-ray

Question 20

Röntgendiffraktometrie Definiton.

Answer 20

Wichtigste, konventionelle Methode zur Bestimmung der qualitativen (und quantitativen) Zusammensetzung
von kristallinen Substanzen (→Minerale und Mineralgemenge)

Question 21

Beschreibung der qualitative Röntgendiffraktometrie.

Answer 21

Identifizierung aller in einer Probe vorhandenen kristallinen Substanzen aber: je nach Zusammensetzung (Vorhandensein von u.a. Mikroklin) ist ein prozentualer Mindestanteil einer Substanz notwendig (~5 wt%)

Question 22

Beschreibung der quantitative Röntgendiffraktometrie.

Answer 22

Bestimmung der Volumenanteile einzelner Mineralphasen aber: Datenblätter mit quantifizierten Messwerten müssen zum Abgleich vorliegen; Substanzen müssen im wt%-Bereich vorliegen

Question 23

Welche Art von Festkörper wird für Röntgendiffraktometrie (XRD) benötigt?

Answer 23

kristalliner Festkörper

Question 24

Welches Prinzip nutzt Röntgendiffraktometrie?

Answer 24

• jede kristalline Substanz besitzt ein charakteristisches Atomgitter
• die Abstände der Netzebenen der Substanzen sind je nach Substanz anders
• Beugung von Röntgenstrahlen an Netzebenen in Kristallen
• Braggsche Gleichung: nλ = 2 d sin θ wird benutzt, um den Abstand d zu finden
• die Ergebnisse können mit Röntgendiffraktogramme für Substanzen verglichen werden

Question 25

Wie unterscheiden sich die Röntgendiffraktogramme verschiedener Substanzen?

Answer 25

• Anzahl der Peaks: je höher symmetrisch eine Substanz ist, desto weniger Reflexe erscheinen im Beugungsbild
• Lage der Peaks: Der Beugungswinkel 2θ ist von der Wellenlänge der verwendeten Röntgenstrahlung abhängig und wird durch die Größe und Symmetrie der Elementarzelle bestimmt
• Intensität der peaks: wird durch die Art und durch die Anordnung der Atome im Kristall bedingt
• Breite und Linienform der einzelnen Peaks: hängt von den Messbedingungen, den Proben-eigenschaften (wie z.B. Korngröße) und Kristallisationszustand ab

Question 26

Wie geht die Probenpräparation für Röntgendiffraktometrie?

Answer 26

Probe: aufmahlen → analysenfeines Pulver
Falsche Probenpräparation kann systematische Fehler zur Folge haben
Darauf achten, dass
- Probenhöhe stimmt
- manche Kristalle eine bevorzugte Richtung aufweisen
- Korngröße des Pulvers stimmig ist

Question 27

Falsche Probenhöhe führt zu was bzgl. Röntgendiffraktometrie?

Answer 27

→ Verschiebung der 2-Theta-Lagen der Peaks
→ Veränderung der Intensitäten der Peaks

Question 28

Falsche Korngröße führt zu was bzgl. Röntgendiffraktometrie?

Answer 28

optimale Kristallgröße 5-10 μm
→ Absorptionseffekten
→ Bevorzugte Orientierung
→ Inhomogenität

Question 29

Was ist Computertomographie?

Answer 29

• Multi-methodische Analytik
• Integration der gesammelten Gesteinsinformationen zur Auswertung von CT Scans für eine 3D-Darstellung
  der Probe
• CT nutzt Röntgenstrahlung zur dreidimensionalen Darstellung von Objekten:
  • Absorption v.a. abhängig von Materialdichte
  • Reale Abbildung der gesamten Probe durch die Rekonstruktion von 2D-Tomographien
  • Textur und Struktur in 3D
  • Volumetrische Phasenanteile
• Mineralogie ist zuvor mit anderer Analytik zu bestimmen!