mini|Der Pyrit zählt zum kubischen Kristallsystem und bildet würfelförmige Körper. Dieses Foto zeigt einen Pyrit aus Navajún, La Rioja, Spanien, der zu einem großen Korpus aus vielen verschachtelten Pyrit-Kuben gewachsen ist.
Ein Mineral ist ein Element oder eine chemische Verbindung, die normalerweise kristallin ist und durch geologische Prozesse entstanden ist. Zu den geologischen Prozessen werden auch Prozesse auf anderen Planeten, Monden und sonstigen Himmelskörpern gerechnet.
Die Mehrzahl der heute bekannten und von der International Mineralogical Association (IMA) als eigenständig anerkannten 6.226 Mineralarten (Stand: Juli 2026) ist anorganisch, doch auch einige organische Substanzen wie beispielsweise Mellit und Evenkit oder die Nierensteinbildner Whewellit und Weddellit sind als Minerale anerkannt, weil auch geologische Prozesse an ihrer Bildung beteiligt waren. Einschließlich aller bekannten Mineral-Varietäten und synonymer Bezeichnungen (ca. 1200) sowie noch nicht anerkannter Mineralarten (ca. 120) existieren über 7.000 Mineralnamen.
Das Wort Mineral leitet sich von dem mittellateinischen aes minerale „Grubenerz“ ab und wurde im 16. Jahrhundert nach französischem Vorbild geprägt. Der Plural lautet Minerale (in der Wissenschaft in Deutschland und Österreich verwendet) oder Mineralien (von Sammlern, Händlern und in der Deutschschweiz als Synonym zu Minerale verwendet).
Die Lehre von den Mineralen ist die Mineralogie, die von ihrer Verwendung und Bearbeitung die Lithurgik.
Abgrenzungen und Ausnahmen Im Allgemeinen gelten nur Elemente und chemische Verbindungen als Mineral, die natürlich, chemisch einheitlich und von wenigen Ausnahmen abgesehen anorganisch, fest und kristallin sind:
Homogenität Die Begriffe „chemisches Element“ und „chemische Verbindung“ beziehen sich auf eine feste Zusammensetzung und eine definierte chemische Struktur. Stoffgemische sind keine Minerale. Die Zusammensetzungen von Mineralen können jedoch eine gewisse Variation aufweisen (Mischkristalle), solange sie strukturell homogen sind.
Eine chemische Verbindung kann mit verschiedenen Strukturen auftreten. Chemisch einheitliche Gemische von verschiedenen Phasen unterschiedlicher Struktur sind ebenfalls keine Minerale. So kann z. B. Feuerstein (Hornstein) aus reinem SiO2 bestehen, ist aber kein Mineral, sondern ein Gemisch der strukturell unterschiedlichen Minerale Tiefquarz, Mogánit und Opal und somit ein Gestein.
Kristallinität Einige natürlich vorkommende Verbindungen sind nicht kristallin. Diese Substanzen können in zwei Kategorien unterteilt werden: amorph: Dies sind Substanzen, die nie kristallin waren. metamikt: Ehemals kristalline Substanzen, deren Fernordnung durch ionisierende Strahlung zerstört wurde.
Die Bestimmung von Struktur und Zusammensetzung mit einer Vollständigkeit, die ausreicht, um amorphe Phasen eindeutig voneinander abzugrenzen, ist meist schwierig bis unmöglich. Daher werden nichtkristalline natürliche Verbindungen von vielen Wissenschaftlern unter der Bezeichnung Mineraloide zusammengefasst. Der Begriff ist vorwiegend in amerikanischen Lehrbüchern gebräuchlich. Im deutschen Sprachraum ist er dagegen nicht eingeführt.
Natürliche amorphe Substanzen können als Mineral anerkannt werden, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: Vollständige chemische Analysen, die den gesamten Zusammensetzungsbereich der Substanz abdecken. Physikochemische (spektroskopische) Daten, die die Einzigartigkeit der Substanz belegen. Die Substanz lässt sich nicht durch physikalische Behandlung (z. B. Erhitzen) in einen kristallinen Zustand überführen. Beispiele hierfür sind Georgeit und Calciouranoit.
Metamikte Substanzen können Minerale sein, wenn nachgewiesen werden kann, dass die Substanz ursprünglich kristallin war und die gleiche Zusammensetzung hatte (z. B. Fergusonit-Y).
Flüssigkeiten werden im Allgemeinen nicht zu den Mineralen gezählt. Flüssiges Wasser ist beispielsweise kein Mineral, Eis hingegen schon. Eine Ausnahme ist Quecksilber: Es kommt als Element auf der Erde nur flüssig und gasförmig vor, wird aber als Flüssigkeit dennoch als Mineral anerkannt. Erdöl und alle übrigen, auch festen, nicht kristallinen Bitumen sind Stoffgemische und keine Minerale.
Extraterrestrische Substanzen Die Prozesse, die zur Bildung extraterrestrischer Substanzen, z. B. in Meteoriten und Mondgesteinen, beitragen, sind ähnlich denen, die auch auf der Erde stattfinden. Infolgedessen werden natürlich vorkommende Komponenten extraterrestrischer Steine und kosmischen Staubes als Minerale bezeichnet (z. B. Tranquillityit, Brownleeit).
Anthropogene Substanzen Von Menschen erzeugte Substanzen sind keine Minerale. Wenn solche anthropogenen Substanzen identisch mit Mineralen sind, werden sie als „synthetische Äquivalente“ bezeichnet.
Auch Materialien, die durch geologische Prozesse aus synthetischen Substanzen entstanden sind, werden im Allgemeinen nicht als Minerale bezeichnet. Eine Ausnahme bilden einige Substanzen, die früher bereits als Minerale anerkannt worden sind, z. B. einige Minerale, die sich bei der Reaktion von antiken metallurgischen Schlacken mit Seewasser gebildet haben.
Natürliche Substanzen, die durch menschliche Aktivitäten umgewandelt wurden, können als Minerale anerkannt werden, wenn die menschlichen Aktivitäten nicht direkt auf die Erzeugung neuer Substanzen ausgerichtet waren. Substanzen, die bei Gruben- oder Haldenbränden neu gebildet werden, können durch die IMA anerkannt werden, wenn der Brand nicht durch Menschen ausgelöst und dort kein Material anthropenen Ursprungs abgelagert wurde (IMA 16-F).
Biogene Substanzen Biogene Substanzen sind Verbindungen, die ausschließlich durch biologische Prozesse ohne geologischen Anteil gebildet worden sind, wie z. B. Muschelschalen oder Oxalatkristalle in Pflanzengeweben. Diese Verbindungen sind keine Minerale.
Sobald geologische Prozesse an der Bildung der Verbindungen beteiligt waren, können diese Substanzen als Minerale anerkannt werden. Beispiele hierfür sind Minerale, die sich aus organischen Bestandteilen in Schwarzschiefern oder aus Fledermausguano in Höhlen gebildet haben, sowie Bestandteile von Kalksteinen oder Phosphoriten organischen Ursprungs.
Vorkommen Mit Ausnahme der natürlichen Gläser und der Kohlegesteine sind alle Gesteine der Erde und anderer Himmelskörper aus Mineralen aufgebaut. Am häufigsten kommen etwa dreißig Minerale vor, die sogenannten Gesteinsbildner. Daneben findet man Minerale auch als Kolloide im Wasser oder als Feinstaub in der Luft. Auch Wasser selbst ist ein Mineral, wenn es in Form von Eis vorliegt.
Primärminerale entstehen zeitgleich mit dem Gestein, dessen Teil sie sind, während sich Sekundärminerale durch eine spätere Veränderung des Gesteins (Metamorphose, hydrothermale Überprägung oder Verwitterung) bilden.
Mineralbildung Geschichte Aristoteles sah den Unterschied zwischen (nicht schmelzbaren) Mineralien und (verformbaren) Metallen, welche beide grundsätzlich, gemäß der Vier-Elemente-Lehre, aus Feuer, Erde, Wasser und Luft bestehen, in den sie bildenden „Ausdünstungen“ unterhalb der Erdoberfläche. Metalle würden aus einem in „Luft“ verwandelbaren „wässrigen Dunst“, Steine und Mineralien hingegen aus einem in „Feuer“ verwandelbaren „erdigen Rauch“ gebildet, woraus er sich die jeweiligen physikalischen Eigenschaften erklärte.Allison Coudert: Der Stein der Weisen. Die geheime Kunst der Alchemisten. (Originalausgabe: Alchemy: the Philosopher’s Stone. 1980) Lizenzausgabe. Pawlak, Herrsching 1992, ISBN 3-88199-911-6, S. 20–21.
Moderne Mineralogie Minerale bilden sich magmatisch durch Kristallisation aus Schmelzen und Hydrothermale Lösungen oder durch Resublimation aus heißen Gasen, z. B. in Fumarolen metamorph durch Festkörperreaktionen aus anderen Mineralen oder natürlichen Gläsern oder metasomatisch bei der Reaktion von Mineralen mit wässrigen Lösungen sedimentär durch Ausfällung aus wässrigen Lösungen (z. B. Kalk)
Voraussetzung hierfür sind Elemente, die überhaupt kristallisieren. Als sich nach dem Urknall das Universum soweit ausgedehnt und abgekühlt hatte, das sich die ersten Elemente bilden konnten, waren das die Gase Wasserstoff, Helium und etwas Lithium. Schwerere Elemente, die eher zur Kristallisation neigen, wurden erst viele Millionen Jahre später bei der Explosion großer Sterne freigesetzt. Zur Bildung der ersten Minerale konnte es erst kommen, als diese in Sternen erbrüteten Elemente in interstellaren Nebeln dicht genug zusammen kamen, um die Verbindung von mehr als nur ein paar Atomen zu ermöglichen.
Für die Bildung der Vielzahl von Mineralen spielen drei Faktoren eine Schlüsselrolle: Wärme: Sie ist der Motor, der alle geologischen Prozesse antreibt, die zur Bildung unterschiedlich zusammengesetzter Gesteine führen, die jeweils andere Minerale enthalten. Nur Himmelskörper mit einer bestimmten Mindestgröße enthalten ausreichend Wärme aus der Phase ihrer Bildung sowie dem Zerfall radioaktiver Elemente, um eine Trennung der metallischen und oxidischen (silikatischen) Verbindungen in Kern und Mantel und die Bildung silikatischer Schmelzen zu ermöglichen, deren fraktionierte Kristallisation zur Bildung einer granitischen Kruste führt. Weiterhin treibt die Wärme des Kerns die Konvektionsströmungen an, die die kontinentale Kruste bewegen und bei der Kollision von Krustenteilen zu Gebirgsbildung und Subduktion sowie der für diese Prozesse typischen Minerale führen. Wasser: Wasser trägt auf verschiedene Weise zur Bildung eines Großteils der bekannten Minerale bei. Einerseits erleichtert es die Bildung von Schmelzen. Weiterhin ist es ein gutes Lösungsmittel und sorgt so für Extraktion, Transport und Anreicherung wasserlöslicher Ionen und Komplexe. Andererseits spielt Wasser in Form von OH-Gruppen oder molekularem Wasser eine wichtige Rolle in der Kristallchemie vieler Minerale. Wasserstoffionen sind sehr klein und passen in viele Zwischengitterplätze. Sie bilden recht weit reichende Wasserstoffbrückenbindungen, die lokale Ladungsüber- und Unterschüsse ausgleichen und so zahlreiche, sonst instabile Kristallstrukturen ermöglichen. Knapp zwei Drittel aller Minerale enthalten Wasserstoff (OH, H2O) als essentiellen Bestandteil. Photosynthese: Die Bildung von zur Photosynthese fähiger Lebewesen führte zu einer drastischen Erhöhung der Sauerstoffgehalte der Erdatmosphäre. Dieses oxydierende Milieu stabilisiert höhere Oxidationsstufen von Übergangsmetallionen (z. B. Fe3+, Mn3+) sowie Oxyanionenkomplexe (z. B. SO4) und ermöglicht die Bildung eines erheblichen Teils der bekannten Minerale.
Minerale interstellarer Nebel Interstellare Gase und Nebel haben eine sehr geringe Dichte, so dass die Bildung von Kristallisationskeimen entweder gar nicht erst erfolgt (Keimbildung) oder ein Kristallwachstum nur in Ausnahmefällen und sehr langsam erfolgt. Zu den ersten Mineralen des Universums, die sich aus den präsolaren Nebeln abschieden, gehörten nach heutigem Wissen die Kohlenstoffmodifikationen Graphit und Diamant, einige Carbide (Moissanit, Khamrabaevit, ZrC, MoC) und Nitride (Osbornit, Nierit) sowie einige Oxide (Rutil, Korund, Spinell, Hibonit, Forsterit, Bridgmanit) und GEMS, Silikatschmelztröpchen mit eingebetteten Metallen und Sulfiden. Die meisten dieser Verbindungen sind sehr hart und zeichnen sich durch starke, kovalente Bindungen zwischen den Atomen aus. Die gefundenen Kristalle sind sehr klein, oft nur wenige Nanometer (nm) groß.