‘De vorming van mineralen weerspiegelt onze ontstaansgeschiedenis’

Beeld: Fluoriet Credit: Didier Descouens, Wikipedia Commons

Geologen Robert Hazen en Shaunna Morrison van het Earth and Planets Laboratory Carnegie Science schuiven die stelling naar voren. Hun voorstel voor een nieuwe ordening van mineralen wil naast de karakteristieken van het mineraal zelf ook de manier waarop het tot stand kwam laten doorwegen. Hun nieuwe classificatie telt zo'n 10500 mineralen, een stuk meer dan de ruim 5800 soorten die vandaag beschreven staan.

De huidige classificatie steunt op de definitie van de IMA (International Mineral Association). Een mineraal is volgens de IMA een verbinding met een chemische samenstelling en een bepaalde kristalstructuur. De kristalstructuur verwijst naar de regelmaat in de opbouw van chemische elementen in het mineraal. 'Een ander belangrijk element van de traditionele IMA-definitie is dat een mineraal enkel door niet-biologische processen gevormd kan worden,' vertelt professor Stijn Dewaele, gespecialiseerd in natuurlijke rijkdommen, verbonden aan de UGent. 'Daar bestaat echter heel wat discussie over.'

Dewaele vindt de nieuwe opdeling best interessant, maar ook de IMA-classificatie heeft zijn verdiensten. 'Die laatste heeft het voordeel van de duidelijkheid. De chemische samenstelling en de kristalstructuur van een mineraal zijn eenvoudig en objectief te bepalen. Het identificeren van de ontstaansgeschiedenis vraagt geologische voorkennis, en is een kwestie van interpretatie. Maar de vormingsgeschiedenis vertelt anderzijds veel over de evolutie van de geologische context waarin een mineraal voorkomt.'

Reservoir van elementen

Hazen en Morrison beschrijven 57 processen die een rol spelen bij de vorming van mineralen, zowel individueel of in samenspel met elkaar: verwering, chemische interactie, magmatische activiteiten in de mantel en korst van de aarde,... Tussen al deze processen steekt er eentje bovenuit. Bij de vorming van meer dan 80 procent van alle mineralen op aarde is namelijk water betrokken.

'Mineralen zijn het resultaat van de continue herverdeling van elementen,' zo vertelt Dewaele. 'Onze planeet is een gesloten reservoir van chemische elementen die, buiten een enkele meteoriet, vanaf het ontstaan van de aarde aanwezig zijn. De vorming van mineralen weerspiegelt onze ontstaansgeschiedenis. In het begin ging het om een wereld van magma, en vormden er zich typische magmatische mineralen zoals olivijn en pyroxeen.'

Die magmabol koelde af, en de eerste oceanen vormden zich. 'Het oceaanwater werkte in op het gestolde magma, met gehydrateerde mineralen als resultaat,' vervolgt Dewaele. 'Daarbij komt dat de aarde platentektoniek kent, waarbij delen van de aarde verschuiven. Natte oceaanbodems schuiven de ondergrond in, ondergaan veranderingen en sommige chemische bestanddelen duiken weer op aan het aardoppervlakte. Ook bij dit samenspel tussen water en platentektoniek ontstonden nieuwe mineralen.'

'De functie van water is echter nog veel omvangrijker. Het verweert en erodeert gesteenten, transporteert sedimenten, drukt gesteenten en sedimenten samen, vervormt ze... Water speelt dus een heel grote rol in de gesteentecyclus op aarde. '

Beeld: Crocoiet Credit: Wikipedia Commons

Schelpen, tanden, krijtrotsen

De rijkdom aan mineralen op aarde is evengoed te danken aan het leven zelf. Opmerkelijk, want leven lijkt zich vooral aan te passen aan de geologie. Toch draagt het leven op aarde bij aan de vorming van een derde van alle mineralen.

'Als we verder kijken in de geschiedenis van de aarde, zien we hoe het ontstaan van leven een atmosfeer creëerde die relatief rijk is aan zuurstof. Zuurstof reageerde met chemische elementen en legde ze vast in mineralen in geoxideerde vorm. Denk maar aan de ijzerafzettingen van hematiet in Australië die de ondergrond een typische rode kleur geven. De vorming van dit ijzeroxide op een dergelijke schaal had nooit kunnen plaatsvinden zonder hoge concentraties zuurstof in de atmosfeer.'

De invloed van leven is echter veel breder dan enkel de aanwezigheid van zuurstof. De beenderen in ons lichaam bestaan grotendeels uit calciumfosfaat, schelpen uit calciet of aragoniet. Bepaalde bacteriën kunnen pyriet vormen. 'Geologen die strikt in de leer zijn, zien deze stoffen niet als mineralen, omdat ze door levende processen gevormd zijn. Anderen dan weer wel, en spreken over biomineralisatie.'

Water en leven hebben ervoor gezorgd dat onze planeet een bijzonder rijk palet aan mineralen kent in vergelijking met andere planeten in het zonnestelsel, aldus Dewaele. 'De aarde is een planeet in beweging, met platentektoniek, een gesteentecyclus, water en leven. Zonder die processen zou er hier slechts een basissysteem aanwezig zijn, en zou de geologie een stuk saaier zijn.'

Mens als mineralenmaker

Ondertussen groeit de lijst mineralen verder aan door de activiteiten van één specifieke levensvorm, namelijk de mens. 'Wij creëren een hele reeks substanties die niet in de natuur voorkomen,' verduidelijkt Dewaele. 'Zo is er de industriële productie van bijvoorbeeld siliciumkristallen, een essentieel component bij de productie van zonnepanelen. Ook vervuiling, mijnbouw en onze bredere impact op geologische processen doen nieuwe mineralen ontstaan.'