Die Mineralogie - Kleiner Exkurs in die Geschichte

Die Wissenschaft von den Mineralien - die Mineralogie - ist eine noch recht junge Wissenschaft obwohl die Mineralien zu den ältesten Stoffen gehören, die der Mensch von Anfang an nutzte.
Heute werden weit über hundert Mineralien zu den verschiedensten Erzeugnissen verarbeitet, während man im Neolithikum - der Jungsteinzeit - nur etwa zehn verschiedene Mineralien verwendete.
Seit dem Paläolithikum - der Altsteinzeit - wurden harte Mineralstoffe wie Obsidian und Feuerstein zur Herstellung von Jagdgeräten genutzt; aus 'Blutstein', wie der Hämatit auch genannt wird und aus 'Braunstein', dem Pyrolusit, gewann man Farbstoffe für die Höhlenmalerei.
Der Mensch wird in der Jungsteinzeit sesshaft und mit dem Aufkommen des Ackerbaus werden neue Mineralien ihrem Nutzen zugeführt. Schmucksteine werden begehrte Tauschobjekte; der Handel entwickelt sich allmählich. Man beginnt Keramiken herzustellen und einige Zeit später tauchen die ersten Metalle: - Gold, Silber und Kupfer - auf. Ein gewaltiger Aufschwung des Fernhandels läßt sich auf die Entdeckung der Bronze zurückführen, die sich durch Legieren (Mischen) von Kupfer und Zinn als wesentlich härterer Werkstoff herstellen lässt.

Ägypten ist das älteste und größte Bergbauland im Mittelmeeraum. Arbeiter sind bereits auf einigen altägyptischen Felsbildern dargestellt, die Edelmetalle und Malachit abwiegen sowie Erze schmelzen und Edelsteine schleifen.
Im 13 Jhd. v. Chr. erlangte schließlich das hethitische Reich dank eiserner Waffen, die denen aus Bronze deutlich überlegen waren, eine gewisse Vormachtstellung gegenüber seinen Nachbarn. Daraufhin verstärkten die Ägypter ihre Bemühungen bei der Suche und Ausbeutung dieses kriegswichtigen Materials. Gleichzeitig rüsten die Ägypter Expeditionen in ferne Länder aus, um in den Besitz wertvoller Rohstoffe zu gelangen.
Verschiedene Anwendungen von Mineralien in der Medizin sind im Papyrus von Ebers aufgeführt.

Das erste Buch über Mineralogie wurde, wie auf so vielen anderen Wissensgebieten auch, im klassischen Griechenland geschrieben. Der Verfasser des Buches "Über die Steine" ist Theophrast (372 - 287 v. Chr.). Der Römer Plinius der Ältere (23 - 79 n. Chr.) publiziert in seiner Enzyklopädie unter anderem ein Buch über Mineralogie, das das gesamte Wissen seiner Zeit zusammenfasst.
Beide Werke, die den Mineralien z.T. m a g i s c h e Kräfte zusprechen, haben rein beschreibenden Charakter.

Bei den Römern gibt es bereits einen Spezialisten besonderer Art, den sog. 'Prospektor'. Auf der Suche nach Mineralvorkommen begleitet er die Legionen auf ihren Eroberungszügen. Zahllose Bergwerke, die damals im westlichen Europa angelegt wurden, geben Zeugnis vom Erfolg jener Männer. Die Römer versuchen als erste, die Entstehung der Mineralien zu erklären. Da sie Erzadern meist erst entdeckten, nachdem sie die Wälder abgebrannt hatten, glaubten sie, daß die Hitze des Feuers die Gesteine zum Schmelzen bringe. Dadurch entstünden Flüsse aus geschmolzenem Metall, die in Erdspalten versickerten und beim Erkalten zu Erzadern erstarrten.

Im frühen Mittelalter kommt es überall, mit Ausnahme der arabischen Welt, zu einem Stillstand im Bergbau, teilweise sogar zu einem Rückschritt. Nur wenige Bergwerke, wie das von Almaden in Spanien, werden weiterhin betrieben.
Durch die Schriften von Avincenna (980 - 1037) bleiben die Kenntnisse der Antike vor allem in der arabischen Welt erhalten.
1530 veröffentlichte Agricola ,,Bermannus sive de re metallica", ein Gespräch von drei Personen über Bergbau und Minerale bei einer Wanderung durch Joachimsthal. Sein Hauptwerk ,,De re metallica", die 12 Bücher vom Berg- und Hüttenwesen, erschien erst 1556 und enthält die berühmten und oft kopierten Holzschnitte zur im Bergbau, Aufbereitung und Verhüttung eingesetzten Technik.

Im 17. Jhd. werden in der Mineralogie bei Forschungen zum äußeren Aufbau der Kristalle wesentliche Fortschritte erzielt. Eine Entdeckung folgt der anderen.
1669 beobachtet Nils Steno, dass die Winkel zwischen gleichartigen Kristallflächen unabhängig von ihrer Ausbildung gleich sind.
Im selben Jahr entdeckt Bartolinus am Calcit (Doppelspat) das Phänomen der Doppelbrechung.
1784 erklärt Rene Just Hauy, dass sich die Kristalle aus winzigkleinen, gleichartigen Bausteinen zusammensetzen, die er Moleküle nennt.
1809 entwickelt Wollaston das Reflexionsgoniometer, mit dem die Winkel viel genauer als bisher gemessen werden können. Zur gleichen Zeit studiert Berzelius die chemische Zusammensetzung der Mineralien und nimmt eine Einteilung anhand chemischer Kriterien vor.

Anfang des 19 Jhs. beginnt man mit der systematischen Untersuchung der optischen Eigenschaften der Mineralien.
Cordier bestimmt 1815 die Brechungsindizes (Brechungszahlen) verschiedener Mineralien, indem er sie in Flüssigkeiten taucht, deren Brechungsindex (Brechungszahl) bekannt ist.
Als bahnbrechend für die Mineralogie erweist sich das erste Polarisationsmikroskop, das Nicol 1828 baut.
Um Kristalle unter dem Mikroskop aus allen möglichen Blickrichtungen betrachten zu können, entwickelte Fedorow den Universaldrehtisch.

Die Entdeckung der Röntgenstrahlen fällt ins 20 Jhd.
Im Jahr 1912 zeigt Max von Laue, dass Röntgenstrahlen beim Durchgang durch Kristalle gebeugt werden. Damit beweist er, daß die Atome in den Kristallen in regelmäßigen Gittern angeordnet sind. Bereits 1914 veröffentlicht Bragg eine genaue Beschreibung verschiedener Kristallgitter.

Mitte des 20 Jhs. gelingt es mit Hilfe neuer Analysemethoden, auch sehr kleine Probenmengen rasch auf ihre chemische Zusammensetzung hin zu untersuchen. Hunderte von neuen Mineralien werden auf diese Weise entdeckt.

So ist die Mineralogie heute - nicht zuletzt auch durch die Fortschritte der älteren Fachdisziplinen Physik und Chemie - zu einer exakten Naturwissenschaft geworden.

Diese Abhandlung wurde ohne Gewähr (Garantie) auf Vollständigkeit verfasst.

Die Fotos zeigen einen "Querschnitt" durch das Reich der Minerale!

Copyright (alle Fotos und Texte) Peter McSchuerf

Gruß Peter 

Ich greife mal etwas davon aus diesem Geschichts-Exkurs heraus ..

ZitatIm selben Jahr entdeckt Bartolinus am Calcit (Doppelspat) das Phänomen der Doppelbrechung.

Die Wikinger und andere Seefahrer auf ihren Schiffen sollen bereits den "Sonnenstein" und damit die Doppelbrechung des Calcits als Navigationshilfe (Ermittlung des Sonnenstands) genutzt haben, .. noch lange vor  dem Kompass, wie wir ihn heute kennen. Eindeutige Beweise gibt es dafür noch nicht, d.h. es ist noch umstritten, aber Theorien dazu wurden von Forschern bereits überprüft und zwar mit erstaunlichen Ergebnissen. So könnte es gewesen sein. Ich bin jedenfalls davon überzeugt, dass die Wikinger damals schon sehr kreativ dachten und den Isländischen Doppelspat als Kompass nutzten.  

https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenstein_(Wikinger)

Zur Doppelbrechung das Wesentliche ..
Lichtstrahlen werden beim Übergang von einem Medium (zum Beispiel Luft) in ein anderes (zum Beispiel einen Kristall) gebrochen. Die Lichtbrechung ist um so stärker, je größer der Unterschied zwischen den beiden Medien ist. Ein Maß für die Stärke der Lichtbrechung ist der Brechungsindex, der mit n bezeichnet wird.

Ein durch einen Kalkspatkristall hindurchgehender Lichtstrahl wird in zwei Strahlen aufgespalten, die in senkrecht zueinander stehenden Ebenen schwingen. Der sogenannte ordentliche Strahl tritt bei senkrechtem Einfall geradlinig durch den Kristall hindurch, während der andere, der außerordentliche Strahl, abgelenkt wird.
Bei schrägem Einfall werden beide Strahlen, jedoch unterschiedlich stark, abgelenkt, der Brechungsindex ist also für die beiden Strahlen unterschiedlich. Diese Erscheinung nennt man Doppelbrechung.
Sie ist beim Kalkspat (Calcit) am deutlichsten, lässt sich jedoch unter dem Mikroskop auch bei allen anderen Mineralien, außer den kubischen und amorphen, feststellen.

Gruß Peter

Moin Peter,

vielen Dank für die herrlichen Bilder und den Informationen rund um Mineralien. 

Muss wahrlich auch ein schönes Hobby sein!

Gruß

Gabi

Hallo Gabi,

freut mich, dass Dir meine Ausführungen zum Thema gefallen haben.   Und ja, das ist schon ein tolles Hobby, da auch eine faszinierende Materie, die einen immer wieder in seinen Bann schlägt. Mit ein wenig Glück kann man eben auch noch heute auf Resthalden mit ein wenig Glück und wenig Muskelarbeit ein paar nette Belegstücke aber auch Besseres finden. In den 80er- und 90er-Jahren waren außerdem auch noch viele Steinbrüche offen; man bekam nach vorheriger Anmeldung auch meistens eine Genehmigung. Es lief dann meistens auch alles nach Plan. Auch auf den Glücksfaktor konnte man sich meist verlassen. Selbst an Orten, wo man insgesamt nur einmal hinkam, fand man bei den Aufschlüssen noch am gleichen Tag schöne oder interessante Mineralien. Alles nach vorheriger guter Planung natürlich. Wichtigstes "Werkzeug" bei der Vorarbeit sind die richtigen Bücher und sonstige Lektüre; aber oftmals auch historische Werke mit z.T. auch fast rätselhaft anmutenden Beschreibungen, die man oft nur noch in der Landesbibliothek sieht, weil eben auch noch nicht alles für Google-books u.ä. digital aufbereitet bzw. eingescannt wurde.  

Zum Thema "Kompass" und Wikinger muss man allerdings noch nachreichen, dass die Erkenntnis, dass sich Splitter von Magneteisenstein in die Nord-Süd-Richtung drehen, bereits seit der griechischen Antike und in China seit der Zeit  zwischen 475 v. Chr. und 221 v. Chr. bekannt gewesen sein soll (zumindest lt. Wiki).

Magneteisenstein ist nur ein anderes Wort für eines der interessantesten Minerale rund um den Globus, nämlich das Mineral Magnetit und damit hätten wir auch schon eine quasi Überleitung vom Calcit (Doppelspat) zu Magnetit geschafft.  

Magnetit (Magneteisenerz) ist eine Bezeichnung, die vom griech. Wort magnes - Magnet abgeleitet ist (Haidinger, 1845).

Magnetit ist chemisch ein Eisen-Oxid (Fe₃O₄).

Das Kristallsystem ist kubisch; die Kristallausbildung zeigt Oktaeder, Dodekaeder und auch Zwillinge; ansonsten körnige und derbe Aggregate sowie Imprägnationen.

Die Mohs-Härte ist 5,5 (spröde). Die Dichte (Spezifisches Gewicht) liegt bei 5,2 g/cm3.

Die Spaltbarkeit ist unvollkommen nach /111/; der Bruch ist muschelig.

Die Strichfarbe ist schwarz; die Farbe ist schwarz. Der Glanz ist metallisch, fettig oder matt; die Transparenz ist undurchsichtig (opak).

Der Magnetismus ist stark ausgeprägt.

Magnetit ist chemisch- wie folgt - zusammengesetzt:
FeO 31,03 %, Fe₂O₃ 68,97 %, Beimengungen von Ti, V, Mn, Mg, Al, Cr. Die Varietät mit Ilmenitentmischungen in Magnetit heißt Titanomagnetit.
Chemische Eigenschaften: schwer löslich in HCL (Salzsäure), schmilzt nicht in der Flamme; Behandlung: Reinigung mit destilliertem Wasser und verdünnten Säuren.

"Ähnliche" Minerale mit denen Magnetit unter Umständen verwechselt werden kann sind Ilmenit, Jakobsit, Chromit oder Hämatit. Eine Unterscheidung ist dann durch Strichfarbe, Magnetismus, mit Röntgen oder chemisch möglich.

Genese (Entstehung) ist magmatisch, metamorph, kontaktmetasomatisch, hydrothermal, selten pegmatitisch, sedimentär, in Seifen angereichert. Zur Paragenese zählen Ilmenit, Apatit, Augit, Hämatit, Amphibole u.a.

Das Vorkommen von Magnetit ist häufig; Fundorte in Deutschland unter anderem (Auerbach, Göttingen - Titanomagnetite; Berggießhübel, Pöhla), Schweden (Kiruna u.a.), Finnland, Russland, Rumänien, Italien, Österreich (Zillertal), Schweiz (Binntal), große Lagerstätten in Australien, Brasilien, den USA, Indien, Ägypten (Seifen im Nildelta) u.v.a.
Viele weitere Fundorte von Magnetit siehe auf mindat.org.

Verwendung als hochwertiges Eisenerz.

Quelle Steckbrief-Beitrag ..
"Mineralien - Handbuch und Führer für den Sammler", Duda/Rejl/Slivka, Bechtermünz Verlag, Ausgabe 1991
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Ohne das Erdmagnetfeld "im Blickfeld" zu haben, kann man natürlich auch keinen Magnetismus erklären .. ich mach's mir jetzt mal einfach .. das hier finde ich, zumindest zum Teil, verständlich  erklärt .. aber verstehen tue ich da auch nur einiges von .. ist halt eine sehr komplexe und komplizierte Materie ..
https://de.wikipedia.org/wiki/Erdmagnetfeld
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Zum Mineral Magnetit nun auch noch ein paar Bilder   ..

Beste Grüße
Peter

Hinweis: Für alle Fotos zur terra Mineralia, die ich damals selbst dort aufgenommen habe, habe ich natürlich auch eine Genehmigung.  

Hallo Peter,

vielen Dank für die schönen Fotos und die interessanten Informationen zur Mineralogie.

Du scheinst dein Hobby wirklich sehr zu lieben.

LG
Holger

Danke Holger,

ja, ist immer wieder toll das Hobby. 

Viele Grüße
Peter