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Einführung in die Geowissenschaften I Mineralogie Prof. Dr. K. Mengel und Dr. K.W. Strauß Fachgebiet Mineralogie, Geochemie, Salzlagerstätten Gliederung Seite Vorwort 2 1. Mineralogie nach äußeren Kennzeichen 3 2. Systematik der Minerale 6 3. Mischkristalle und Nebenbestandteile 7 4. Spezielle Mineralogie 8 4.1. Gediegene Elemente 9 4.2. Sulfide und Sulfosalze 19 4.3. Halogenide 33 4.4. Oxide 39 4.5. Karbonate 61 4.6. Sulfate und Wolframate 73 4.7. Phosphate 79 4.8. Silikate 82 5. Kleines Glossar 148
- Seite 2 und 3: Vorwort: Minerale sind homogene (=
- Seite 4 und 5: erfolgen, wie bei dem direkten Verg
- Seite 6 und 7: 3. Systematik der Minerale Die Eint
- Seite 8 und 9: 1. Elemente Gediegene Metalle: Gold
- Seite 10 und 11: Gold Au Nebenbestandteile: Ag, FeS
- Seite 12 und 13: Kupfer Cu Bruch: hakig, dehnbar Far
- Seite 14 und 15: Platin Pt Nebenbestandteile: Ir, Os
- Seite 16 und 17: Graphit C Eigenschaft: sehr gute Le
- Seite 18 und 19: Diamanten werden als Schmucksteine
- Seite 20 und 21: In dieser Gruppe sind die natürlic
- Seite 22 und 23: Silberglanz (Argentit, Akanthit) Ag
- Seite 24 und 25: Bleiglanz (Galenit) PbS Nebenbestan
- Seite 26 und 27: Kupferkies (Chalkopyrit) CuFeS 2 Fa
- Seite 28 und 29: Zinnober (Cinnabarit) HgS Farbe: ro
- Seite 30 und 31: Molybdänglanz (Molybdänit) MoS 2
- Seite 32 und 33: Markasit FeS 2 Eigenschaft: opak Fa
- Seite 34 und 35: Die Minerale dieser Gruppe sind Chl
- Seite 36 und 37: Sylvin KCl Nebenbestandteile: Rb, C
- Seite 38 und 39: Fluorit (Flussspat) CaF 2 Farbe: in
- Seite 40 und 41: Quarz SiO 2 Tief-Quarz: Eigenschaft
- Seite 42 und 43: Rosenquarz: rosarot; Spuren von Ti
- Seite 44 und 45: Kassiterit (Zinnstein) SnO 2 Nebenb
- Seite 46 und 47: Uraninit UO 2 (Pechblende, Uranpech
- Seite 48 und 49: 4. Oxide, Hydroxide 4.2 X 2 O 3 -Ve
- Seite 50 und 51: Hämatit Fe 2 O 3 (Eisenglanz, Rote
Einführung in die Geowissenschaften I<br />
Mineralogie<br />
Prof. Dr. K. Mengel und Dr. K.W. Strauß<br />
Fachgebiet Mineralogie, Geochemie, Salzlagerstätten<br />
Gliederung<br />
Seite<br />
Vorwort 2<br />
1. Mineralogie nach äußeren Kennzeichen 3<br />
2. Systematik der Minerale 6<br />
3. Mischkristalle und Nebenbestandteile 7<br />
4. Spezielle Mineralogie 8<br />
4.1. Gediegene Elemente 9<br />
4.2. Sulfide und Sulfosalze 19<br />
4.3. Halogenide 33<br />
4.4. Oxide 39<br />
4.5. Karbonate 61<br />
4.6. Sulfate und Wolframate 73<br />
4.7. Phosphate 79<br />
4.8. Silikate 82<br />
5. Kleines Glossar 148
Vorwort:<br />
Minerale sind homogene (= einheitliche) Festkörper, die unter natürlichen, d.h. ohne<br />
Einflussnahme des Menschen, physikalischen und chemischen Bedingungen entstanden sind,<br />
welche der jeweilige geologische Prozess vorgibt. Sie sind meist anorganischer Natur, fest und<br />
kristallin. 2008 waren 4600 definierte Arten von Mineralien bekannt. Es werden pro Jahr circa<br />
100 neue Minerale entdeckt. Nur wenige Minerale davon sind gesteinsbildend und/oder von<br />
wirtschaftlichem Interesse.<br />
Die wichtigsten gesteins- und erzbildenden Minerale sind Gegenstand dieser<br />
Lehrveranstaltung. Ohne deren Kenntnis ist eine Befassung mit Gesteinen und Rohstoffen nicht<br />
möglich. In den Vorlesungen werden die Grundlagen der Mineralsystematik behandelt, ein<br />
Grundverständnis für das Vorkommen mineralischer Rohstoffe im Erz- und Gesteinsverband<br />
vermittelt und das mineralogische Grundwissen für weiterführende Veranstaltungen<br />
erschlossen.<br />
In den vorlesungsbegleitenden Übungen wird der theoretische Stoff an praktischen Beispielen<br />
behandelt; hier wird vor allem die Bestimmung von Mineralien mit einfachen Hilfsmitteln<br />
gelehrt. Darüber hinaus werden ausgewählte Anteile der Vorlesung an Beispielen nochmals<br />
aufgearbeitet und vertieft.<br />
Der hier entfaltete Stoffbestand der Mineralogie richtet sich nach den Erfordernissen mehrerer<br />
Studiengänge. Es ist nicht möglich, diesen Stoff weiter einzugrenzen; daher sind alle Minerale<br />
mit den im Skript angegebenen Informationen klausurrelevant. Neben dem Skript sollte<br />
folgende Literatur zur Wiederholung oder Vertiefung herangezogen werden:<br />
- MEYER, W. & MURAWSKI, H. (2004): Geologisches Wörterbuch, 11. Auflage; -<br />
Stuttgart (Enke).<br />
- OKRUSCH, M. & MATTHES, S. (2005): Mineralogie – Eine Einführung in die spezielle<br />
Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde, 7. Auflage; - Berlin (Springer).<br />
- PRESS F. & SIEVER R. (2007): Allgemeine Geologie, 5. Auflage; - Spektrum<br />
(Heidelberg)<br />
- DEER, HOWIE, ZUSSMAN (1992): An introduction to rock-forming minerals; -<br />
Addison-Wesley (Wokingham)<br />
2
1. Mineralogie nach äußeren Kennzeichen<br />
Farbe und Strichfarbe: Ist ein Mineral „weich“, so kann man damit auf härterem Material<br />
einen Strich erzeugen. Ein alltägliches Beispiel ist der Graphit im Bleistift. Die so genannte<br />
Strichfarbe ist für manche Minerale sehr spezifisch, für andere hingegen nicht. Der Strich<br />
wird auf einer weißen Porzellanplatte ausgeführt. Meist gibt seine Farbe die des Minerals<br />
geschwächt wieder. So ist der Strich des gelben Schwefels weißlich, beim gelben Pyrit jedoch<br />
schwarz. Die Farbe eines Minerals ist sehr stark von der Größe des Kristalls, von seiner<br />
Oberfläche und von internen Reflexen an Inhomogenitätsflächen abhängig. Deshalb gilt: Die<br />
Strichfarbe ist spezifischer als die Eigenfarbe des Minerals.<br />
Neben der Farbe fallen die Formen der Minerale zuerst ins Auge. Diese äußeren<br />
Erscheinungsformen heißen Habitus und bilden im Idealfall den Aufbau des Kristallgitters<br />
nach. Die Namen für den Habitus sind von der Anschauung geprägt, z. B. säulig, faserig,<br />
prismatisch, tafelig, nadelig.<br />
Die Spaltbarkeit ist eine wichtige Eigenschaft von Mineralen. Durch eine Verschiebung<br />
bestimmter Gitterebenen gegeneinander (z. B. durch gerichteten Druck) kommt es z. B. beim<br />
Steinsalz zur Annäherung gleichgeladener Atome zweier Netzebenen und dadurch zu einer<br />
Abstoßung. Dies führt zu einer orientierten, makroskopisch erkennbaren Ablösung von<br />
Segmenten innerhalb eines Kristalls, so genannten Spaltebenen. Die alten Bergleute haben<br />
solche Minerale, die auffällig viele Spaltflächen zeigen, als Späte bezeichnet und<br />
zusammengefasst, obwohl die chemische Zusammensetzung und sonstige Kristalleigenschaften<br />
solcher Spatminerale sehr unterschiedlich sein können. So sind die Feldspäte Silikate mit<br />
geringer Dichte ( 2,6 g/cm 3 ), Zinkspat aber gehört zu den Karbonaten (ZnCO 3 ) und besitzt<br />
eine viel höhere Dichte (4,3 g/cm 3 ). Eine völlig andere Substanz ist der Flussspat (CaF 2 ). Bei<br />
einigen Mineralen ist die Spaltbarkeit eine direkte Folge des inneren Aufbaus, wie etwa bei<br />
Glimmern.<br />
Die Dichte ist das nächst wichtigste Kennzeichen eines Minerals. Die Dichte der Erzminerale<br />
beträgt mit durchschnittlich 4,5 bis 7,5 g/cm 3 meistens das Doppelte bis Dreifache der Dichte<br />
von Nicht-Erzmineralen, die im Allgemeinen eine Dichte von 2,5 bis 3,5 g/cm 3 besitzen.<br />
Dadurch kann bei der Bestimmung des jeweiligen Minerals eine subjektive Einschätzung<br />
3
erfolgen, wie bei dem direkten Vergleich von Calcit (2,7 g/cm 3 ) und Schwerspat (3 bis 3,5<br />
g/cm 3 ).<br />
Ein anderes wichtiges Unterscheidungsmerkmal von Mineralen ist deren Ritzhärte (siehe<br />
Tabelle 1). Mit Hilfe eines Taschenmessers kann man die wichtigsten gesteinsbildenden<br />
Minerale an Hand ihrer Härte auseinander halten. Eine häufige Unterscheidung ist die des<br />
Kalkspats von Feldspat, da diese Minerale an der Erdoberfläche weit verbreitet sind und<br />
einander ziemlich ähnlich sehen. Kalkspat hat eine sehr viel geringere Härte und ist deshalb mit<br />
einer Messerklinge leicht zu ritzen. Feldspat dagegen hat die Härte von Stahl. In den die<br />
Vorlesung begleitenden Übungen wird häufig der Vergleich zwischen den Mineralen Flußspat<br />
und Quarz vorgenommen. Die Abfolge der Härten ist in der so genannten Mohs’schen<br />
Härteskala manifestiert. Die dort enthaltenen Härten von 1 bis 10 sind relative Härten und<br />
meist durch gesteinsbildende Minerale belegt. Der Abstand zwischen den einzelnen<br />
Härtegraden variiert.<br />
Tabelle 1: Mohs’sche Härteskala<br />
1 Talk Mit Streichholz ritzbar<br />
2 Steinsalz/Gips Mit Fingernagel ritzbar<br />
3 Calcit Mit Kupfermünze ritzbar<br />
4 Flußspat Mit Eisennagel ritzbar<br />
5 Apatit Mit Eisennagel ritzbar<br />
6 Orthoklas Mit Taschenmesser ritzbar<br />
7 Quarz Ritzt Glas<br />
8 Topas Ritzt Glas<br />
9 Korund Ritzt Glas<br />
10 Diamant Ritzt Glas<br />
Die äußere Form der Kristalle ist meist wenig hilfreich bei der Identifikation von Mineralen.<br />
Dennoch gehört ein gewisses Verständnis des inneren, atomaren bzw. ionaren Aufbaus von<br />
Kristallen zur Grundlage der Mineralogie.<br />
4
2. Kristalle<br />
Kristalle bestehen aus regelmäßigen Anordnungen von ungeladenen Elementen, von Kationen<br />
und Anionen oder von Molekülen in einem so genannten Kristallgitter, wobei die Bausteine<br />
untereinander genau definierte Abstände besitzen und bei der Betrachtung ihrer räumlichen<br />
Anordnung im Kristallgitter stets im gleichen Winkel auftreten. Die Abstände von Ionen und<br />
Moleküle innerhalb eines Kristallgitters liegen in der Größenordnung 1 Å (100 pm). Die<br />
kleinste Einheit, in die sich ein Kristall zerlegen lässt, ist die Elementarzelle. Sie bildet mit<br />
ihren Kanten unter den Winkeln , , in einem Koordinatensystem in der Richtung a, b, c ein<br />
Raumgitter aus unendlich vielen Elementarzellen aus, die zusammen den Kristall ergeben. Die<br />
strenge Ordnung der Kristallbausteine wird manchmal auch in der äußeren Form von Kristallen<br />
sichtbar. Bei der Beschreibung wird von einem Idealkristall ausgegangen, der durch besonders<br />
reine Ausgangsprodukte z. B. in der Industrie hergestellt werden kann. Ein Realkristall hat<br />
immer kleine Baufehler. Ein einzelner Kristall kann mikroskopisch klein oder mehrere Meter<br />
groß sein.<br />
2.1 Achsensysteme<br />
Die große Vielfalt verschiedener Kristallgitter lässt sich mathematisch vereinfachen und auf<br />
sieben kristallographische Achsensysteme beziehen. Im Gegensatz zu dem meist üblichen<br />
kartesischen Koordinatensystem sind die kristallographischen Koordinatensysteme im<br />
allgemeinen schiefwinklig und die Koordinaten der drei Achsen sind nicht gleichwertig. Nur<br />
das kubische Achsensystem entspricht dem kartesischen. Die sieben kristallographischen<br />
Achsensysteme sind hier kurz charakterisiert und dargestellt.<br />
Kristallsystem<br />
Beispiel<br />
Albit<br />
triklin a ≠ b ≠ c α ≠ β ≠ γ<br />
α, β, γ ≠ 90 0<br />
monoklin a ≠ b ≠ c α = γ = 90 0<br />
Gips<br />
β ≠ 90 0<br />
orthorhombisch a ≠ b ≠ c α = β = γ = 90 0 Schwerspat<br />
trigonal, rhomboedrisch a = b = c α = β = γ ≠ 90 0 Kalkspat<br />
hexagonal a = b ≠ c α = β = 90 0<br />
Beryll<br />
γ =120 0<br />
tetragonal a = b ≠ c α = β = γ = 90 0 Zinnstein<br />
kubisch a = b = c α = β = γ = 90 0 Bleiglanz<br />
5
3. Systematik der Minerale<br />
Die Einteilung der Minerale in Gruppen wird nach chemischen Gesichtspunkten<br />
vorgenommen. Diese Systematik ist elementarer Lernstoff und bildet die Grundlage zum<br />
Verständnis der erz- und gesteinsbildenden Minerale.<br />
1. Elemente z. B. Gediegene Metalle Cu, Ag, Au, Pt, Hg<br />
z. B. Nichtmetalle C, S, Se, Te, As, Sb, Bi<br />
2. Sulfide, Sulfosalze z. B. Bleiglanz PbS, Zinkblende ZnS<br />
3. Halogenide z. B. Steinsalz NaCl, Sylvin KCl, Flußspat CaF 2<br />
4. Oxide, Hydroxide z. B. Quarz SiO 2 , Hämatit Fe 2 O 3<br />
5. Karbonate, Borate z. B. Calcit CaCO 3 , Dolomit CaMg(CO 3 ) 2<br />
6. Sulfate, Chromate z. B. Schwerspat BaSO 4<br />
7. Phosphate, Arsenate z. B. Apatit Ca 5 [(F,Cl,OH) (PO 4 ) 3 ]<br />
8. Silikate<br />
Inselsilikate z.B. Olivin (Mg,Fe) 2 [SiO 4 ]<br />
Gruppensilikate z.B. Epidot Ca 2 (Fe,Al) Al 2 [(O/OH)/SiO 4 /Si 2 O 7 ]<br />
Ringsilikate z.B. Beryll Be 3 Al 2 [Si 6 O 18 ]<br />
Kettensilikate z.B. Diopsid CaMg [Si 2 O 6 ]<br />
Schichtsilikate z.B. Muskovit KAl 2 [(OH) 2 AlSi 3 O 10 ]<br />
Gerüstsilikate z.B. Alkalifeldspat (K,Na) [Si 3 O 8 ]<br />
9. Organische Minerale z.B. Whewellit Ca (C 2 O 4 ) · H 2 O<br />
6
4. Mischkristalle und Nebenbestandteile<br />
Die chemischen Bestandteile eines Minerals sind in der Regel durch eine feste Formel<br />
definierbar, in der ein Ladungsausgleich zwischen negativ (Anionen) und positiv (Kationen)<br />
geladenen Kristallbausteinen realisiert und daher eine stöchiometrische Zusammensetzung<br />
garantiert ist.<br />
Fast alle Minerale enthalten neben ihrem über die Formel definierten chemischen Stoffbestand<br />
noch Nebenbestandteile. Diese sind in Skript gesondert aufgeführt. Als Beispiel dient der<br />
Ersatz von Zink (Zn) durch Cadmium (Cd) im Mineral Zinkblende (ZnS). Das Cd hat einen<br />
ähnlichen Ionenradius und ist wie das Zn zweifach positiv geladen. Daher kann Cd auf dem<br />
Gitterplatz des Zn im Mineral ZnS vorkommen. Die Menge dieses Ersatzes richtet sich nach<br />
dem Angebot von Zink gegenüber Cadmium während des Bildungsprozesses des Minerals<br />
Zinkblende.<br />
Sind dagegen zwei oder mehr chemische Elemente mit ähnlicher Ladung und ähnlichem<br />
Ionenradius in einem Mineral vertreten, so lassen sich so genannte Endglieder definieren. Diese<br />
Endglieder sind untereinander im festen Zustand mischbar und bilden auf diese Weise<br />
Mischkristalle. Als Beispiel dient der gleichzeitige Einbau vom Magnesium (Mg) und Eisen<br />
(Fe) im Mineral Olivin, einem Silikat, das als Anion die vierfach negativ geladene Gruppe<br />
SiO 4- 4 enthält. Zum Ladungsausgleich werden also vier positive Ladungen benötigt. Fe und Mg<br />
sind als Kationen zweiwertig geladen und haben einen sehr ähnlichen Ionenradius. Olivin hat<br />
daher die allgemeine Formel (Mg,Fe) 2 SiO 4 . Das reine Mg-Endglied des Olivins hat die Formel<br />
Mg 2 SiO 4 und das reine Fe-Endglied hat die Formel Fe 2 SiO 4 . Beide Endglieder sind<br />
untereinander vollständig mischbar und bilden den Mischkristall Olivin.<br />
7
1. Elemente<br />
Gediegene Metalle:<br />
Gold, Silber, Kupfer, Platin, Eisen, Quecksilber<br />
Halbmetalle:<br />
Arsen, Antimon, Wismut<br />
Nichtmetalle:<br />
Schwefel, Kohlenstoff<br />
Eigene Notizen:<br />
8
Es gibt etwa dreißig Elemente, die in der Natur als Minerale in fester Form vorkommen. Die<br />
einzige Ausnahme ist Quecksilber, es ist sehr selten und kommt unter natürlichen Bedingungen<br />
im flüssigen Zustand vor. Die Minerale dieser Gruppe sind entweder relativ reine Elemente im<br />
gediegenen Zustand oder aber homogene Legierungen. Das nur in Meteoriten auftretende<br />
Nickel-Eisen wird hier nicht behandelt, da es für gesteins- und lagerstättenbildende Prozesse<br />
ohne Bedeutung ist. Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht der wichtigsten Gruppen.<br />
Metalle Halbmetalle Nichtmetalle<br />
Gold-Gruppe: Arsen-Gruppe: Schwefel S<br />
Gold Au Arsen As Diamant C<br />
Silber Ag Antimon Sb Graphit C<br />
Kupfer Cu Wismut Bi<br />
Platin-Gruppe:<br />
Platin Pt<br />
Eisen-Gruppe:<br />
Eisen Fe<br />
Quecksilber-Gruppe:<br />
Quecksilber Hg<br />
Die Metalle sind in der Regel in einer hohen Raum-Symmetrie kristallisiert. Die einzelnen<br />
Atome sind dann in dichtesten Kugelpackungen angeordnet. Dies bedingt eine allgemein hohe<br />
Leitfähigkeit, hohe Dichte und das charakteristische mechanische Verhalten. Die Arsen-<br />
Gruppe wird in diesem Skript nicht durchgenommen.<br />
Das Quecksilber (Hg) soll hier nur randlich erwähnt werden. Es kristallisiert bei – 39 °C aus,<br />
hat eine Dichte von 13,6 g/cm 3 und ist metallisch glänzend. Es kommt in kleinen Tröpfchen in<br />
den Verwitterungszonen von Zinnober-Lagerstätten (HgS) vor. Gegenüber dem Zinnober ist<br />
metallisches Quecksilber wirtschaftlich unbedeutend. Natürliches Amalgam ist eine Legierung<br />
des Hg mit Ag oder Au.<br />
9
Gold<br />
Au<br />
Nebenbestandteile:<br />
Ag, FeS 2 , FeAsS<br />
Bruch: hakig, plastisch verformbar<br />
Farbe: gelber Metallglanz, durch Ag<br />
heller: keine Anlauffarben<br />
Strich: goldgelb, metallglänzend<br />
Dichte: 19 - 16 g/cm 3 mit Zunahme<br />
des Ag-Gehaltes<br />
Härte: 2,5 – 3<br />
Spaltbarkeit: fehlt<br />
Idiomorphe Kristalle sind selten. Meist kommt das Gold in bizarren blech- oder drahtförmigen<br />
Aggregaten vor. Verbreitet ist es als Einschluss in sulfidischen Erzmineralen wie Pyrit (FeS 2 )<br />
oder Arsenkies (FeAsS). Gediegen Gold enthält immer Anteile anderer Metalle, vor allem<br />
Silber. Gold kommt auf primären Lagerstätten in Erzgängen vor. Dort wird es aus einem<br />
hydrothermalen Fluid abgeschieden. Das natürliche Gold enthält meist 2-20 Gew.-% Silber.<br />
Primäre Lagerstätten sind die alten Gold-Quarz-Gänge der Hohen Tauern und Siebenbürgens<br />
sowie die Porphyry-Copper-Lagerstätten an aktiven Plattenrändern (Anden, Papua). Auf<br />
sekundärer Lagerstätte ist das Gold als Schwermineral auf sog. Seifen angereichert. Dies sind<br />
Schwemm-Anhäufungen des exogenen Zyklus. Die berühmteste ist die fossile Seife von<br />
Witwatersrand in Südafrika.<br />
Gold wird durch Amalgamierung oder das Zyanidverfahren aus den Erzen gewonnen.<br />
Verwendet wird Gold hauptsächlich als Währungsmetall, daneben unter anderem in der<br />
Medizin, der Elektronik und der Schmuckindustrie.<br />
10
Silber<br />
Ag<br />
Nebenbestandteile:<br />
Au, Hg, Cu, Bi<br />
Bruch: hakig, plastisch verformbar<br />
Farbe: frischer Bruch silberweißer<br />
Metallglanz, sonst gelblich bis<br />
schwarz anlaufend durch<br />
Silbersulfid<br />
Strich: silberweiß bis gelblich<br />
metallglänzend<br />
Dichte: 10 - 12 g/cm 3<br />
Härte: 2,5 – 3<br />
Spaltbarkeit: fehlt<br />
Gediegen Silber kommt meist in Form von draht-, haar- oder dendritischen Aggregaten vor. Es<br />
enthält immer etwas Au und in kleineren Anteilen auch Hg und Cu. Das Vorkommen von<br />
gediegen Silber beschränkt sich auf die oberflächennah veränderten Silber-Lagerstätten wie<br />
etwa den Vererzungen im Harzer oder im Erzgebirgischen Gangrevier. Silber wird selten<br />
gediegen abgebaut. Abbauwürdige Vorkommen bilden Ag-Erzminerale aus. Das Sulfid<br />
Bleiglanz ist bis heute das wichtigste Silbererz.<br />
Neben der Nutzung für Schmuck wird Silber unter anderem auch in der Elektrik, der<br />
Elektronik, der Optik, als Geschirr und als Legierung verwendet.<br />
11
Kupfer<br />
Cu<br />
Bruch: hakig, dehnbar<br />
Farbe: roter Metallglanz, matte<br />
Anlauffarben durch<br />
Oxidschicht<br />
Strich: kupferrot, metallglänzend<br />
Dichte: 8,5 - 9 g/cm 3<br />
Härte: 2,5 – 3<br />
Spaltbarkeit: fehlt<br />
Wie Au und Ag tritt Kupfer in unregelmäßig geformten Aggregaten auf. Häufigstes<br />
Vorkommen ist die Verwitterungszone großer Cu-Lagerstätten, beispielsweise im Westen der<br />
USA (Bisbee, Arizona) sowie am Lake Superior. Der Hauptproduzent von Kupfer ist Chile<br />
(Stand: 2011), mit der größten im Tagebau betriebenen Kupfermine Chuquicamata.<br />
Als Kupfererz ist gediegenes Kupfer von geringer Bedeutung, weil diese Vorkommen meist<br />
sehr kleinräumig sind. Hauptsächlich werden Kupfersulfide zur Kupfergewinnung abgebaut.<br />
Kupfer bildet eine Paragenese mit vielen sekundären Kupfermineralen wie etwa Azurit und<br />
Malachit und Mineralen wie Calcit, Quarz oder Silber. Kupfer wird unter anderem in der<br />
Elektrik, Elektronik und als Bestandteil von Legierungen verwendet. Als Kupferblech wird es<br />
für Dächer verwendet. Durch die sich bildende Patina schützt sich das Dach praktisch selbst<br />
vor einer weiteren Verwitterung.<br />
12
Eisen<br />
Fe<br />
Bruch: hakig<br />
Farbe: stahlgrau bis schwarzgrau<br />
Strich: stahlgrau<br />
Dichte: 7,9 g/cm 3 (rein)<br />
Härte: 4 – 5<br />
Eisen kommt extrem selten gediegen vor. Eine Ausnahme bilden Eisenmeteoriten. Die Gruppe<br />
der Fe-Meteorite enthält Fe-Ni-Legierungen mit wechselnden Anteilen von Ni im Fe, die aber<br />
immer größer als 5 Gew.-% Ni betragen.<br />
In gesteinsbildenden Prozessen ist Eisen immer an hochofenähnliche Abläufe geknüpft: Wenn<br />
Kohle-Flöze in Kontakt mit basaltischen Schmelzen kommen, wird das in der Schmelze<br />
enthaltene oxidisch gebundene Fe bei der Kristallisation reduziert. Es bilden sich Knollen<br />
gediegenen Eisens. An der Erdoberfläche wird Eisen durch den Kontakt mit der Atmosphäre<br />
oxidiert, besser bekannt als „Rosten“. Wirtschaftlich genutzt werden Eisenerzlagerstätten. Zu<br />
den wichtigsten Eisenerzen gehören unter anderem Hämatit (Fe 2 O 3 ), Magnetit (Fe 3 O 4 ) und<br />
Siderit (FeCO 3 ).<br />
Eisen wird hauptsächlich zur Herstellung von Stahl verwendet. Durch seinen starken<br />
Ferromagnetismus ermöglicht es den Einsatz von Elektromagnetismus. In geringen Mengen<br />
findet das Mineral auch Anwendung in der Medizin.<br />
13
Platin<br />
Pt<br />
Nebenbestandteile:<br />
Ir, Os, Rh, Pd, Cu, Au, Fe<br />
Farbe: stahlgrau, metallisch glänzend,<br />
oxidiert nicht an der Luft<br />
Strich: silberweiß<br />
Dichte: 15 – 19 g/cm 3 , je nach Fe-<br />
Gehalt<br />
Härte: 4 – 4,5<br />
Spaltbarkeit: fehlt<br />
Gediegenes Platin bildet immer Legierungen mit Eisen, dessen Anteil meist zwischen 4 - 11%<br />
beträgt, und es enthält immer andere seltene Elemente wie Ir und Os, aber auch etwas Cu und<br />
Au. Das Metall wird liquid-magmatisch als Frühkristallisat gebildet.<br />
Das häufigste Vorkommen von Platin ist das in ultramafischen Magmatiten (Merensky Reef,<br />
Bushveld; Ural). Eine sekundäre Anreicherung auf Seifen ist ebenfalls von Bedeutung, werden<br />
heute aber nur noch in Südafrika (Transvaal) abgebaut. Seifen mit Platin-Nuggets von<br />
beachtlicher Größe waren auf beiden Seiten des Urals in Ausbeutung. In den Ultramafititen ist<br />
Platin meist sehr fein im Gestein verteilt. Als Nebenprodukt vom Nickelabbau wird Platin in<br />
Sudbury (Ontario) und Norilsk (Russland) gefördert.<br />
Neben Schmuckgegenständen wird Platin unter anderem auch in der Elektroindustrie, der<br />
Spezialglasschmelze, für physikalische und chemische Geräte und die Medizin (z. B.<br />
Herzschrittmacher, Medikamente) verwendet.<br />
Iridium (Ir), Osmium (Os) und Palladium (Pd) kommen gelegentlich in Form von Nuggets<br />
als eigene Minerale auf Gold- und Platin-Seifen vor. Diese Elemente gehören mit zur<br />
Platingruppe, werden hier aber nicht näher behandelt.<br />
14
Schwefel<br />
S<br />
Farbe: schwefelgelb, durch Bitumen<br />
braun<br />
Strich: weiß<br />
Dichte: 2,0 – 2,1 g/cm 3<br />
Härte: 1,5 – 2<br />
Spaltbarkeit: angedeutet<br />
Gediegen Schwefel (α-S) ist sehr häufig in vulkanischen Exhalationen vertreten. Bedeutungen<br />
haben bis heute die Lagerstätten in Agrigento, Sizilien. Der β-Schwefel (monoklin) existiert<br />
nur bei hohen Temperaturen (< 95 °C) in aktiven Vulkanbauten und geht bei Abkühlung in den<br />
α-Schwefel (orthorhombisch) über. Er bildet sich aber auch bei der bakteriellen Reduktion<br />
durch das Schwefelbakterium Desulfovibrio desulfuricans von Sulfat-Schwefel in Sedimenten<br />
(Texas, Louisiana). Schwefel bildet oft hübsche Kristalle in bipyramidaler Erscheinung aus. In<br />
sedimentären Vorkommen ist Schwefel massig bis feinkörnig und xenomorph (=<br />
Fremdgestalt). Vulkanisch gebildeter Schwefel ist aus allen rezenten Vulkangebieten (z. B.<br />
Sizilien) bekannt. Weitere Funde gibt es im Gips, Anhydrit und Salz von Stassfurt (Sachsen-<br />
Anhalt).<br />
Elementarer Schwefel wird vor allem als Abfallprodukt bei der Eröl- und Erdgasverwertung<br />
durch das Claus-Verfahren oder durch Rösten von Sulfiden gewonnen. Bergmännisch wird<br />
Schwefel mit Hilfe des Frasch-Verfahrens gefördert.<br />
Verwendet wird Schwefel hauptsächlich für die Herstellung von Schwefelsäure, im geringeren<br />
Umfang für die Vulkanisierung von Kautschuk, die Pyrotechnik und in der Stahlindustrie.<br />
15
Graphit<br />
C<br />
Eigenschaft: sehr gute Leitfähigkeit<br />
Farbe: schwarz, metallisch<br />
glänzend, opak<br />
Strich: schwarz<br />
Dichte: 2,25 g/cm 3<br />
Härte: 1, schwarz abfärbend<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Graphit besitzt eine für dieses Mineral sehr typische Schichtstruktur, in der in jeder Schicht ein<br />
C – Atom von 3 weiteren C-Atomen umgeben ist. Es werden so zweidimensional unendliche<br />
hexagonale Netze aufgespannt. Dies begründet seine sehr gute Leitfähigkeit.<br />
Das häufigste Vorkommen ist das als Graphit-Schüppchen in metamorph überprägten<br />
Sedimenten. In metamorphen Flözen ist es zu großen Aggregaten von teilweise wirtschaftlicher<br />
Bedeutung gehäuft, seine Form ist immer xenomorph. Klassische Vorkommen sind die in<br />
Marmoren konservierten Graphite von Kropfmühl bei Passau und Pargas in Finnland.<br />
Gelegentlich enthalten sehr mafische Magmen Einschlüsse von Graphit (Beispiel: Harzburger<br />
Gabbro). Wichtige Vorkommen werden in British-Kolumbia (Kanada) im Slocan-<br />
Bergbaubezirk exploriert (Stand: 2011).<br />
Verwendet wird Graphit unter anderem in der Atomindustrie, bei der Bleistiftherstellung, als<br />
Schmiermittel und in der Stahlindustrie.<br />
16
Diamant<br />
C<br />
Eigenschaft: sehr hohe Lichtbrechung<br />
Farbe: wertvolle Steine sind<br />
farblos<br />
Strich: weiß<br />
Dichte: 3,52 g/cm 3<br />
Härte: 10<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Diamant ist das härteste Mineral. Auf den verschiedenen Flächen und in den verschiedenen<br />
Richtungen auf einer gegebenen Fläche bestehen Härteunterschiede. Diamant kommt in<br />
Kimberlit-Lagerstätten in primärer Lagerung vor, aber auch die Anreicherung als<br />
Schwermineral auf Seifen ist von wirtschaftlicher Bedeutung. Diamant tritt meistens als<br />
Oktaeder und Würfel mit korrodierten Kanten auf. Andere komplizierte Wachstumsformen<br />
werden ebenfalls beobachtet.<br />
Da die Diamanten an die Eruption von Kimberliten gebunden sind, werden nur in den<br />
Bereichen alter Kontinentalmassen, auf die diese Eruptivgesteine beschränkt sind,<br />
nennenswerte Funde erzielt. Die Gehalte von Diamant in Kimberlit können bis zu 200 Karat<br />
pro Tonne Gestein betragen. Die reichsten Vorkommen sind derzeit in Sibirien (Udachnaya,<br />
Mir) und in NW-Australien (Kimberley-Mine) in Abbau. Es werden regelmäßig neue Funde<br />
gemacht, so zum Beispiel bei Archangelsk, in Brasilien, in Indien und in Südafrika. Diamanten<br />
kommen auch in Seifen vor. Industrie-Diamanten können aus der Gasphase im Lichtbogen<br />
oder durch Glimmentladung erzeugt werden. Die größte im Abbau befindliche Diamantenmine<br />
ist die Diavik Mine in Kanada (Stand: 2010). Russland führt bei der Produktion von<br />
Naturdiamanten, die USA bei den synthetischen Diamanten (Stand: 2010).<br />
17
Diamanten werden als Schmucksteine verwendet. Für die Verwendung als Schleifmittel, als<br />
Schutzschicht vor Abnutzung z. B. auf Bohrkronen und die Bearbeitung von Diamanten usw.<br />
werden hauptsächlich Industriediamanten eingesetzt.<br />
Im unten stehenden P-T-Diagramm sind die Stabilitätsbereiche von Graphit und Diamant in der<br />
Erde aufgetragen. Zur Bildung der sehr dichten Diamant-Struktur benötigt man extrem hohe<br />
Drücke, wie sie innerhalb des Erdmantels nur in Tiefen > 130 bis 150 km verwirklicht sind.<br />
Nur die sehr schnelle Extrusion von Kimberliten ermöglicht die oberflächennahe<br />
Konservierung dieses metastabilen Zustands.<br />
18
2. Sulfide, Sulfosalze<br />
Kupferglanz, Silberglanz, Pentlandit, Bleiglanz,<br />
Zinkblende, Kupferkies, Magnetkies, Zinnober,<br />
Antimonglanz, Molybdänglanz, Pyrit, Markasit<br />
Eigene Notizen:<br />
19
In dieser Gruppe sind die natürlichen Schwefelverbindungen vieler Übergangsmetalle (z. B.<br />
Fe, Ni, Cu, Ag, Pb, Zn) und einiger Metalloxide (z. B. As, Sb) zusammengefaßt. Diese<br />
Minerale sind z. T. von großer wirtschaftlicher Bedeutung, sie stellen den größten Teil der<br />
Erzminerale. Andere Sulfide sind auf wenige Lagerstätten begrenzt und nur genetisch<br />
interessant. Diese werden genannt, aber nicht näher betrachtet.<br />
Man unterscheidet die Sulfide chemisch nach dem Verhältnis des Metalls (Me) zum Schwefel<br />
(S). Es gibt Sulfide mit Me/S > 1 (Beispiel: Kupferglanz Cu 2 S, Bornit Cu 5 FeS 4 ), solche mit<br />
Me/S = 1 (Bleiglanz PbS, Zinkblende ZnS) und solche mit Me/S < 1 (Beispiel: Pyrit FeS 2 ,<br />
Molybdänit MoS 2 ). Außerdem gibt es noch komplexe Sulfide, die sogenannten Sulfosalze, in<br />
denen außer Schwefel noch Sb und As als Anionen auftreten (Beispiel: Fahlerze wie<br />
Tetraedrit Cu 12 Sb 4 S 13 und Tennantit Cu 12 As 4 S 13 ; Rotgültigerze wie Proustit Ag 3 AsS 3 und<br />
Pyrargyrit Ag 3 SbS 3 ).<br />
Nicht besprochen werden die auch in die zweite Gruppe gehörenden Arseniden.<br />
20
Kupferglanz (Chalkosin)<br />
Cu 2 S<br />
Farbe: bleigrau (frischer Bruch), an<br />
der Luft matt und schwarz<br />
anlaufend<br />
Strich: grauschwarz<br />
Dichte: 5,5 – 5,8 g/cm 3<br />
Härte: 2,5 - 3<br />
Spaltbarkeit: undeutlich nach {110}<br />
Kupferglanz kommt in Form von bleigrauen, feinkristallinen Massen vor. Er wird als<br />
primäres Erzmineral hydrothermal abgeschieden. Große Lagerstätten dieses Typs waren die<br />
von Butte (Montana) und Tsumeb (Namibia). Sekundär tritt es in der Zementationszone von<br />
großen Kupferlagerstätten auf. Es findet sich auch als fein verteiltes Erzmineral in der<br />
Zechstein-Einheit Kupferschiefer in Mitteleuropa. Kupferglanz verwittert leicht unter Bildung<br />
von Rotkupfererz (Cuprit) Cu 2 O 2 , gelegentlich von gediegen Kupfer und von den Cu-<br />
Hydrokarbonaten Azurit und Malachit. Es handelt sich um ein dimorphes Mineral, da es bei<br />
Abkühlung unter 103 °C von einem hexagonalen Kristallsystem (Hoch-Chalkosin) in ein<br />
monoklines (Tief-Chalkosin) wechselt.<br />
21
Silberglanz (Argentit, Akanthit)<br />
Ag 2 S<br />
Farbe: frisch bleigrau, schwarz<br />
anlaufend, pulveriger Zerfall<br />
Strich: dunkelgrau<br />
Dichte: 7,3 g/cm 3<br />
Härte: 2 – 2,5<br />
Spaltbarkeit: fehlt<br />
Primäres, hydrothermal gebildetes Erzmineral sowie als Silberträger im Bleiglanz (PbS). Es<br />
ist eines der wichtigsten Silbererz-Minerale und damit von wirtschaftlicher Bedeutung.<br />
Silberglanz ist verbreitet in den hydrothermalen Gängen des Erzgebirges und Böhmens sowie<br />
besonders reichlich in einigen Lagerstätten Mexikos.<br />
Silberglanz kristallisiert als kubischer Argentit (Hochtemperatur-Modifikation von Ag 2 S) aus<br />
und geht bei Abkühlung unter 173 °C in die stabile Phase des monoklinen Akanthit<br />
(Tieftemperatur-Modifikation von Ag 2 S) über. Bei niedrig temperierten hydrothermalen<br />
Lösungen entsteht Akanthit direkt.<br />
22
Pentlandit (Eisennickelkies) (Ni, Fe) 9 S 8<br />
Farbe: bronzegelb<br />
Strich: schwarz<br />
Dichte: 4,6 – 5 g/cm 3<br />
Härte: 3,5 - 4<br />
Spaltbarkeit: deutlich nach {111}<br />
Pentlandit entsteht zusammen mit Magnetkies (Pyrrhotin) als liquidmagmatische<br />
Ausscheidung aus mafischen Schmelzen, wobei Pentlandit zumeist als Einschluß in<br />
Magnetkies auftritt. Diese Entstehung ist besonders gut belegt in der wichtigen Ni-Lagerstätte<br />
von Sudbury, Ontario (Kanada). Eine ähnliche Genese und Bedeutung hat das Bushveld-<br />
Massiv in Transvaal (Südafrika). Pentlandit ist ein Frühkristallisat. Mit einem Nickelgehalt<br />
von ungefähr 34 % gehört Pentlandit zu einem der wichtigsten Nickelerze.<br />
Nickel wird hauptsächlich zur Stahlveredelung und für Legierungen verwendet, in geringerem<br />
Maße auch in der chemischen Industrie und in der Galvanotechnik.<br />
23
Bleiglanz (Galenit)<br />
PbS<br />
Nebenbestandteile<br />
Ag, Au, Se<br />
Farbe: bleigrau, starker Metallglanz<br />
auf frischen Bruchflächen<br />
Strich: grauschwarz<br />
Dichte: 7,4 – 7,6 g/cm 3<br />
Härte: 2,5 – 3<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Bleiglanz weist gewöhnlich einen schwachen Gehalt an Silber auf, der meist bei 0,01-0,3 %<br />
liegt, aber auch bis zu 1 % betragen kann. In der vorlesungsbegleitenden Übung wird ein<br />
Gehalt von 0,5 % Silber in Bleiglanz angegeben. Das kommt hauptsächlich durch Einschlüsse<br />
verschiedener Silberminerale (siehe Silberglanz), oftmals von silberreichem Fahlerz. Bei<br />
Bleiglanz handelt es sich um das wichtigste und häufigste Pb-Erzmineral, und wegen seiner<br />
Verbreitung ist es auch das wichtigste Silbererz.<br />
Bleiglanz entsteht häufig auf hydrothermalen Gängen und als hydrothermales<br />
Verdrängungsprodukt von Kalkstein. Sedimentär wird PbS selten gebildet. Auf Grund<br />
gleicher Bildungsbedingungen bildet Bleiglanz zusammen mit Zinkblende (ZnS) eine<br />
Paragenese. Bleiglanz tritt als sog. Durchläufer in fast allen Gangvererzungen des<br />
europäischen Grundgebirges (Harz, Erzgebirge etc.) auf. Mengenmäßig weniger bedeutend<br />
sind die Imprägnationen in Sandstein (Buntsandstein) und in Kalksteinen.<br />
Neben der Verwendung als Strahlenschutz wird Blei auch als Metall oder Legierung genutzt.<br />
Auf Grund seiner Toxizität wird Blei nicht mehr zur Herstellung von Wasserrohren und<br />
Essgeschirr bzw. Trinkgefäßen verwendet. Weitere Verwendung findet Blei noch in einigen<br />
Ländern als Bestandteil von Kosmetik, Farben und Benzin.<br />
24
Zinkblende (Sphalerit)<br />
ZnS<br />
Nebenbestandteile<br />
Fe, Cd, Mn<br />
Eigenschaft: meist opak<br />
Farbe: meist bräunlich-rot, gelb,<br />
schwarz, starker<br />
(blendeartiger) Glanz<br />
Strich: gelb bis braun<br />
Dichte: 3,9 – 4,1 g/cm 3<br />
Härte: 3,5 – 4<br />
Spaltbarkeit: vollkommen, jedoch spröde<br />
Fe ist ein Nebenbestandteil, der fast immer in Zinkblende vorhanden ist. Mit zunehmendem<br />
Fe-Gehalt wird die Zinkblende dunkler bis schwarz gefärbt. Neben Fe kommen auch Cd<br />
(circa 0,5 %) und Mn als Nebenbestandteile, sowie auch seltene Metalle wie In, Ga, Tl und<br />
Ge vor.<br />
Zusammen mit Bleiglanz auf fast allen hydrothermalen Gängen des europäischen<br />
Grundgebirges (Harz, Erzgebirge etc.) zu finden. Zinkblende ist das wichtigste<br />
Zinkerzmineral und von großer wirtschaftlicher Bedeutung. Eines der wichtigsten<br />
Vorkommen ist das von Broken Hill (Australien). Außerdem kommt es als synsedimentäreexhalative<br />
Bildung in schichtgebundenen Lagerstätten vor, Beispiele hierfür sind der<br />
Rammelsberg in Niedersachsen und Meggen in Westfalen.<br />
Zinkblende enthält als wichtiges Spurenelement das hoch toxische Cadmium. Dieses fällt als<br />
Metall bei der Verhüttung von Zinkerzen an und kann wegen seiner hohen Flüchtigkeit sehr<br />
leicht in der Umgebung verteilt werden.<br />
Zink dient als Korrosionsschutz, wird für Batterien und die Herstellung von Zinkblech (u. a.<br />
für Regenrinnen) verwendet. Cadmium wird als Rostschutz, in Akkus, als Legierung und zum<br />
Färben von Glas verwendet.<br />
25
Kupferkies (Chalkopyrit) CuFeS 2<br />
Farbe: grünlich bis gelb, Metallglanz,<br />
bunt anlaufend<br />
Strich: schwarz<br />
Dichte: 4,1 – 4,3 g/cm 3<br />
Härte: 3,5 – 4<br />
Spaltbarkeit: fehlt<br />
Kupferkies ist das verbreitetste und mit meist 33 % Cu-Gehalt auch eines der wirtschaftlich<br />
wichtigsten Cu-Erzminerale. Kupferkies wird als magmatisches Frühkristallisat zusammen<br />
mit Magnetkies und Pentlandit gebildet. In hydrothermalen Gängen, in Stöcken (sogenannten<br />
Kiesstöcken) und Lagern, auch als Imprägnation. Rezent als submarine-exhalative<br />
Ablagerung an Mittelozeanischen Rücken. Kupferkies ist ein Durchläufermineral. Bei seiner<br />
Verwitterung entsteht ein inhomogenes Verwitterungserz (Kupferpecherz bzw. Ziegelerz),<br />
das aus Azurit Cu 3 [OH/CO 3 ] 2 , Malachit Cu 2 [(OH) 2 /CO 3 ], Rotkupfererz Cu 2 O, Kupferindigo<br />
(Covellin) CuS, Buntkupferkies (Bornit Cu 5 FeS 4 ), viel Brauneisenerz (Limonit FeOOH) und<br />
anderen Mineralen besteht.<br />
Farbe und Habitus können zur Verwechslung mit Pyrit führen. Seltener ist die Verwechslung<br />
mit Gold.<br />
26
Magnetkies (Pyrrhotin)<br />
FeS-Fe 1-x S<br />
Nebenbestandteile<br />
Ni, Co<br />
Farbe: hell bronzefarben, mattbraun<br />
anlaufend, Metallglanz<br />
Strich: grauschwarz<br />
Dichte: 4,6 – 4,7 g/cm 3<br />
Härte: 4<br />
Spaltbarkeit: in grobkörnigen Stücken<br />
deutlich<br />
Zusammen mit Pentlandit auf den großen magmatischen Lagerstätten wie Sudbury (Kanada)<br />
auftretend, dort wird es als Nickelerz abgebaut. Magnetkies entstand in dieser Lagerstätte als<br />
Entmischung des sulfidischen Anteils der mafischen Magmen in Frühstadien der<br />
Kristallisation. Außerdem kommt das Mineral in frühen hydrothermalen Gängen des Harzes<br />
und Erzgebirges vor. Pyrrhotin ist meist ferromagnetisch.<br />
Wirtschaftlich hat Magnetkies eher geringe Bedeutung und wird nur selten als Eisenerz<br />
abgebaut. Verwendung findet es für die Herstellung von Eisenvitriol und als Grundstoff für<br />
Polierrot.<br />
27
Zinnober (Cinnabarit)<br />
HgS<br />
Farbe: rot, rotbraun, schwarz<br />
Strich: dunkelrot<br />
Dichte: 8,1 g/cm 3<br />
Härte: 2 – 2,5<br />
Spaltbarkeit: nach {1 0 1¯ 0} ziemlich<br />
vollkommen<br />
Zinnober ist mit circa 87 % Hg-Gehalt das wichtigste Quecksilbererz, meist niedrigthermal<br />
ausgeschieden in jungen Vulkanen wie Monte Amiata (Umbrien). Eine große, seit dem<br />
Altertum ausgebeutete Lagerstätte ist die von Almadén (Spanien).<br />
Als schwer wasserlösliches Farbpigment wird es in der Malerei verwendet. Hauptverwendung<br />
findet Hg als Legierungsmetall, u. a. als Silber-Amalgam in der Zahntechnik oder für die<br />
Goldwäsche.<br />
Bedingt durch seine hohe Toxizität wird der Gebrauch von Quecksilber immer weiter<br />
eingeschränkt. Die Nutzungen als Flüssigkeit in Thermometern und als Heilmittel in der<br />
Heilkunde wurden bereits eingestellt.<br />
28
Antimonglanz (Stibnit, Antimonit) Sb 2 S 3<br />
Farbe: bleigrau, buntfarbig anlaufend<br />
Strich: dunkelbleigrau<br />
Dichte: 4,5 – 4,6 g/cm 3<br />
Härte: 2 – 2,5<br />
Spaltbarkeit: sehr vollkommen nach {010}<br />
Wichtiges Antimonerzmineral, gelegentlich auf den Erzgängen Mitteleuropas. Gebildet wird<br />
Stibnit auf hydrothermalen Gängen, zwischen 300 und 1000 °C. Große Lagerstätten liegen in<br />
China und Japan. Der Antimongehalt kann über 70 % betragen.<br />
Verwendet wird Antimon als Legierungsmetall und als Zusatz zu Akkumulatorenblei sowie<br />
als reinstes Sb in der Halbleiterindustrie.<br />
29
Molybdänglanz (Molybdänit) MoS 2<br />
Eigenschaft: unelastisch biegsame<br />
Spaltplättchen<br />
Farbe: bleigrau, Metallglanz<br />
Strich: dunkelgrau<br />
Dichte: 4,7 – 4,8 g/cm 3<br />
Härte: 1 – 1,5<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Molybdänglanz besitzt meist einen geringen Gehalt an Rhenium von bis zu 0,3 %.<br />
Einziges wichtiges Molybdän-Erzmineral, meist untergeordnet in pegmatitischpneumatolytischen<br />
Gängen und Porphyry-Cu-Lagerstätten (Anden). Eine größere Lagerstätte<br />
befindet sich in den Quarz-haltigen Erzen von Climax (Colorado). Es bildet häufig<br />
Paragenese mit Wolframit.<br />
MoS 2 findet als Schmierstoff Verwendung. Mo ist ein Stahlveredelungsmetall<br />
(Molybdänstahl). Darüber hinaus wird es als Reaktormetall und in der Raketentechnik<br />
genutzt.<br />
In Farbe und Habitus kann Molybdänit mit Graphit verwechselt werden. Die Strichprobe kann<br />
bei der Unterscheidung helfen.<br />
30
Pyrit (Eisenkies, Schwefelkies) FeS 2<br />
Nebenbestandteile<br />
Ni, Co, Cu, Au<br />
Eigenschaft: opak<br />
Farbe: messinggelber Metallglanz<br />
Strich: grün- bis bräunlichschwarz<br />
Dichte: 5 g/cm 3<br />
Härte: 6 – 6,5<br />
Spaltbarkeit: sehr undeutlich<br />
Das Eisen in Pyrit kann durch kleinere Mengen von Nickel, Kobalt oder Kupfer ersetzt sein,<br />
mitunter auch kleinere Einschlüsse von gediegen Gold.<br />
Pyrit ist ein außerordentlich weit verbreitetes Mineral, es handelt sich um ein typisches<br />
Durchläufermineral. Ausgedehnte Lagerstätten des sedimentär-exhalativen Typs sind in<br />
Meggen und am Rammelsberg in Abbau gewesen. Hauptsächlich wird Pyrit hydrothermal,<br />
seltener magmatisch gebildet.<br />
Pyrit kann ein wichtiger Goldträger sein und wird auch häufig mit Gold verwechselt, daher<br />
auch die Bezeichnung Katzengold. Gold ist jedoch viel weicher und dehnbar und es hat<br />
goldgelben Strich.<br />
Bedingt durch sein kubisches Kristallsystem bildet Pyrit meist Würfel aus, die im Normalfall<br />
eine typische Streifung (Wachstumsstreifung bzw. die sogenannte Kombinationsstreifung)<br />
aufweisen. Die häufigsten Formen sind neben dem Würfel der Oktaeder sowie vielfältige<br />
Verzwilligungen dieser Formen. Pyrit ist eine Modifikation von Markasit.<br />
Pyrit wird zur Herstellung von Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) genutzt. Der dabei entstehende<br />
Abröstungsrückstand wird dann in der Eisengewinnung, als Polierpulver oder als<br />
Farbbestandteil verwendet. Je nach Gehalt der Nebenbestandteile wird Pyrit auch als Kupferoder<br />
Golderz abgebaut.<br />
31
Markasit FeS 2<br />
Eigenschaft: opak<br />
Farbe: gegenüber Pyrit eher<br />
grünlichgelb, Metallglanz<br />
Strich: grünlich bis schwarzgrau<br />
Dichte: 4,8 – 4,9 g/cm 3<br />
Härte: 6 – 6,5<br />
Spaltbarkeit: unvollkommen<br />
Markasit besitzt eine niedrige Bildungstemperatur und entsteht meist aus sauren Lösungen.<br />
Oberhalb von ca. 400 °C geht der orthorhombische Markasit durch einen Umbau im<br />
Kristallsystem in den kubischen Pyrit über.<br />
Markasit ist nicht so verbreitet wie Pyrit. Auf manchen hydrothermalen Erzgängen<br />
(Clausthal) und als Konkretionen in Sedimenten. Markasit entsteht bei niedrigen<br />
Temperaturen unter 300 o C. Seine äußere Erscheinungsform ist sehr vielfältig. Sie reicht von<br />
sehr kleinen, Himbeer-artigen Gelausscheidungen in Sedimenten (sog. Framboide) bis hin zu<br />
sehr komplizierten Durchwachsungszwillingen in sedimentären Konkretionen. Beim<br />
knollenförmigen Habitus zeigen Bruchflächen einen radialstrahligen (Strahlen, die vom<br />
Mittelpunkt nach allen Seiten ausstrahlen) internen Aufbau. Außerdem gibt es mannigfaltige<br />
Pseudomorphosen des Markasits nach den Formen anderer Minerale.<br />
Die Verwendung ist ähnlich der von Pyrit. Gelegentlich wird er auch als Schmuckstein<br />
verkauft, zerfällt jedoch schnell unter Bildung von schwefliger Säure.<br />
32
3. Halogenide<br />
Halit, Sylvin, Carnallit, Fluorit<br />
Eigene Notizen:<br />
33
Die Minerale dieser Gruppe sind Chloride und Fluoride von Alkali- und Erdalkalielementen.<br />
Brom und Iod bilden keine eigenen Verbindungen als Minerale. Die Kristallgitter der hier<br />
näher betrachteten Minerale Halit, Sylvin und Fluorit sind in der höchstmöglichen Symmetrie<br />
angeordnet. Diese Minerale zeigen eine ausgeprägte Spaltbarkeit. Sie sind entweder farblos<br />
oder allochromatisch, das heißt durch Fremdionen oder Fremdeinschlüsse gefärbt.<br />
Charakteristisch für diese Gruppe ist auch die geringe Dichte der einzelnen Minerale.<br />
34
Steinsalz (Halit)<br />
NaCl<br />
Eigenschaft: durchsichtig, leicht<br />
wasserlöslich, salziger<br />
Geschmack<br />
Farbe: farblos, bisweilen rot, gelb,<br />
braun, grau durch<br />
Beimengungen<br />
Dichte: 2,1 – 2,2 g/cm 3<br />
Härte: 2<br />
Die Färbung von Halit ist bei Einschlüssen von Limonit gelblich und durch Hämatit rötlich,<br />
grau durch Toneinschlüsse, braunschwarz durch Bitumen. Durch radioaktive Bestrahlung<br />
kann es zu Fehlern im Kristallgitter kommen, die als blaue oder violette Verfärbungen in<br />
Erscheinung treten.<br />
Steinsalz ist das Hauptmineral in Evaporit-Lagerstätten. Diese entstehen, wenn in nahezu<br />
abgeschlossenen Meeresbecken die Verdunstung des Meerwassers größer ist als Zufluss plus<br />
Niederschlag und die im Meerwasser gelösten Ionen als Verbindungen ausfallen.<br />
Verwendet wird Halit als Speisesalz und Streusalz.<br />
35
Sylvin<br />
KCl<br />
Nebenbestandteile:<br />
Rb, Cs<br />
Eigenschaft: bitterer Geschmack<br />
Farbe: mit Halit vergleichbar<br />
Dichte: 1,99 g/cm 3 , geringer als die<br />
von Halit<br />
Härte: 2<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Unterscheidungskriterien gegenüber Halit sind der bittersalzige Geschmack und die<br />
rötlichviolette Flammenfärbung des Kaliums. Durch Farbe und Habitus kann Sylvin nicht von<br />
Halit unterschieden werden. In Salzlagerstätten enthält der Sylvin nur wenig Na. Es können<br />
anstatt K auch Spuren von Rb oder Cs eingebaut werden. Es handelt sich um ein Kali- oder<br />
Edelsalz.<br />
Wie Steinsalz ist der Sylvin ein Mineral der Evaporit-Lagerstätten und bildet sich dort als<br />
eines der letzten Minerale. Es kann entweder primär durch Evaporation oder aber sekundär<br />
aus Carnallit entstehen. Sylvin und Carnallit sind als Kalium-Träger von großer<br />
wirtschaftlicher Bedeutung und finden z. B. bei der Düngemittel- und in der Glasherstellung<br />
Verwendung.<br />
36
Carnallit<br />
KMgCl 3 · 6 H 2 O<br />
Eigenschaft: stark hygroskopisch, starke<br />
Phosphoreszenz<br />
Farbe: farblos, meist aber weiß,<br />
rosa, grau, rot, braun, blau<br />
oder gelb, Fettglanz<br />
Dichte: 1,6 g/cm 3<br />
Härte: 1,5 – 2<br />
Spaltbarkeit: keine<br />
Carnallit bildet sich als eines der letzten Minerale in der Evaporit-Abfolge und zählt zu den<br />
Kali- bzw. Edelsalzen. Das Vorkommen ist auf sedimentäre Salzlagerstätten beschränkt. Er<br />
bildet zusammen mit Halit (NaCl), Kainit (KMg[Cl|SO 4 ]·3H 2 O) und Kieserit (MgSO 4·H 2 O)<br />
plus Anhydrit (CaSO 4 ) das K-Salzgestein Carnallitit (Kalisalz). Es ist das wichtigste primäre<br />
Kalisalz in den deutschen Kalisalzlagerstätten. Wichtige Fundorte sind auch Suria (Spanien),<br />
Kalusz (Ukraine) und Benghasi (Libyen).<br />
Es hat einen stark bitteren Geschmack. An der Atmosphäre nimmt Carnallit Wasser aus der<br />
Luft auf und zerfließt unter Abscheidung von Sylvin. Austausch der Cl - - Ionen durch Br - -<br />
Ionen führt zur Varietät Bromcarnallit. Dieser wurde eine Zeit lang zur Gewinnung von Brom<br />
genutzt, dies ist jedoch nicht mehr wirtschaftlich. Carnallit wird zur Herstellung von<br />
Kaliumdünger verwendet.<br />
37
Fluorit (Flussspat) CaF 2<br />
Farbe: in fast allen Farben<br />
vorkommend, meist grün,<br />
violett, farblos, gelb, rosa<br />
Dichte: 3 – 3,5 g/cm 3<br />
Härte: 4<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Die Färbung von Fluorit ist meist blass. Für die Farbunterschiede gibt es unterschiedliche<br />
Ursachen, z.B. Einbau von Spurenelementen oder radioaktive Bestrahlung.<br />
Flussspat kommt als pneumatolytische Bildung in Gängen und Imprägnationen, in<br />
hydrothermalen Gängen sowie schichtgebunden in Sedimenten vor. Letztere Vorkommen<br />
gewinnen als Lagerstätten immer größere Bedeutung. Vorkommen in Harz und Erzgebirge<br />
auf Gängen. Im Abbau sind große Lagerstätten in China.<br />
Bei xenomorphem Habitus ist die Unterscheidung des kubischen Fluorits von dem trigonalen<br />
Tiefquarz schwierig. Hier hilft die Ritzprobe, da Fluorit deutlich weicher als Quarz ist.<br />
Fluorit wird zur Senkung von Schmelzpunkten, zur Herstellung von Fluorchemikalien (z. B.<br />
Flusssäure) und in der Glasindustrie verwendet.<br />
38
4. Oxide, Hydroxide<br />
4.1 XO 2 -Verbindungen<br />
Quarz, Rutil, Zinnstein, Pyrolusit, Pechblende,<br />
Wolframit<br />
Eigene Notizen:<br />
39
Quarz SiO 2<br />
Tief-Quarz:<br />
Eigenschaft: Glasglanz, Fettglanz auf<br />
Bruchflächen<br />
Farbe: reiner Quarz ist farblos<br />
Dichte: 2,65 g/cm 3<br />
Härte: 7<br />
Spaltbarkeit: fehlt, bis auf seltene<br />
Ausnahmen<br />
Quarz wird auf Grund seiner chemischen Zusammensetzung zu den Oxiden gestellt, dort<br />
gelegentlich auch als eigene Gruppe („Quarzgruppe“) geführt. Der innere Aufbau von Quarz<br />
entspricht der von Gerüstsilikaten (Tektosilikaten). Durch die elektrostatisch ausgeglichene<br />
Struktur kommt es zu keinem Einbau von Kationen in der Quarzstruktur. Bei allen<br />
Gerüstsilikaten wird neben dem vierwertigen Silizium auch dreiwertiges Aluminium in die<br />
Tetraeder eingebaut. Damit die Struktur wieder neutral wird, werden Kationen eingebaut. Der<br />
innere Aufbau von Quarz führt gelegentlich zu einer Einordnung desselben bei den<br />
Tektosilikaten, dies ist aus oben genannten Gründen jedoch nicht haltbar.<br />
Quarz ist ein sehr weit verbreitetes gesteinsbildendes Mineral der gesamten kontinentalen<br />
Erdkruste. Er kommt in felsischen Magmatiten (Granite etc.), Metamorphiten (Gneise etc.)<br />
und klastischen Sedimenten (Sandsteine etc.) vor. Dort ist er in der Regel xenomorph<br />
ausgebildet und fast immer ein wenig trüb durch Einschlüsse. Klare Kristalle kommen meist<br />
nur als sekundäre Bildungen auf Klüften und in Form anderer Neubildungen in Hohlräumen<br />
vor.<br />
40
Die Quarzgruppe, SiO 2<br />
Modifikation Kristallsystem Dichte (g/cm 3 )<br />
Tief-Quarz trigonal 2,65<br />
Hoch-Quarz hexagonal 2,53<br />
Tief-Tridymit monoklin 2,27<br />
Hoch-Tridymit hexagonal 2,26<br />
Tief-Cristobalit tetragonal 2,32<br />
Hoch-Cristobalit kubisch 2,20<br />
Coesit monoklin 3,01<br />
Stishovit tetragonal 4,35<br />
Opal (SiO 2 · nH 2 O) amorph 2,1 – 2,2<br />
p-T-Diagramm der SiO 2 -Modifikationen<br />
Das Diagramm gibt an, bei welchem Druck und welchen Temperaturen eine bestimmte Modifikation stabil ist.<br />
Nach Farbe, Ausbildung und anderen Aspekten werden unterschiedliche Varietäten des Tief-<br />
Quarzes unterschieden, wie zum Beispiel:<br />
Bergkristall: klar, durchsichtig<br />
Rauchquarz: rauchbraun; Färbung entsteht durch Punktdefekte bedingt durch<br />
radioaktive Strahlung<br />
Citrin: zitronengelb; Strukturbaufehler und ionisierte Strahlung oder Fe 3+<br />
Amethyst: violett; Einlagerungen von Fe 4+ und radioaktive Bestrahlung<br />
41
Rosenquarz: rosarot; Spuren von Ti 4+ und Mn 3+<br />
Tigerauge: bronzegelb schillernd; Oxidation von enthaltenem Amphibolasbest<br />
Milchquarz: milchig-trüb; Flüssigkeitseinschlüsse<br />
Gemeiner Quarz: farblos, trüb, grau; durch das Wachstum weitere Unterteilungen in<br />
Varietäten wie z. B. Kappenquarz, Sternquarz<br />
Tridymit und Cristobalit sind selten. Sie kommen in manchen Vulkaniten vor und<br />
gelegentlich in Sedimenten. Coesit und Stishovit sind Hochdruck-SiO 2 -Modifikationen.<br />
Stishovit entsteht durch den hohen Druck, der beim Aufprall eines Meteoriten in Impakt-<br />
Kratern auftritt. Coesit tritt in manchen Ultrahochdruckgesteinen auf.<br />
Opal ist eine Gel-artige SiO 2 -Modifikation, deren Vorkommen auf den sedimentären Bereich<br />
beschränkt ist. Dort findet man ihn in Form von Feuersteinen (Flint) und manchmal als<br />
Edelsteinvarietät in Mergeln (Australien). Die Farben des Edelsteins Opal werden<br />
hervorgerufen durch orientierte Einlagerungen von H 2 O-Molekülen, die das typische<br />
Opalisieren bewirken.<br />
Chalzedon ist schlecht kristallisierter, faserförmiger Tief-Quarz. Chalzedon-Aggregate in<br />
ehemaligen Blasenräumen von Vulkaniten werden als Achat bezeichnet. Wässrige Lösungen<br />
füllen die Blasenhohlräume aus, kühlen ab, die Flüssigkeit verflüchtig sich und die<br />
Ablagerungen füllen die Gasblase aus. Da sich dieser Vorgang mehrfach wiederholt, kommt<br />
es durch unterschiedliche farbgebende Minerale zu unterschiedlichen Ablagerungsschichten.<br />
Diese Schichten können als Wasserwaage genutzt werden, um die ursprüngliche Lagerung<br />
des Gesteins zu bestimmen. Einlagerungen von Eisen-Oxiden oder –Hydroxiden rufen<br />
vielfältige Färbungen hervor.<br />
Quarz wird in der Glasherstellung, als Baustoff (Sand) und das Silizium aus dem Quarz in der<br />
Halbleiterindustrie verwendet. Auf Grund der vielen Modifikationen und Varietäten wird<br />
Quarz häufig als Schmuckstein verwendet.<br />
42
Rutil TiO 2<br />
Nebenbestandteile<br />
Fe 2+ , Fe 3+ , Nb, Ta<br />
Farbe: dunkelrot, braun, gelblich,<br />
seltener schwarz,<br />
durchscheinend<br />
Strich: gelblich bis bräunlich<br />
Dichte: 4,2 – 4,3 g/cm 3<br />
Härte: 6 – 6,5<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Manche Rutile weisen Gehalte von Fe 2+ , Fe 3+ , Nb und Ta auf. Modifikationen von Rutil sind<br />
der Anatas und der Brookit.<br />
Rutil ist ein Durchläufer in vielen felsischen Magmatiten (Granite etc.), dabei ist er meist nur<br />
als ein mikroskopischer Gemengteil sichtbar. In Form von dünnen Nädelchen in<br />
Sedimentgesteinen wie Tonschiefern. In metamorphen Gesteinen können größere Kristalle<br />
wachsen, so auch in manchen Pegmatiten. Auf sekundärer Lagerstätte als Gemengteil von<br />
Sanden.<br />
Das wichtigste Ti-Mineral nach Ilmenit. Industriell hergestellt als weißes Farbpigment<br />
(Titanweiß) genutzt. Synthetischer Rutil wird als Diamantersatz verwendet.<br />
43
Kassiterit (Zinnstein) SnO 2<br />
Nebenbestandteile<br />
Fe 2+ , Fe 3+ , Ti , Nb, Ta, Zr<br />
Farbe: gelbbraun bis schwarzbraun,<br />
auf Bruchflächen Fettglanz<br />
Strich: gelb bis farblos<br />
Dichte: 6,8 – 7,1 g/cm 3<br />
Härte: 6 – 7<br />
Spaltbarkeit: bisweilen angedeutet<br />
Der Sn-Gehalt ist meist geringer als der theoretische Wert von 78,8 %. Dies liegt an dem<br />
Austausch einiger Sn-Ionen durch Fremdionen wie Fe 2+ , Fe 3+ , Ti , Nb, Ta und Zr.<br />
In Pegmatitgängen, als Gemengteil in pneumatolytischen Gängen und als disseminierte<br />
Verteilung in einigen oberflächennahen Magmatiten; gelegentlich auch in hydrothermalen<br />
Gängen zusammen mit Sulfiden (Bolivien), entsteht primär bei der Bildung von Greisen (wie<br />
z. B. in Portugal). Durch die hohe Dichte als Schwermineral auf sekundärer Lagerstätte als<br />
Seifen-Zinn (Malaysia). Wichtigstes Zinn-Erzmineral.<br />
Idiomorphe Kristalle bilden Dipyramiden aus.<br />
Zinn wird zur Herstellung von Weißblech, Lötzinn und als Bestandteil von Bronze verwendet.<br />
44
Pyrolusit MnO 2<br />
(Braunstein, Schwarzer Glaskopf)<br />
Farbe: dunkelgrau, Metallglanz,<br />
opak<br />
Strich: schwarz<br />
Dichte: 4,7 – 5,1 g/cm 3 je nach<br />
Beschaffenheit<br />
Härte: nicht bestimmbar, 2 – 6,5<br />
Spaltbarkeit: an Kristallen deutlich<br />
Der Mn-Gehalt kann bis ca. 63 % betragen; meist mit zahlreichen fremden Beimengungen.<br />
Pyrolusit ist Bestandteil von Verwitterungserzen, oft neben dem Mineralgemenge Limonit,<br />
sedimentär. Pyrolusit war ein bedeutendes Erzmineral im Ilfelder Becken, Harz. Aus Gelen<br />
gebildete Pyrolusite treten als sog. Schwarzer Glaskopf auf. Die häufigsten Braunstein-Lager<br />
befinden sich in Form von Mangan-Knollen auf dem Meeresboden fast aller Ozeane.<br />
Es handelt sich um das wichtigste Mn-Erzmineral. Mangan wird als Stahlveredelungsmetall,<br />
für Legierungen und in der chemischen Industrie verwendet.<br />
45
Uraninit UO 2<br />
(Pechblende, Uranpecherz)<br />
Eigenschaft: stark radioaktiv<br />
Farbe: schwarz, halbmetallischer bis<br />
pechartiger Glanz<br />
Strich: bräunlichschwarz<br />
Dichte: 10,6 g/cm 3<br />
Härte: 5 – 6<br />
Spaltbarkeit: deutlich<br />
Die Dichte von diesem wichtigsten Uranerz ist bedingt durch das hohe Atomgewicht des U.<br />
Traubig-nierig ausgebildetes Uranpecherz hat 6,5 – 8,5 g/cm 3 .<br />
UO 2 ist ein wichtiges Uran-Erzmineral. Es ist oft an alte Sedimente des Proterozoikums<br />
gebunden. Seine Bildung beruht auf der guten Löslichkeit des Urans im 6-wertigen Zustand<br />
als Uranyl-Komplex (UO 2+ 2 ), welches beim Übergang in reduzierende Milieus als UO 2<br />
abgeschieden wird.<br />
Weitere wichtige Vorkommen sind an Granite gebunden (Limosin, Frankreich), auch als<br />
Gangvererzungen im Erzgebirge vorkommend.<br />
46
Wolframit (Fe,Mn)WO 4<br />
Farbe: schwarz, blendeartiger Glanz<br />
Strich: braun bis braunschwarz<br />
Dichte: 6,7 – 7,5 g/cm 3<br />
Härte: 4 – 4,5<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Wolframit bildet eine vollständige Mischkristallreihe zwischen den beiden Endgliedern<br />
FeWO 4 (Ferberit) und MnWO 4 (Hübnerit), wobei die reinen Endglieder eher seltener<br />
vorkommen. In älterer Literatur wird Wolframit zu den Wolframaten (6. Klasse Einteilung<br />
der Minerale: Sulfate, Chromate, Molybdate und Wolframate) gezählt. Auf Grund der inneren<br />
Struktur gehört dieses Mineral jedoch zu den 1:2 Oxiden.<br />
Wolframit und Scheelit (CaWO 4 ) sind die bedeutendsten Wolframerzminerale. Wolframit<br />
entsteht in pneumatolytischen Gängen im Bereich felsischer Plutonite (Beispiel: Panasqueira,<br />
Portugal; China) in Paragenese mit Kassiterit (siehe Greise). Begleitminerale sind Molybdänit<br />
und Pyrit. Als Schwermineral auch sekundär in Seifen zu finden.<br />
Wolfram findet Verwendung als Legierungsmetall und in Glühfäden. Als Wolframcarbid für<br />
die Herstellung von Spezialbohrkernen genutzt.<br />
47
4. Oxide, Hydroxide<br />
4.2 X 2 O 3 -Verbindungen<br />
Korund, Hämatit, Ilmenit<br />
Eigene Notizen:<br />
48
(gemeiner) Korund Al 2 O 3<br />
Farbe: farblos bis gelblich- oder<br />
bläulichgrau (gemeiner Korund)<br />
Rubin: rot<br />
Saphir: blau<br />
Dichte: 3,9 – 4,1 g/cm 3<br />
Härte: 9<br />
Spaltbarkeit: sehr schlecht<br />
Korund kommt akzessorisch in Pegmatiten und in Gesteinen der Kontakt- und<br />
Regionalmetamorphose vor. Seine Bildung erfordert hohe Al-Gehalte im Gestein. Edle<br />
Varietäten (Rubin, Saphir) kommen in Metamorphiten (z. B. Kenia) und Kalksteinen vor,<br />
meist aber sekundär als Bestandteil von Edelsteinseifen (Sri Lanka) angereichert<br />
(Schwermineral, sehr hart, verwitterungsbeständig). Durch Chrom fährt sich der Korund rot,<br />
durch die Mischung von Eisen und Titan blau.<br />
Korund wird als Schleifmittel und besonders reine Stücke als Edelsteine verwendet.<br />
Synthetische Korunde dienen als Schmucksteine und werden für Präzisionsinstrumente<br />
genutzt.<br />
49
Hämatit Fe 2 O 3<br />
(Eisenglanz, Roteisenerz)<br />
Farbe: in dünnen Blättchen rot<br />
durchscheinend, sonst grau<br />
oder rotbraun<br />
Strich: kirschrot<br />
Dichte: 5,2 g/cm 3<br />
Härte: 5 – 6<br />
Spaltbarkeit: Ablösung durch Translation<br />
bei blättrigem Hämatit<br />
Kristalle rötlich-grau bis eisenschwarz, mitunter bunte Anlauffarben. Als rot färbendes<br />
Pigment gibt es zahlreichen Mineralen und Gesteinen ihre rötliche Färbung. Kristalle und<br />
Kristallaggregate besitzen Metallglanz und sind opak, die dichten und erdig-zerreiblichen<br />
Massen sind rot gefärbt und nichtmetallisch glänzend (Roter Glaskopf).<br />
Hämatit kommt in hydrothermalen und pneumatolytischen Gängen, metasomatisch in<br />
Kalksteinen (z.B. auf der Insel Elba), als Gemengteil in Banded-Iron-Formationen (z.B. in<br />
Minas Gerais, Brasilien; Hamersley Range, Australien) häufig in Wechsellagerung mit<br />
metamorphen Gesteinen vor. Sekundär kann er sich aus Magnetit bilden. Durch Verwitterung<br />
geht er langsam in das Mineral-Gemenge Limonit über.<br />
Hämatit enthält in reinem Zustand ca. 70 % Fe. Er ist eines der wichtigsten Eisenerze und<br />
wird hauptsächlich zur Gewinnung von Stahl und Gusseisen, in geringerem Umfang als<br />
Grundlage für Farben verwendet.<br />
50
Ilmenit (Titaneisenerz) FeTiO 3<br />
Nebenbestandteile<br />
Mn, V, Al<br />
Farbe: braunschwarz bis grau, auf<br />
frischem Bruch Metallglanz<br />
Strich: schwarz<br />
Dichte: 4,5 – 5 g/cm 3<br />
Härte: 5 – 6<br />
Spaltbarkeit: fehlt<br />
Ilmenit ist das wichtigste Ti-Erzmineral.<br />
Als Kristallisationsprodukt mafischer magmatischer Gesteine (Tellnes, Norwegen),<br />
akzessorisch in vielen magmatischen Gesteinen; sekundär als Ilmenitsand an Meeresküsten<br />
(z.B. Sri Lanka).<br />
Ilmenit wird als Stahlveredelungsmetall, für Legierungen im Flugzeugbau und als schwarzes<br />
Farbpigment verwendet. Durch das enthaltene Titan wird Ilmenit selten als Eisenerz<br />
verarbeitet, da die Schlacke bei der Verhüttung zu viskos wird.<br />
51
4. Oxide, Hydroxide<br />
4.3 XY 2 O 4 -Verbindungen<br />
Spinell, Magnetit, Chromit<br />
Eigene Notizen:<br />
52
Spinell MgAl 2 O 4<br />
Nebenbestandteile<br />
Fe, Cr, Ni<br />
Farbe: in vielen Farben durchsichtig<br />
bis durchscheinend, meist<br />
Glasglanz<br />
Dichte: 3,8 – 4,1 g/cm 3<br />
Härte: 7,5 – 8<br />
Spaltbarkeit: angedeutet<br />
Durch die unterschiedlichen Farben gibt es verschiedene Varietäten, wie den edlen Spinell,<br />
der besonders rot, blau aber auch grün sein kann. Der tiefrot gefärbte edle Spinell ist ein<br />
wertvoller Edelstein mit Namen Pleonast.<br />
Überwiegend als Durchläufer in metamorphen Gesteinen (z. B. in Sri Lanka und Thailand),<br />
als Schwermineral sekundäre Anreicherung in Seifen.<br />
Fast hauptsächlich wird Spinell als Edelstein verwendet, sehr unreine Stücke werden selten zu<br />
Schleifmittel verarbeitet. Es können Verwechslungen mit Rubinen auftreten.<br />
53
Magnetit Fe 3 O 4<br />
Nebenbestandteile:<br />
Mg, Al, Cr, Ti<br />
Eigenschaft: stark ferromagnetisch<br />
Farbe: schwarz, stumpfer Metallglanz<br />
Strich: schwarz<br />
Dichte: 5,2 g/cm 3<br />
Härte: 6<br />
Spaltbarkeit: Teilbarkeit andeutungsweise<br />
Gesamt-Fe bis 72,4 %, häufig etwas Mg oder Mn anstelle von Fe.<br />
Als Differentiationsprodukt basischer Magmatite bildet Magnetit bedeutende Erzlagerstätten,<br />
aber auch mit Hämatit zusammen in BIFs, kontaktmetasomatisch in Skarnen. Ist als<br />
Nebengemengteil in vielen Gesteinen zu finden. Große Lagerstätten in Nordschweden<br />
(Kiruna).<br />
Durch seine weite Verbreitung und die magnetischen Eigenschaften dient es zur<br />
Rekonstruktion von Paläomagnetismus. Nach Hämatit ist Magnetit mit einem Eisengehalt von<br />
bis zu 70 % das zweitwichtigste Eisenerz. Es wird auch im Bereich des Elektromagnetismus<br />
verwendet.<br />
54
Chromit (Chromeisenerz) FeCr 2 O 4<br />
Farbe: schwarz bis bräunlichschwarz<br />
Strich: dunkelbraun<br />
Dichte: 4,6 g/cm 3<br />
Härte: 5,1<br />
Spaltbarkeit: fehlt<br />
Der Glanz des Chromits kann halbmetallisch bis metallisch sein; Chromit ist in dünnen<br />
Splittern durchscheinend. In band- oder nesterförmiger Anordnung in ultramafischen<br />
Gesteinen. Chromit wird als magmatisches Frühdifferentiat ausgeschieden und kann wegen<br />
seiner hohen Dichte in tiefen Bereichen von Magmakammern angereichert sein (z.B.<br />
Bushveld-Komplex, Südafrika). Auch als kompakter Chromeisenstein. Es kann in<br />
Serpentiniten vorkommen. Sekundär als Seifenmineral gelegentlich zusammen mit gediegen<br />
Platin.<br />
Chromit ist das wichtigste Chrom-Erzmineral. Chrom wird zur Stahlveredelung, für Fe-Ni-<br />
Legierungen und zum Verchromen verwendet.<br />
55
4. Oxide, Hydroxide<br />
4.4 Hydroxide<br />
Goethit, Lepidokrokit, Limonit, Bauxit<br />
Eigene Notizen:<br />
56
Goethit (Nadeleisenerz)<br />
α-FeOOH<br />
Nebenbestandteile<br />
B, Si, P, Mn, Al, V<br />
Farbe: schwarzbraun bis lichtgelb,<br />
matt oder erdig, in Splittern<br />
braun durchscheinend<br />
Strich: braun bis gelblich<br />
Dichte: 4,5 g/cm 3 im Mittel<br />
Härte: 5 – 5,5<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Als typische Verwitterungsbildung anderer Eisenminerale, daneben sedimentäre Eisensteine<br />
bildend. Besonders im „Eisernen Hut“ von primären Sulfid-Eisenerzlagerstätten. Der<br />
Eisengehalt von 62 % wird durch absorbiertes und kapillar eingebautes Kristallwasser<br />
verringert.<br />
Historisch als Eisenmineral von Bedeutung, mittlerweile unwirtschaftlich. Vorkommen gibt<br />
es z. B. in Salzgitter (Niedersachsen/Deutschland).<br />
57
Lepidokrokit (Rubinglimmer)<br />
γ-FeOOH<br />
Farbe: in Splittern gelbrot durchscheinend,<br />
metallischer Glanz<br />
Strich: bräunlichgelb bis orangebraun<br />
Dichte: 4,0 g/cm 3<br />
Härte: 5<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Viele Eigenschaften sind denen des Goethit sehr ähnlich. Lepidokrokit ist seltener als Goethit,<br />
entsteht aber ebenso als Verwitterungsprodukt Fe-haltiger Minerale und Gesteine, besonders<br />
im „Eisernen Hut“ von primären Sulfid-Eisenerzlagerstätten.<br />
Bei lokaler Anhäufung als Eisenerz abgebaut.<br />
58
Limonit (Brauneisenerz)<br />
Farbe: hell- bis dunkelbraun, schwarz<br />
Strich: gelbbraun<br />
Dichte: ca. 4 g/cm 3<br />
Härte: 5 – 5,5<br />
Spaltbarkeit: keine<br />
Limonit ist ein Mineralgemenge aus FeOOH-Mineralen, Tonmineralen und amorphen<br />
Fe(OH) 3 · aq. Es entsteht durch Verwitterung von Eisenmineralen, typisch im Bereich des<br />
„Eisernen Hutes“ zu finden. Wird in subtropischen/tropischen Klimaten auch durch<br />
Verwitterung eisenhaltiger Carbonate und Silikate gebildet.<br />
Das Mineral kann in schlackeartiger Form vorliegen als Brauner Glaskopf oder in derber<br />
Form als Brauneisenstein.<br />
Der Eisengehalt ist mit 30 – 40 % meist sehr gering. Bei Chrombeimengung für die<br />
Verhüttung im Hochofen ungeeignet. Verwendet als Farbpigment (Brauner Ocker).<br />
59
Bauxit<br />
Farbe: meist braun, gelblichbraun<br />
Strich: gelblichbraun<br />
Dichte: variabel<br />
Härte: variabel<br />
Spaltbarkeit: keine<br />
Bauxit ist ein kompliziertes Mineralgemenge, das als Hauptbestandteile Gibbsit (Al(OH) 3 ),<br />
Diaspor (γ-AlOOH) und Böhmit (α-AlOOH), daneben Tonminerale und Limonit enthält.<br />
Bauxit bildet sich als Verwitterungsrückstand, welcher bei tropischen Bedingungen aus<br />
mafischen Magmatiten unter vollständiger Abfuhr des SiO 2 , großer Teile des Eisens und<br />
anderer Kationen entsteht. Wichtige Lagerstätten waren die bei Les Beaux (Frankreich).<br />
Heute wird Bauxit in großen Mengen in Queensland (Australien) und in Brasilien abgebaut.<br />
Bauxit dient zur Gewinnung von Aluminium, außerdem wird es für die Herstellung<br />
synthetischen Korunds, von Spezialkeramik und von Schleif- oder Poliermitteln benötigt.<br />
60
5. Karbonate<br />
5.1 Calcit-Reihe<br />
Calcit, Rhodochrosit, Siderit, Magnesit<br />
Calcit-Reihe (Wasserfreie Karbonate):<br />
Ionenradius<br />
Calcit CaCO 3 Ca 2+ 1,06 Å<br />
Rhodochrosit MnCO 3 Mn 2+ 0,91 Å<br />
Siderit FeCO 3 Fe 2+ 0,83 Å<br />
Smithsonit ZnCO 3 Zn 2+ 0,83 Å<br />
Magnesit MgCO 3 Mg 2+ 0,78 Å<br />
Eigene Notizen:<br />
61
Calcit (Kalkspat) CaCO 3<br />
Nebenbestandteile<br />
Fe, Mn, Mg<br />
Eigenschaft: starke Doppelbrechung<br />
Farbe: im allg. farblos, milchigweiß,<br />
durchscheinend bis klar<br />
durchsichtig<br />
Dichte: 2,71 g/cm 3<br />
Härte: 3<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Calcit gehört in körnig-spätiger Ausbildung zu den verbreitetsten Mineralen, insbesondere<br />
durch seine Eigenschaft als gesteinsbildendes Mineral in Kalksteinen.<br />
Durch organische Einschlüsse kann der Calcit eine braune bis schwarze Färbung aufweisen.<br />
Gemengteil in vielen Kalksintern und Thermalabsätzen, soweit nicht Aragonit<br />
(Hochdruckmodifikation von CaCO 3 ). Als Bestandteil von Tropfstein, als Gangmineral in<br />
Erzlagerstätten und als Kluftfüllung. Gesteinsbildend in Marmoren und Karbonatiten.<br />
Calcit wird chemisch durch Evaporation ausgefällt oder bildet sich biogen als Hartteile von<br />
Organismen. Die Ausfällung im Meer wird durch die CCD begrenzt. Calcit reagiert heftig mit<br />
(verdünnter) Salzsäure unter Bildung von Kohlenstoffdioxid: CaCO 3 + 2HCl CO 2 + CaCl 2<br />
+ H 2 O.<br />
Die Varietät Isländischer Doppelspat wird in der optischen Industrie verwendet. Kalkstein<br />
wird in der Bauwirtschaft (Zement, Stuck, Naturstein), in der chemischen Industrie und als<br />
Düngemittel genutzt.<br />
62
Rhodochrosit (Manganspat) MnCO 3<br />
Farbe: blassrosa über rosarot bis<br />
himbeerfarben<br />
(Himbeerspat)<br />
Dichte: 3,5 – 3,6 g/cm 3<br />
Härte: 3,5 – 4<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Strich: weiß<br />
Vorkommen als hydrothermales Gangmineral, wie z. B. in Butte in Montana (USA). Produkt<br />
der Oxidationszone. Bildet Paragenesen unter anderem mit Baryt, Fluorit und Calcit.<br />
Rhodochrosit bildet eine lückenlose Mischkristallreihe mit Smithsonit (Zinkspat Zn[CO 3 ]).<br />
Selten als Schmuckstein verwendet. In abbauwürdigen Mengen durch den hohen<br />
Mangangehalt von ca. 47 % als Mn-Erz abgebaut. Mangan wird in der Stahlindustrie und für<br />
Legierungen verwendet.<br />
63
Siderit (Eisenspat) FeCO 3<br />
Nebenbestandteile<br />
Mn, Ca, Mg<br />
Farbe: lichtgraugelb, mit<br />
zunehmender Oxidation<br />
gelblich bis gelbbraun und<br />
später dunkelbraun<br />
Dichte: 3,7 – 3,9 g/cm 3<br />
Härte: 3,5 – 4<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Gewöhnlich liegt der Fe-Anteil bei 48,2 % mit zusätzlichen Gehalten von Mn und etwas Ca,<br />
teilweise auch Mg. Mit Rhodochrosit (MnCO 3 ) besteht eingeschränkte Mischbarkeit, mit<br />
Magnesit eine lückenlose Mischkristallreihe.<br />
In hydrothermalen Gängen vorhanden, teilweise auch metasomatisch, metamorph oder<br />
sedimentär. Bei Verwitterung in Limonit übergehend. Lokal angereichert ein wichtiges Fe-<br />
Erz. Leicht zu verhütten.<br />
64
Magnesit MgCO 3<br />
Farbe: farblos, grau - gelblichweiß,<br />
grauschwarz auf Spaltflächen<br />
Dichte: 3,0 g/cm 3<br />
Härte: 4 – 4,5<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Dieses Mineral besitzt einen Glas- oder Perlmutterglanz. Fe-haltiger Magnesit wird als<br />
Breunnerit bezeichnet.<br />
Vorkommen als Spatmagnesit im Verband mit Dolomitgestein und Kalksteinen, als<br />
Gelmagnesit in Trümmern oder Einschaltungen in Serpentingesteinen als deren<br />
Zersetzungsprodukt. Auf großen metasomatischen Lagerstätten aus der Reaktion von Dolomit<br />
nach: CaMg(CO 3 ) 2 + Mg 2+ 2MgCO 3 + Ca 2+ . Auch metamorph.<br />
Durch Brennen bei etwa 1800 °C wird Magnesit zu Sintermagnesit MgO und nach<br />
Vermischen mit Wasser zu Ziegeln und Tiegeln geformt. Die Ziegel dienen zum Auskleiden<br />
von Hochöfen, da Magnesit ein sehr feuerfestes Material ist. Durch die Gewinnung von<br />
MgCl 2 -Lauge aus dem Magnesit (Brennen bei 800 °C + Entfernen des CO 2 ) kann<br />
Sorelzement hergestellt werden. Dieser dient zur Herstellung feuerfester Baumaterialien und<br />
Isoliermassen. Magnesit wird nicht zur Gewinnung von Magnesium verwendet, denn dieses<br />
wird aus Rückständen der K-Mg-Salz-Verarbeitung oder aus dem Meerwasser gewonnen.<br />
65
5. Karbonate<br />
5.2 Aragonit-Reihe<br />
Aragonit<br />
Aragonit-Reihe (Wasserfreie Karbonate):<br />
Ionenradius<br />
Aragonit CaCO 3 Ca 2+ 1,06 Å<br />
Strontianit SrCO 3 Sr 2+ 1,27 Å<br />
Cerussit PbCO 3 Pb 2+ 1,32 Å<br />
Witherit BaCO 3 Ba 2+ 1,43 Å<br />
Eigene Notizen:<br />
66
Aragonit CaCO 3<br />
Nebenbestandteile<br />
Sr<br />
Farbe: farblos bis zart gefärbt,<br />
durchsichtig bis<br />
durchscheinend<br />
Dichte: 2,95 g/cm 3<br />
Härte: 3,5 – 4<br />
Spaltbarkeit: undeutlich<br />
Durch die dichtere Kristallstruktur von Aragonit ist das Mineral im Vergleich zu Calcit bei<br />
gleichbleibender Dichte etwas härter. Die Reaktion bei Kontakt mit verdünnter Salzsäure<br />
entspricht der von Calcit.<br />
Er ist viel seltener als Calcit und nur begrenzt gesteinsbildend; besitzt Glasglanz auf seinen<br />
Kristallflächen und Fettglanz auf den Bruchflächen; in Hohlräumen vulkanischer Gesteine, als<br />
Bestandteil von Sinterkrusten oder als Sprudelstein aus heißen Quellen oder Geysiren<br />
abgesetzt, organogen als Perlmutterschicht natürlicher Perlen und der Schalen mancher<br />
Mollusken.<br />
Selten als Schmuckstein verwendet.<br />
67
5. Karbonate<br />
5.3 Dolomit-Reihe<br />
Dolomit<br />
Dolomit-Reihe (Wasserfreie Karbonate):<br />
Ionenradius<br />
Ionenradius<br />
Dolomit CaMg(CO 3 ) 2 Ca 2+ 1,06 Å Mg 2+ 0,78 Å<br />
CaFe(CO 3 ) 2 Ca 2+ 1,06 Å Fe 2+ 0,83 Å<br />
Eigene Notizen:<br />
68
Dolomit (Bitterspat) CaMg(CO 3 ) 2<br />
Nebenbestandteile<br />
Fe, Mn<br />
Farbe: farblos, weiß, auch gelblich<br />
bis bräunlich, manchmal<br />
braunschwarz<br />
Dichte: 2,9 – 3 g/cm 3<br />
Härte: 3,5 – 4<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Im Gegensatz zu Calcit wird der Dolomit kaum von kalten, verdünnten Säuren angegriffen.<br />
Wichtiges gesteinsbildendes Mineral, in Kalksteinen und Marmoren auch neben Calcit<br />
auftretend, als Gangart in Erzgängen, als metasomatisches Verdrängungsprodukt in Kalkstein,<br />
wobei maximal die Hälfte der Ca-Ionen durch Mg-Ionen ausgetauscht ist. Dieser Vorgang<br />
wird als Dolomitisierung bezeichnet. Dolomite sind Produkte der Diagenese in offenen<br />
Systemen mit Meerwasserzufluss nach der Reaktion: 2CaCO 3 + Mg 2+ CaMg(CO 3 ) 2 + Ca 2+ .<br />
Die Reaktion von Dolomit mit verdünnter Salzsäure ist deutlich abgeschwächter als bei<br />
Calcit, mit Dolomitpulver deutlich stärker als bei festem Dolomit.<br />
Das Mineral wird als Rohstoff in der Feuerfest- und Baustoffindustrie verwendet. Da Dolomit<br />
sehr porös ist, ist er ein ideales Speichergestein für Kohlenstoffe.<br />
69
5. Karbonate<br />
5.4 Malachit-Azurit-Reihe<br />
Malachit, Azurit<br />
Malachit-Azurit-Reihe (Wasserhaltige Karbonate mit (OH - )):<br />
Malachit Cu 2 [(OH) 2 / CO 3 ]<br />
Azurit Cu 3 [(OH) / CO 3 ] 2<br />
Eigene Notizen:<br />
70
Malachit CuCO 3 · Cu(OH) 2<br />
Farbe: dunkelgrün bis hellgrün, Glasoder<br />
Seidenglanz<br />
Dichte: 4 g/cm 3<br />
Härte: 3,5 – 4<br />
Spaltbarkeit: {201} gut, {010} deutlich<br />
Malachit ist ein verbreitetes Kupfermineral mit einem Cu-Gehalt von 57,4 %. Es kommt als<br />
Sekundärmineral in Paragenese mit Azurit in der Oxidationszone von primären Kupfererzen<br />
vor, ist jedoch häufiger als Azurit. Weitere Vorkommen gibt es als Imprägnation von<br />
Sandsteinen. Typisch ist der deutlich ausgebildete Pleochroismus.<br />
Malachit wird als Schmuckstein und zur Herstellung von Ziergegenständen verwendet. Nur<br />
örtlich wichtiges Kupfererz.<br />
71
Azurit 2CuCO 3 · Cu(OH) 2<br />
Farbe: azurblau bis hellblau,<br />
Glasglanz, durchscheinend<br />
Dichte: 3,8 g/cm 3<br />
Härte: 3,5 – 4<br />
Spaltbarkeit: ziemlich vollkommen<br />
Azurit kommt sekundär als Oxidationsprodukt der Oxidationszone von Kupfererzen und als<br />
Imprägnation von Sandsteinen vor. Durch Wasseraufnahme kommt es häufig zu einem<br />
Übergang zu Malachit. Es gibt Pseudomorphosen von Malachit nach Azurit.<br />
Im Mittelalter als Farbpigment verwendet. Sehr selten genutzt als Schmuckstein.<br />
72
6. Sulfate, Wolframate<br />
6.1 Sulfate<br />
Baryt, Anhydrit, Gips<br />
Wasserfreie Sulfate:<br />
Baryt BaSO 4<br />
Coelestin SrSO 4<br />
Anglesit PbSO 4<br />
Anhydrit CaSO 4<br />
Wasserhaltige Sulfate:<br />
Gips<br />
CaSO 4 · 2H 2 O<br />
Eigene Notizen:<br />
73
Baryt (Schwerspat) BaSO 4<br />
Nebenbestandteile<br />
Sr<br />
Farbe: farblos, weiß oder in<br />
verschiedenen blassen Farben<br />
Dichte: 4,5 g/cm 3<br />
Härte: 3 – 3,5<br />
Spaltbarkeit: sehr vollkommen bis<br />
vollkommen<br />
Die Dichte von Baryt ist auffallend hoch und diagnostisch verwertbar. Meistens körnige,<br />
blättrige oder tafelige Kristalle in halbkugelförmigen Verwachsungen (Barytrosen). Bei der<br />
Bildung von Baryt kann Sr das Ba diadoch ersetzen.<br />
Verbreitetes Mineral, entsteht hydrothermal bei niedrigen Temperaturen, in Gangform oder<br />
als Gangart Bestandteil von Erzgängen und submarin-vulkanogenen Sulfiderz-Lagerstätten, in<br />
flözartigen Lagen oder Nestern, bisweilen durch Bitumengehalt grauschwarz gefärbt. Bildet<br />
Paragenesen mit dem Roten Glaskopf, mit Flussspat und mit Kupferkies aus. Sedimentär in<br />
Kalksteinen, Sandsteinen und Tonsteinen. In Deutschland ist ein Abbau aktiv (Grube Clara,<br />
Oberwolfach / Schwarzwald) und ein weiterer in Aufbau (Niederschlag / Erzgebirge).<br />
Baryt ist ein Bestandteil des Bariumbetons und wird in Form von Bariummehl als<br />
Kontrastmittel in der Medizin verwendet. Es dient als Strahlenschutz in Reaktoren und wird<br />
zum Beschweren des Spülwassers (Bohrlochstabilisierung) bei Erdöl- und Gasbohrungen<br />
genutzt. Weiterhin findet es Verwendung in der Papier- und in der Kosmetikindustrie.<br />
74
Anhydrit CaSO 4<br />
Eigenschaft: auf Spaltfläche<br />
Perlmutterglanz<br />
Farbe: farblos-trübweiß, häufig<br />
bläulich, grau oder rötlich<br />
Dichte: 2,9 g/cm 3<br />
Härte: 3 – 3,5<br />
Spaltbarkeit: fast würfelige Spaltkörper<br />
Das Mineral kann durchsichtig bis durchscheinend sein, ist aber meist trüb und grau. Es<br />
kristallisiert in einem orthorhombischen Kristallsystem.<br />
Vorkommen auf Salzlagerstätten neben Steinsalz, hier metamorph aus Gipsgestein. Unter<br />
dem Einfluss der Verwitterung wandelt sich Anhydrit bei Wasseraufnahme langsam in Gips<br />
(CaSO 4 ⋅ 2H 2 O) um, was zu einer Volumenzunahme von etwa 60 % führt.<br />
Anhydrit wird zur Schwefelsäureherstellung verwendet, sowie als Zusatz zu Baustoffen.<br />
75
Gips<br />
CaSO 4 · 2H 2 O<br />
Farbe: farblos, häufig gelblich,<br />
rötlich<br />
Dichte: 2,3 g/cm 3<br />
Härte: 2<br />
Spaltbarkeit: bildet biegsame Spalttafeln<br />
aus<br />
Das Mineral kann durchsichtig bis durchscheinend sein, sowie durch Bitumeneinschlüsse grau<br />
bis braun. Gips hat ein monoklines Kristallsystem. Die Kristalle sind meist tafelig ausgebildet.<br />
Gut ausgebildete Kristalldrusen oder Kristallrasen in Hohlräumen. Größere durchsichtige<br />
Spalttafeln werden als Marienglas bezeichnet.<br />
Vorkommen in Salzlagerstätten, sekundäre Bildung aus Anhydrit durch Wasseraufnahme<br />
unter Verwitterungseinfluss in humidem Klima, konkretionäre Ausscheidung im Ton oder<br />
Mergel, Ausblühung aus sulfathaltigen Lösungen in Salzwüsten.<br />
Durch Erhitzen verliert Gips Kristallwasser und geht dabei in Halbhydrat (CaSO 4 · ½ H 2 O)<br />
über. Halbhydrat wird zur Herstellung von Modell- und Stuckgips, sowie von Gipsplatten<br />
verwendet. Die unterschiedlichen Brenntemperaturen zur Steuerung des Wasserverlustes<br />
variieren je nach späterem Verwendungszweck. Als Alabaster im Kunsthandwerk genutzt.<br />
76
6. Sulfate, Wolframate<br />
6.2 Wolframate<br />
Scheelit<br />
Eigene Notizen:<br />
77
Scheelit CaWO 4<br />
Eigenschaft: prismatische Kristalle<br />
Farbe: gelblich-, grünlich- oder<br />
grauweiß;<br />
kantendurchscheinend<br />
Dichte: 6 g/cm 3<br />
Härte: 4,5 - 5<br />
Spaltbarkeit: deutlich<br />
Vorzugsweise pegmatitisch-pneumatolytische Bildung, zur Zinnstein-Paragenese gehörig,<br />
kontaktpneumatolytische, schichtgebundene Bildung in metamorphem Kalkstein (Skarn).<br />
Bei Einwirkung von kurzwelligem ultraviolettem Licht in der Dunkelheit ist eine starke<br />
blauweiße Fluoreszenz sichtbar; diese charakteristische Eigenschaft stellt in der Praxis eine<br />
wichtige diagnostische Methode dar. Auch diagnostisch wichtig ist die auffällig hohe Dichte.<br />
Nach Wolframit das wichtigste Wolfram-Erzmineral.<br />
78
7. Phosphate, Arsenate<br />
Apatit, Pyromorphit<br />
Eigene Notizen:<br />
79
Apatit Ca 5 [(F, Cl, OH) / (PO 4 ) 3 ]<br />
Eigenschaft: prismatische Kristalle<br />
Farbe: farblos und in vielen zarten<br />
Farbtönen<br />
Dichte: 3,2 g/cm 3<br />
Härte: 5<br />
Spaltbarkeit: undeutlich<br />
Bei den Färbungen kann gelblich-grün, bräunlich, blaugrün, violett, etc. auftreten. Auf<br />
manchen Kristallflächen tritt Glasglanz auf, Fettglanz auf Bruchflächen. Das Mineral ist klar<br />
durchsichtig bis kantendurchscheinend. Wegen seines Formenreichtums kann es leicht mit<br />
anderen Mineralen, wie etwa Beryll oder Turmalin, verwechselt werden.<br />
Als akzessorischer Gesteinsgemengteil sehr verbreitet, seltener Hauptgemengteil.<br />
Anreicherung von Apatit vorzugsweise in den sedimentären Phosphoritlagerstätten. Substanz<br />
von (fossilen) Knochen und Kotmassen (Guano), Gemengteil pegmatitisch-pneumatolytischer<br />
Gänge und Imprägnationen sowie als flächenreiche, klare Kriställchen auf Klüften und in<br />
Drusenräumen. Bestandteil der Zahn- und Knochen-Substanz bei Wirbeltieren.<br />
Rohstoff für Düngemittel. Gewinnung von Phosphorsäure und Phosphor.<br />
80
Pyromorphit Pb 5 [Cl / (PO 4 ) 3 ]<br />
(Grün- oder Braunbleierz)<br />
Eigenschaft: prismatische Kristalle<br />
Farbe: meist grün (apfelgrün),<br />
braun oder gelb, grau oder<br />
farblos, seltener orangerot<br />
Dichte: 6,7 – 7,0 g/cm 3<br />
Härte: 3,5 - 4<br />
Spaltbarkeit: fehlt<br />
Pyromorphit ist ein Sekundärmineral in der Oxidationszone von sulfidischen Bleilagerstätten.<br />
Es handelt sich um ein wirtschaftlich relativ unwichtiges, aber bei Sammlern sehr beliebtes<br />
Mineral.<br />
81
8. Silikate<br />
Eigene Notizen:<br />
82
Früher wurden Silikate als Salze der Kieselsäure H 4 SiO 4 bezeichnet. Solche Kieselsäure gibt<br />
es jedoch in der Natur nicht, schon gar nicht entstehen aus ihr die Silikate. Im deutschen<br />
Sprachgebrauch sind Worte wie ´kieselsauer´ oder ´kieselig´ nur schwer auszurotten.<br />
4-<br />
Kieselsäure bezieht sich aber auf immer denselben Begriff, nämlich die SiO 4 - Gruppe, aus<br />
der alle Silikate aufgebaut sind.<br />
Silikate bilden die häufigste Mineralgruppe der Erde. Dies ist begründet in der kosmischen<br />
Häufigkeit der chemischen Elemente Si und O, die sehr hoch ist gegenüber den jeweils<br />
benachbarten Elementen. So konnte sich bereits in der Frühphase der Akkretion unseres<br />
Planeten ein silikatischer Mantel ausbilden, der im Laufe der geologischen Zeit die Erdkruste<br />
hervorgebracht hat.<br />
Silizium nimmt zum Sauerstoff vier extrem stabile Bindungen auf. Dabei gehen vier O-Atome<br />
mit jeweils einer Bindung an das Si-Atom. Die Bindungen vom Si zu den 4 O-Atomen weisen<br />
in Richtung der Ecken eines Tetraeders, wobei das Si-Atom in der räumlichen Mitte des<br />
Tetraeders steht. Für die Darstellung von Silikaten in der Ebene bedient man sich der<br />
Projektion aus Richtung einer Tetraeder-Ecke auf die gegenseitige Basis-Fläche. Es bleibt<br />
also die Draufsicht auf ein Dreieck mit dem Si in der Mitte und den drei O-Atomen an den<br />
Spitzen. Die Striche, die das Dreieck aufspannen, stellen natürlich nicht die Bindungen des Si<br />
zum O dar. Vielmehr umreißen sie nur die SiO 4 -Gruppe als Baueinheit einfacher und<br />
komplizierter Silikate. Man kann mit Dreiecken als projizierten Tetraedern hantieren, wenn<br />
man nicht vergißt, daß immer eine O-Bindung senkrecht aus der Ebene ragt.<br />
Da die Sauerstoffe mit jeweils nur einer Bindung am Si hängen, haben sie noch eine Valenz<br />
für Bindungen außerhalb des Tetraeders frei. Diese Valenzen können in zwei<br />
unterschiedlichen Weisen abgesättigt werden:<br />
Durch Kationen wie Na + , K + , Ca 2+ , Al 3+ etc.; durch Verknüpfung mit einem weiteren SiO 4 -<br />
Tetraeder, wobei ein Sauerstoff-Atom die Tetraeder über die gemeinsame Ecke verknüpft.<br />
Dieses O-Atom gehört dann den beiden benachbarten SiO 4 -Tetraedern jeweils zur Hälfte. Die<br />
Einheit hat die Formel [Si 2 O 7 ] 6- . Es resultiert das Verhältnis Si:O = 2:7. Die –O-Si-O-<br />
Verknüpfungen können räumlich ausgedehnte Formen erreichen. Diese Formen der SiO 4 -<br />
Polymerisierung sind die Grundlage für die Einteilung der Silikate in Insel-, Gruppen-, Ringusw.<br />
–Silikate.<br />
83
Bei Insel-Silikaten werden alle 4 O-Valenzen des Tetraeders von Mg 2+ und Fe 2+ gesättigt.<br />
Formel: M1 M2 SiO 4<br />
Beispiel: Mg Fe SiO 4 Olivin<br />
In Gruppen-Silikaten sind 2 SiO 4 -Tetraeder über ein O-Atom verknüpft. An den 6 freien O-<br />
Valenzen sitzen Kationen wie Ca(M1), Fe oder Al (M2).<br />
Formel: M1 2 M2 Al 2 [(OH)⏐O⏐/(SiO 4 ) (Si 2 O 7 )]<br />
Beispiel: Ca 2 (Al,Fe) Al 2 [(OH)⏐O⏐/(SiO 4 ) (Si 2 O 7 )] Epidot, Klinozoisit<br />
Ring-Silikate bilden endlich große Tetraeder-Ringe. Bei 6 Tetraedern bleiben 12 Valenzen<br />
für die Kationenbesetzung.<br />
Formel: M1 M2 [Si 6 O 18 ]<br />
Beispiel: Al 2 Be 3 [Si 6 O 18 ] Beryll<br />
Ketten-Silikate bestehen aus der endlosen Verknüpfung von SiO 4 -Tetraedern in einer<br />
Richtung. Die Endlos-Ketten werden über gemeinsame Kationen verknüpft.<br />
Formel: M1 M2 [Si 2 O 6 ]<br />
Beispiel: Ca Mg [Si 2 O 6 ] Diopsid<br />
Doppel-Ketten entstehen, wenn zwei parallele Ketten über Tetraeder-Ecken verknüpft sind.<br />
Formel: X 2 Y 5 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
Beispiel: Ca 2 Mg 5 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ] Aktinolith<br />
Schicht-Silikate enthalten zu unendlich zweidimensionalen Schichten verknüpfte SiO 4 -<br />
Tetraeder. Die Schichten werden über Kationen zusammengehalten.<br />
Formel: M1 6 M2 4 [(OH) 4 / Si 8 O 20 ]<br />
Beispiel: Mg 6 [(OH) 4 / Si 8 O 20 ] Talk<br />
Beispiel: K 2 Al 4 [(OH) 4 / Al 2 Si 6 O 20 ] Glimmer<br />
In Gerüst-Silikaten sind SiO 4 -Tetraeder zu räumlichen Strukturen verknüpft, freie Valenzen<br />
der O-Atome werden durch Alkalien oder Erdalkalien gesättigt.<br />
Formel: M1 [AlSi 3 O 8 ] M2 [Al 2 Si 2 O 8 ]<br />
Beispiel: Na [AlSi 3 O 8 ] Albit Ca [Al 2 Si 2 O 8 ] Anorthit<br />
84
8. Silikate<br />
8.1 Nesosilikate<br />
(Silikatische Inselstrukturen)<br />
Olivin, Zirkon, Granat, Andalusit, Sillimanit,<br />
Disthen, Titanit, Topas, Staurolith, Chloritoid<br />
Die [SiO 4 ]-Tetraeder sind isoliert, sie sind nicht mit anderen verbunden.<br />
85
Wichtige Vertreter sind:<br />
Olivin (Mg, Fe) 2 [SiO 4 ]<br />
Forsterit Mg 2 [SiO 4 ]<br />
Fayalit Fe 2 [SiO 4 ]<br />
Zirkon Zr [SiO 4 ]<br />
Granat-Gruppe Al 3 2+ B 2 3+ [SiO 4 ] 3<br />
Al 2 SiO 5 -Gruppe:<br />
Andalusit Al [6] Al [5] [O / SiO 4 ]<br />
Sillimanit Al [6] Al [4] [O / SiO 4 ]<br />
Disthen (Kyanit) Al [6] Al [6] [O / SiO 4 ]<br />
Titanit (Sphen) CaTi [O / SiO 4 ]<br />
Topas Al 2 [(F) 2 / SiO 4 ]<br />
Staurolith Fe 2 Al 9 [O 6 (O,OH) 2 / (SiO 4 ) 4 ]<br />
Chloritoid (Fe 2+ , Mg, Mn) 2 (Al, Fe 3+ ) (OH) 4 Al 2 O 3 [SiO 4 ] 2<br />
86
Olivin (Mg, Fe) 2 SiO 4<br />
Forsterit Mg 2 SiO 4<br />
Fayalit Fe 2 SiO 4<br />
Nebenbestandteile<br />
Mn, bis 0.5 Gew.-% Ni<br />
Eigenschaft: körnig, selten stengelig<br />
Mg-Olivin: olivgrün<br />
Fe-Olivin: dunkelgrün bis schwarz<br />
Dichte: 3,2 g/cm 3 (Forsterit)<br />
4,3 g/cm 3 (Fayalit)<br />
Härte: 6,5 – 7<br />
Spaltbarkeit: {010} deutlich<br />
Olivin bildet eine lückenlose Mischkristallreihe der beiden Endglieder Fayalit und Forsterit.<br />
Im Olivin überwiegt meist Forsterit mit 70-90 Mol.-% gegenüber Fayalit. Allerdings ist ein<br />
diadocher Einbau von Ni anstatt Mg oder Mn anstelle von Fe möglich.<br />
Es ist ein wichtiges gesteinsbildendes Mineral in ultramafischen Gesteinen, nicht selten als<br />
Einsprenglinge in den Basalten (so genannte Xenolithe). Oft Zonarbau mit Mg-reichem Kern.<br />
Hauptgemengteil im Material des Oberen Erdmantels, Gemengteil von Meteoriten. Unter<br />
Wasseraufnahme Umwandlung in Serpentin.<br />
Besonders reine Varianten (Peridot oder Chrysolith) werden als Schmucksteine verwendet.<br />
Als Dunit (Forsterit-reicher Olivin) wichtiger Rohstoff für Forsterit-Ziegel.<br />
87
Temperatur-Konzentrations-Diagramm („Olivin-Zigarre“) von Olivin (vereinfacht):<br />
Die Solidus-Kurve gibt die Temperaturen an, bei denen das Olivin gerade noch fest ist, die<br />
Liquidus-Kurve die Temperatur, bei der das Olivin gerade flüssig ist. Diese Temperatur<br />
nimmt mit steigendem Fayalit-Anteil ab. Der Bereich zwischen den beiden Kurven besteht<br />
aus einem Gemisch von Schmelze mit festem Material.<br />
Zu lesen ist die Grafik wie folgt: Begonnen wird für dieses Beispiel an Punkt A auf der<br />
Liquiduskurve. Dort beginnt ein Gemisch aus mehr als 80 Gew.-% Fayalit und weniger als 20<br />
Gew.-% Forsterit auszufallen. Um von der Schmelze auf die Zusammensetzung des<br />
Festkörpers zu kommen wird Punkt A horizontal mit Punkt B auf der Soliduskurve<br />
verbunden, beide Punkte liegen auf gleicher Höhe. Danach wird der Punkt B senkrecht auf die<br />
x-Achse übertragen (hier: Punkt C), anschließend kann die Zusammensetzung des Festkörpers<br />
mit ca. 60 Gew.-% Fayalit und ca. 40 Gew.-% Forsterit abgelesen werden. Bei gleicher<br />
Temperatur liegen demnach Festkörper und Schmelze in unterschiedlicher Konzentration vor.<br />
Die Abkühlung der Schmelze (Wanderung des Ausgangspunktes A auf der Liquiduskurve<br />
nach unten) dauert so lange an, bis Schmelze und Festkörper die gleiche chemische<br />
Zusammensetzung haben. Gleiches gilt für das Aufschmelzen des Festkörpers.<br />
88
Zirkon Zr [SiO 4 ]<br />
Nebenbestandteile<br />
Th, U, Hf<br />
Farbe: gewöhnlich braun, farblos,<br />
gelb, orangerot, seltener<br />
grün<br />
Dichte: 4,7 g/cm 3<br />
Härte: 7,5<br />
Spaltbarkeit: unvollkommen<br />
Zirkon ist ein weit verbreiteter mikroskopischer Gemengteil besonders in magmatischen<br />
Gesteinen, am häufigsten in Nephelinsyeniten und Pegmatiten, in letzteren auch in größeren<br />
Kristallen und lagerstättenkundlich bedeutsamer Anreicherung. Verbreitet als Schwermineral<br />
in verschiedenen Sanden und Sedimentgesteinen, angereichert in Seifen, auch Edelsteinseifen.<br />
Die sogenannten pleochroitischen Höfe um mikroskopisch kleine Zirkoneinschlüsse,<br />
vorzugsweise im Glimmer, gehen auf die radioaktive Einwirkung von Thorium und Uran<br />
zurück. Die Härte und die relativ hohe Dichte nehmen bei metamiktem Zerfall merklich ab.<br />
Wichtiges Erz für Zr- und Hf-Gewinnung. Hafnium wird hauptsächlich in der Kernenergie,<br />
seltener als Legierungsmetall verarbeitet. Zirkon wird in Kernreaktoren und bei<br />
durchscheinenden Stücken als Edelstein verwendet. Durch die enthaltenen radioaktiven<br />
Isotope werden Zirkone auch in der Geochronologie genutzt. Mit 4,4 Mrd a gelten Zirkone als<br />
die ältesten Minerale der Welt.<br />
89
Granat A 3<br />
2+<br />
B 2<br />
3+<br />
[SiO 4 ] 3<br />
Endglieder der „Pyralspit“-Gruppe: Pyrop Mg 3 Al 2 [SiO 4 ] 3<br />
Almandin Fe 3 Al 2 [SiO 4 ] 3<br />
Spessartin Mn 3 Al 2 [SiO 4 ] 3<br />
Endglieder der „Grandit“-Gruppe: Grossular Ca 3 Al 2 [SiO 4 ] 3<br />
Andradit Ca 3 Fe 2 [SiO 4 ] 3<br />
Eigenschaft: je nach Mischkristall sind<br />
Dichte und Härte<br />
unterschiedlich<br />
Farbe: meist rotbraun<br />
Dichte: 3,5 – 4,5 g/cm 3<br />
Härte: 6,5 – 7,5<br />
Spaltbarkeit: Teilbarkeit angedeutet<br />
Die Färbung des Granats hängt von der Zusammensetzung der Mischkristalle ab. Pyropreicher<br />
Granat ist tiefrot, ein Almandin-reicher Granat ist bräunlichrot. Bei Spessartin-reichen<br />
Granaten gibt es eine gelbliche bis bräunliche Färbung. Lückenlose Mischkristallreihen gibt<br />
es z.B. zwischen den Endgliedern Almandin-Pyrop und Almandin-Spessartin.<br />
Granate sind wichtige gesteinsbildende Minerale, vorzugsweise in metamorphen Gesteinen<br />
der tieferen Erdkruste und in Granatperidotiten des Oberen Erdmantels. Schwarzer Ti-haltiger<br />
Melanit (= schwarzer Andradit) ist auf alkalibetonte magmatische Gesteine beschränkt.<br />
Topazolith (= Varietät von Andradit) ist ausschließlich Kluftmineral. Er tritt als Mineralseife<br />
in Flusssedimenten auf.<br />
Granit wird als Schmuckstein und als Schleifmittel verwendet.<br />
90
Al 2 [SiO 5 ]-Gruppe<br />
p-T-Diagramm der AlAl[O/SiO 4 ]-Modifikationen:<br />
Univariante Kurve meint, dass bei gegebenem Druck und Temperatur zwei Minerale im<br />
Gleichgewicht stabil sind. Divariantes Feld bezeichnet einen p-T-Bereich, in dem nur ein<br />
Mineral stabil ist. Im invarianten Punkt sind alle drei Minerale stabil bei den gleichen Druckund<br />
Temperatur-Bedingungen.<br />
Die Modifikationen der Alumosilikate sind gute Indexminerale zur Bestimmung der Druck-<br />
Temperatur-Bedingungen, unter denen ein metamorphes Gestein gebildet wurde.<br />
Verwendung finden Andalusit, Sillimanit und Kyanit als Bestandteil der Porzellan-<br />
Herstellung und bei der Produktion hitzeresistenter Materialien. Besonders reine Formen<br />
werden als Schmucksteine verwendet.<br />
91
Al 2 [SiO 5 ]-Gruppe<br />
Andalusit Al [6] Al [5] [O / SiO 4 ]<br />
Nebenbestandteile<br />
Fe, Mn<br />
Farbe: grau, rötlich, dunkelrosa<br />
oder bräunlich, Glasglanz<br />
Dichte: 3,2 g/cm 3<br />
Härte: 7,5<br />
Spaltbarkeit: mitunter deutlich<br />
Gemengteile metamorpher Gesteine, bisweilen linsenförmig aggregiert. Häufig oberflächlich<br />
in feinschuppigen Hellglimmer umgewandelt, mitunter Pseudomorphosen von Hellglimmer<br />
nach Andalusit. In kohlenstoffhaltigen Tonschiefern, die thermisch überprägt sind, hat sich<br />
häufig die Varietät Chiastolith in langen säulenförmigen Kristallen gebildet.<br />
92
Al 2 [SiO 5 ]-Gruppe<br />
Sillimanit Al [6] Al [4] [O / SiO 4 ]<br />
Farbe: weiß, gelblichweiß, grau,<br />
bräunlich oder grünlich<br />
Dichte: 3,2 g/cm 3<br />
Härte: 6,5<br />
Spaltbarkeit: Prismen besitzen eine<br />
Querabsonderung<br />
Gemengteil metamorpher Gesteine, wie Andalusit knoten- oder linsenförmig aggregiert.<br />
93
Al 2 [SiO 5 ]-Gruppe<br />
Disthen (Kyanit) Al [6] Al [6] [O / SiO 4 ]<br />
Nebenbestandteile Fe 3+ , Cr 3+<br />
Farbe: intensiv blau, blauviolett,<br />
grünlichblau, grünlich- bis<br />
bräunlichweiß<br />
Dichte: 3,7 g/cm 3<br />
Härte: {001} 4,5<br />
{010} 6,5<br />
Spaltbarkeit: vollkommen oder deutlich<br />
Ausschließlich auf metamorphe Gesteine beschränkt, sekundär in manchen Sanden<br />
angereichert. Disthen besitzt eine ausgesprochene Anisotropie der Ritzhärte (Name!) auf<br />
{100}, siehe Härte. Im Vergleich zu den anderen Polymorphen der Gruppe hat Disthen eine<br />
deutlich höhere Dichte.<br />
94
Titanit (Sphen) CaTi [O / SiO 4 ]<br />
Nebenbestandteile<br />
Y, Ce, weitere Selten-Erdelemente, Al,<br />
Fe 3+ , Nb, Ta, U<br />
Farbe: gelbgrün bis grün (Sphen),<br />
sonst braun, dunkelbraun;<br />
selten farblos<br />
Dichte: 3,4 – 3,6 g/cm 3<br />
Härte: 5 – 5,5<br />
Spaltbarkeit: bisweilen deutlich<br />
Dieses Mineral ist ein sogenannter Durchläufer in sehr vielen magmatischen, metamorphen<br />
und sedimentären Gesteinen, in denen es aber immer nur akzessorisch vorkommt. Gelegentlich<br />
tritt der Titanit als idiomorph ausgebildetes Mineral auf alpinen Zerrklüften auf. Das<br />
Kristallgitter kann z. T. erhebliche Mengen anderer Elemente aufnehmen wie z. B. Selten-<br />
Erdelemente oder Uran. Ein Sauerstoffatom wird oft durch F oder OH ersetzt.<br />
Durch den Uraneinbau kann Titanit für Altersbestimmungen genutzt werden. Als<br />
Schmuckstein Diamantersatz. Bei lokaler Anhäufung auch Ti-Erz zur Herstellung von<br />
Titanoxid.<br />
95
Topas Al 2 [F 2 / SiO 4 ]<br />
Farbe: farblos, hellgelb,<br />
weingelb, meerblau,<br />
grünlich oder rosa<br />
Dichte: 3,5 g/cm 3<br />
Härte: 8<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Topas ist ein typisches Mineral pneumatolytischer Vorgänge, oft zusammen mit Kassiterit;<br />
Drusenmineral, in großen Kristallen in Granitpegmatiten, sekundär in Edelsteinseifen.<br />
Topas wird als Edelstein verwendet.<br />
96
Staurolith Fe 2 Al 9 [O 6 (O, OH) 2 / (SiO 4 ) 4 ]<br />
Nebenbestandteile<br />
Mg, Fe 3+ , Mn, Zn<br />
Farbe: gelbbraun, braun bis<br />
schwarzbraun, rotbraun<br />
Dichte: 3,7 – 3,8 g/cm 3<br />
Härte: 7 - 7,5<br />
Spaltbarkeit: bisweilen deutlich<br />
Charakteristischer Gemengteil mancher metamorpher Gesteine, häufig neben<br />
almandinbetontem Granat und Biotit. Sekundär als Schwermineral in Sanden und<br />
Sandsteinen.<br />
97
Chloritoid<br />
(Fe 2+ , Mg, Mn) 2 (Al, Fe 3+ ) (OH) 4 Al 2 O 3 [SiO 4 ] 2<br />
Farbe: dunkelgrün bis schwarz<br />
Dichte: 3,5 – 3,8 g/cm 3<br />
Härte: 6,5<br />
Spaltbarkeit: {001} vollkommen<br />
Das Vorkommen von Chloritoid ist beschränkt auf Al-reiche Meta-Sedimente der<br />
Amphibolit-Fazies. Hier kommt er zusammen mit Muskovit und Chlorit vor. Die Farbe von<br />
Chloritoid ist immer grünlich. Er ist häufig knotig ausgebildet (Knotenschiefer), idiomorphe<br />
Kristalle sind selten.<br />
98
8. Silikate<br />
8.2 Sorosilikate<br />
(Silikatische Gruppenstrukturen)<br />
Epidot, Vesuvian, Melilith-Gruppe<br />
Die [SiO 4 ]-Tetraeder sind zu Paaren verbunden, indem sie sich ein Sauerstoffatom teilen. Der<br />
Silikatanteil ist im einfachsten Fall Si 2 O 7 .<br />
Eigene Notizen:<br />
99
Epidot Ca 2 (Fe 3+ , Al) Al 2 [(O/OH)/(SiO 4 )(Si 2 O 7 )]<br />
Nebenbestandteile<br />
Ti, Mn, Mg, Cr<br />
Farbe: gelbgrün bis olivgrün,<br />
kantendurchscheinend bis<br />
durchsichtig<br />
Dichte: 3,3 – 3,5 g/cm 3<br />
Härte: 6 – 7<br />
Spaltbarkeit: vollkommen bis weniger<br />
vollkommen<br />
Die Färbung bei der Fe-reichen Varietät Pistazit ist schwarzgrün, während die Fe-arme<br />
Varietät Klinozoisit eine graue Färbung besitzt. Auf den Kristallflächen ist ein starker<br />
Glasglanz zu sehen.<br />
Verbreiteter Gemengteil in metamorphen Gesteinen, z.B. Grünschiefern. Epidot gehört zu den<br />
häufigsten Mineralen der ozeanischen Erdkruste, wo er zusammen mit Albit und Chlorit ein<br />
Produkt der hydrothermalen Überprägung der Basalte durch Meerwasser bildet. Als<br />
Kluftmineral mitunter in sehr gut ausgebildeten, flächenreichen Kristallen.<br />
100
Vesuvian (Idokras)<br />
Ca 19 (Al, Fe) 10 (Mg, Fe) 3 [Si 2 O 7 ] 4 [SiO 4 ] 10 (O, OH, F) 10<br />
Nebenbestandteile<br />
Li, Na, K, Mn, Be, Pb, Sn, Ti, Cr, Ce,<br />
andere Seltene Erden, B, F<br />
Farbe: blassgelb, grün, braun,<br />
gelegentlich rosa<br />
Dichte: 3,3 – 3,5 g/cm 3<br />
Härte: 6 – 7<br />
Spaltbarkeit: kaum erkennbar<br />
Dieses Ca-reiche Mineral kommt in kontaktmetamorphen Kalksteinen und Skarnen vor. Dort<br />
ist es vergesellschaftet mit Grossular, Diopsid, Wollastonit. In vulkanischen Auswürflingen<br />
(z. B. am Vesuv) und als Kluftmineral. Die Struktur des Vesuvians ähnelt der des Grossulars,<br />
weswegen er auch in der Gruppe der Inselsilikate angesiedelt werden könnte.<br />
101
Melilith-Gruppe,<br />
Endglied Gehlenit Ca 2 [Al 2 SiO 7 ]<br />
Endglied Åckermanit Ca 2 Mg [Si 2 O 7 ]<br />
Farbe: farblos, häufiger gelb, braun,<br />
weiss-grau<br />
Dichte: 2,9 - 3,0 g/cm 3<br />
Härte: 5 - 6<br />
Spaltbarkeit: {001} oft deutlich, {110}<br />
gelegentlich<br />
Die Gruppe der Melilithe bildet in der Natur Mischkristalle der beiden o.g. Endglieder.<br />
Gehlenit tritt nur in sehr Ca-reichen kontaktmetamorphen Gesteinen sowie in Schlacken auf.<br />
Åckermanit-reiche Melilithe sind als Gemengteil von einigen Vulkaniten bekannt. Hier kann<br />
der Melilith-Anteil bis zu 50 % des Gesteinsanteils betragen. Des weiteren kommt er in Careichen<br />
kontaktmetamorphen Gesteinen zusammen mit Diopsid und Vesuvian vor.<br />
Als technisches Produkt Bestandteil von Hüttenschlacken und Zementklinkern.<br />
102
8. Silikate<br />
8.3 Cyclosilikate<br />
(Silikatische Ringstrukturen)<br />
Beryll, Cordierit, Turmalin<br />
Die [SiO 4 ]-Tetraeder sind zu Ringen verbunden, in denen jeder Tetraeder je ein<br />
Sauerstoffatom mit zwei benachbarten Tetraedern teilt. Der Silikatanteil wird durch die<br />
Formel Si n O 3n beschrieben. Es gibt 3er-, 4er- und 6er-Ringe.<br />
Eigene Notizen:<br />
103
Beryll Al 2 Be 3 [Si 6 O 18 ]<br />
Farbe: je nach Varietät farblos,<br />
gelblich, grünlich, tiefgrün,<br />
meergrün, blassrosa und<br />
blaugrün<br />
Dichte: 2,7 – 2,8 g/cm 3<br />
Härte: 7,5 – 8<br />
Spaltbarkeit: unvollkommen<br />
Wegen der Verknüpfung der [SiO 4 ]-Tetraeder durch [BeO 4 ]-Tetraeder kann man Beryll auch<br />
als Gerüstsilikat auffassen. Die Einlagerung großer Alkali-Ionen in die Gitterstruktur hat nur<br />
eine geringe Wirkung auf deren Geometrie und dient nicht wie bei den Gerüstsilikaten dem<br />
elektrostatischen Valenzausgleich. Deshalb zählt Beryll weiterhin zu den Ringsilikaten.<br />
Es gibt verschiedene Varietäten des Beryll, die nach Farbe und Durchsichtigkeit<br />
unterschieden werden: Gemeiner Beryll, Aquamarin, Smaragd, Rosaberyll, Goldberyll.<br />
Lokal massiertes Auftreten in Pegmatitkörpern oder in deren Umgebung. Vorkommen auch in<br />
Drusenräumen, Smaragd als Einzelkristalle im Gestein.<br />
Der Beryll ist das wichtigste Berylliummineral. Beryllium wird zusammmen mit Al und Mg<br />
als Legierung im Flugzeugbau verwendet. Als Legierung mit Cu und Fe wird es als<br />
Hülsenmaterial für Brennstoffstäbe verwendet. Durch die geringe Absorption von<br />
Röntgenstrahlen findet Berylliumglas Verwendung als Austrittsfenster von Röntgenröhren.<br />
Als Edelstein, vor allem als Smaragd, ist Beryll ein wichtiges Mineral für die<br />
Schmuckindustrie.<br />
104
Cordierit<br />
(Mg, Fe 2+ ) 2 [Al 4 Si 5 O 18 ] · n H 2 O<br />
Farbe: grau bis gelblich, zart<br />
blaßblau bis violett<br />
Dichte: 2,6 g/cm 3<br />
Härte: 7<br />
Spaltbarkeit: bisweilen angedeutet<br />
Der Aufbau von Cordierit bildet ein dreidimensionales Gerüst, bei dem die Sechserringe aus<br />
[SiO 4 ]- bzw. [AlO 4 ]-Tetraedern untereinander durch weitere Tetraeder miteinander verbunden<br />
sind. Auf Grund des Aufbaus dieses Gerüstes und des Fehlens großer Alkali- und Erdalkali-<br />
Ionen wird Cordierit weiterhin als Ring- und nicht als Gerüstsilikat aufgefasst.<br />
Vorzugsweise in metamorphen Gesteinen; in Plutoniten; durch Wasseraufnahme Übergang in<br />
ein Gemenge von Hellglimmer und Chlorit (Pinit). Vorkommen in aluminiumreichen<br />
Gesteinen.<br />
Bei stärker gefärbten Individuen mit bloßem Auge sichtbarer Pleochroismus. Gelegentlich<br />
Nutzung als Edelstein. Synthetischer Cordierit wird für die technische Keramik verwendet.<br />
105
Turmalin XY 3 Al 6 [(OH) 4 /(BO 3 ) 3 /(Si 6 O 18 )]<br />
In dieser Formel sind im Wesentlichen:<br />
X = Na, Ca<br />
Y = Al, Fe 2+ , Fe 3+ , Li, Mg, Ti 4+ ,Cr 3+<br />
Al 6 = Al, Fe 3+ , Mn<br />
Eigenschaft: starker Pleochroismus<br />
(Turmalinzange!)<br />
Farbe: Farbe wechselt stark mit der<br />
Zusammensetzung<br />
Dichte: 3,0 – 3,3 g/cm 3<br />
Härte: 7 – 7,5<br />
Spaltbarkeit: mitunter Absonderung<br />
Bei der Färbung gibt es sehr viele Nuancen, gesteinsbildend meist schwarz (Schörl). Turmalin<br />
hat durch die verschiedenen Färbungen oft einen gut sichtbaren Zonarbau, z.B. einen roten<br />
Kern und grünen Randsaum. Die Enden der Turmalinkristalle weisen ebenfalls häufig eine<br />
abweichende Färbung auf. Auf den Kristallflächen herrscht Glasglanz und der Kristall ist in<br />
Splittern durchsichtig bis kantendurchscheinend.<br />
Turmalin ist häufiger akzessorischer Gemengteil in Pegmatiten oder pneumatolytisch<br />
beeinflussten Graniten, hier auch Drusenmineral; als mikroskopischer Gemengteil in den<br />
verschiedensten Gesteinen sehr verbreitet, auch als Mineralneubildung in Sedimenten,<br />
sekundäres Auftreten als Schwermineral.<br />
Nutzung in der Elektronik (z. B. Präzisionstemperaturmessung) und als Edelstein.<br />
106
8. Silikate<br />
8.4 Inosilikate<br />
(Ketten- und Doppelkettensilikate)<br />
8.4.1 Kettensilikate (Pyroxene)<br />
Enstatit-Ferrosilit-Reihe,<br />
Diopsid-Hedenbergit-Augit-Reihe,<br />
Natriumpyroxen-Reihe<br />
Die [SiO 4 ]-Tetraeder sind zu Ketten oder Doppelketten verbunden. Bei einfachen Ketten zum<br />
Beispiel teilt sich jeder Tetraeder Eckatome mit zwei anderen Tetraedern. Der Silikatanteil<br />
der Formel ist in diesem Fall Si 2 O 6 . Zu den Einfachkettensilikaten zählen die Pyroxene, die<br />
durch [SiO 3 ] 2- -Ketten miteinander verbunden sind.<br />
Eigene Notizen:<br />
107
Enstatit-Ferrosilit-Reihe:<br />
Enstatit Mg 2 [Si 2 O 6 ]<br />
Ferrosilit Fe 2 [Si 2 O 6 ]<br />
Diopsid-Hedenbergit-Reihe:<br />
Diopsid CaMg [Si 2 O 6 ]<br />
Hedenbergit CaFe [Si 2 O 6 ]<br />
Augit (Ca, Na) (Mg, Fe, Al) [(Si, Al) 2 O 6 ]<br />
Natriumpyroxen-Reihe:<br />
Jadeit NaAl [Si 2 O 6 ]<br />
Ägirin (Acmit) NaFe 3+ [Si 2 O 6 ]<br />
Omphacit<br />
Ägirinaugit<br />
(Mischkristall aus Jadeit und Augit)<br />
(Mischkristall aus Ägirin und Augit)<br />
Pyroxenoide:<br />
Wollastonit Ca [SiO 3 ]<br />
108
Pyroxene werden auf Grund ihres Kristallsystems aufgeteilt. Die Orthopyroxene<br />
kristallisieren in einem orthorhombischen und die Klinopyroxene in einem monoklinen<br />
Kristallsystem.<br />
Alle Pyroxene können in einem Trapez dargestellt werden. Zwischen 5 % und 33 % Ca<br />
entstehen nur selten Pyroxene in der Natur, von 33 % bis 45 % Ca liegt eine Mischungslücke<br />
vor. Der Bereich oberhalb von 50 % Ca existiert praktisch nicht in der Natur. Die einzige<br />
Ausnahme bildet Wollastonit, das die Spitze des Dreiecks bildet. Dieses Mineral wird auf<br />
Grund des inneren Aufbaus der Einfachketten nicht zu den Pyroxenen gezählt, sondern als<br />
Pyroxenoid (Pyroxenverwandter) eingestuft.<br />
109
Orthopyroxene:<br />
Enstatit-Ferrosilit-Reihe<br />
Mischkristalle: Enstatit Mg 2 [Si 2 O 6 ]<br />
Ferrosilit Fe 2 [Si 2 O 6 ]<br />
Eigenschaft: matter Glanz auf<br />
Spaltflächen<br />
Farbe: graugrün (Enstatit),<br />
dunkelbraun (Hypersthen)<br />
Dichte: 3,2 – 3,6 g/cm 3<br />
Härte: 5,5 - 6<br />
Spaltbarkeit: deutlich<br />
Die Dichte nimmt mit steigendem Fe-Gehalt zu. Lückenlose Mischkristallreihe zwischen<br />
Enstatit und Ferrosilit. Reiner Ferrosilit wurde bislang noch nicht in der Natur beobachtet.<br />
Die Mg-reicheren Glieder dieser Pyroxenreihe kommen in ultramafischen magmatischen<br />
Gesteinen vor, ferner in ihren metamorphen Äquivalenten. Wegen einer ausgedehnten<br />
Mischungslücke können Pyroxene der Reihe Enstatit-Bronzit-Hypersthen-Ferrosilit auch<br />
neben Ca-reichen Pyroxenen im gleichen Gestein nebeneinander im Gleichgewicht auftreten.<br />
110
Klinopyroxene:<br />
Diopsid-Hedenbergit-Augit-Reihe<br />
Mischkristalle: Diopsid CaMg [Si 2 O 6 ]<br />
Hedenbergit CaFe [Si 2 O 6 ]<br />
Augit (Ca,Na) (Mg,Fe,Al) [(Si,Al) 2 O 6 )]<br />
Farbe: grau-graugrün (Diopsid),<br />
schwarzgrün (Hedenbergit)<br />
Dichte: 3,2 g/cm 3 reiner Diopsid,<br />
3,55 g/cm 3 reiner Hedenbergit<br />
Härte: 5,5 – 6,5<br />
Spaltbarkeit: unvollkommen bis wechselnd<br />
deutlich<br />
Die Varietät „Gemeiner Augit“ ist grün bis bräunlichschwarz, pechschwarz bei Fe- und Tihaltigem<br />
basaltischem Augit. Es existiert ein matter Glanz auf den Spalt- und Kristallflächen.<br />
Gesteinsbildend, Diopsid ist Gemengteil in metamorphen dolomitischen Kalksteinen,<br />
Hedenbergit Gemengteil in Fe-reichen kontaktmetasomatischen Gesteinen, die als Skarn<br />
bezeichnet werden. Diopsid-Hedenbergit-Mischkristalle treten als dunkler Gemengteil in<br />
mafischen Magmatiten auf, Augit besonders in basaltischen Gesteinen und Gabbros.<br />
8-eckiger Kopfschnitt in Dünnschliffen sichtbar.<br />
111
Natriumpyroxen-Reihe<br />
Jadeit NaAl [Si 2 O 6 ]<br />
Farbe: blaßgrün bis tiefblau<br />
Dichte: 3,3 – 3,5 g/cm 3<br />
Härte: 6,5 – 7 (etwas größer als<br />
die der übrigen Pyroxene)<br />
Spaltbarkeit: gut nach {110}<br />
Jadeit ist ein relativ seltener Pyroxen. Seine Vorkommen beschränken sich auf metamorphe<br />
Gesteine an den Rändern von Kontinentalblöcken (Subduktionszonen) auf Bereiche, die bei<br />
mäßigen Temperaturen sehr hohen Drücken ausgesetzt waren. Omphacit, ein jadeitreicher<br />
Pyroxen, ist neben Granat Hauptgemengteil des Gesteins Eklogit.<br />
112
Natriumpyroxen-Reihe<br />
Ägirin (Akmit) NaFe 3+ [Si 2 O 6 ]<br />
Farbe: grün oder rötlichbraun bis<br />
schwarz<br />
Dichte: 3,3 g/cm 3<br />
Härte: 6 – 6,5<br />
Spaltbarkeit: nach {110} (deutlicher als bei<br />
den anderen Pyroxenen)<br />
Ägirin und Ägirinaugit sind verbreitete Gemengteile in alkalireichen magmatischen<br />
Gesteinen, besonders solchen mit hohen Natriumgehalten.<br />
113
Pyroxenoide<br />
Wollastonit Ca [SiO 3 ]<br />
Farbe: gewöhnlich weiß<br />
Dichte: 2,8 – 3,1 g/cm 3<br />
Härte: 4,5 - 5<br />
Spaltbarkeit: {100} und {001} vollkommen<br />
Dieses Mineral hat eine etwas andere Struktur als die vorgenannten Einfachkettensilikate und<br />
wird daher in die Pyroxenverwandten gestellt. Wollastonit ist meist strahlig ausgebildet. Er<br />
kommt häufig in metamorphen Kalksteinen vor, seltener ist er auch in Plutoniten und<br />
Vulkaniten zu finden.<br />
Wird in der Keramikindustrie, als Ersatz für Asbest (Schmelzpunkt 1540 °C) und in der<br />
Kunststoffindustrie verwendet.<br />
114
8. Silikate<br />
8.4 Inosilikate<br />
(Ketten- und Doppelkettensilikate)<br />
8.4.2 Doppelkettensilikate (Amphibol-Gruppe)<br />
Anthophyllit und Cummingtonit-Grünerit-Reihe,<br />
Tremolit-Ferroaktinolith-Reihe,<br />
Hornblende,<br />
Natronamphibol-Reihe<br />
Die [SiO 4 ]-Tetraeder teilen abwechselnd zwei beziehungsweise drei Eckatome mit anderen<br />
Tetraedern und bilden Doppelketten aus.<br />
Eigene Notizen:<br />
<br />
115
Anthophyllit und Cummingtonit-Grünerit-Reihe<br />
Anthopyllit (Mg, Fe) 7 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
Cummingtonit (Mg, Fe) 7 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
Tremolit-Ferroaktinolith-Reihe<br />
Tremolit Ca 2 Mg 5 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
Aktinolith Ca 2 (Mg, Fe) 5 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
Hornblende A 0-1 X 2 Y 5 [(OH) 2 / Z 8 O 22 ]<br />
Natronamphibol-Reihe<br />
Glaukophan Na 2 (Mg, Fe) 3 Al 2 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
Riebeckit Na 2 (Mg, Fe 2+ ) 3 Fe 3+ 2 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
116
Anthophyllit und Cummingtonit-Grünerit-Reihe<br />
Anthophyllit (Mg, Fe) 7 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
Cummingtonit (Mg, Fe) 7 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
Anthophyllit<br />
Farbe: gelbgrau bis gelbbraun, je<br />
nach Fe-Gehalt<br />
Dichte: 2,9 – 3,1 g/cm 3<br />
Härte: 5,5<br />
Spaltbarkeit: vollkommen, oft<br />
Querabsonderung der Stengel<br />
Gelegentlicher Gemengteil in Mg-reichen metamorphen Gesteinen. Anthophyllit kristallisiert<br />
in einem orthorhombischen Kristallsystem aus, Cummingtonit in einem monoklinen.<br />
117
Tremolit-Ferroaktinolith-Reihe<br />
Tremolit Ca 2 Mg 5 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
Farbe: rein weiß, grau, lichtgrün,<br />
Seidenglanz<br />
Dichte: 3,0 – 3,1 g/cm 3 (je nach Fe-<br />
Gehalt)<br />
Härte: 5 - 6<br />
Spaltbarkeit: vollkommen,<br />
Querabsonderung<br />
Verbreiteter Gemengteil in metamorphen Gesteinen, gelegentlich Kluftmineral.<br />
Historisch für die Herstellung von Asbesten verwendet.<br />
118
Aktinolith Ca 2 (Mg, Fe) 5 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
Farbe: hell-dunkelgrün, bei<br />
feinnadeliger Entwicklung<br />
auch blassgrün<br />
Dichte: 3,0 – 3,2 g/cm 3<br />
Härte: 5 – 6<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Die Ausbildung des Aktinolith ist meist breitstengelig mit Querabsonderung. Büschelig,<br />
strahlig bis grabenförmig, teilweise auch feinnadelig und in wirr-faserig-verfilzten Massen<br />
angeordnet.<br />
Verbreiteter Gemengteil in metamorphen Gesteinen, insbesondere in der spilitisierten<br />
ozeanischen Kruste; gelegentlich Kluftmineral.<br />
119
Hornblende<br />
(K, Na) 0-1 (Ca, Na) 2 (Mg, Fe 2+ , Fe 3+ , Al) 5 [(OH, F) 2 /(Si, Al) 2 Si 6 O 22 ]<br />
Farbe: grün, dunkelgrün,<br />
kantendurchscheinend<br />
Dichte: 3,0 – 3,5 g/cm 3<br />
Härte: 5 – 6<br />
Strich: farblos<br />
Spaltbarkeit: vollkommen, besser als bei<br />
Augit, Spaltwinkel von 124°<br />
Bei der Färbung der Hornblende gibt es auch dunkelbraune bis tiefschwarze Varietäten, bei<br />
denen es sich um „basaltische Hornblende“ handelt. Auf den Spalt- und Kristallflächen<br />
halbmetallischer Glanz. Bei Hornblende handelt es sich um einen Sammelbegriff für Ca-<br />
Amphibole, die eine Mischkristallreihe mit zahlreichen Endgliedern bilden. Die<br />
Zusammensetzung der Hornblende variiert stark. Hornblende ist der wichtigste und am<br />
meisten verbreitete gesteinsbildende Amphibol.<br />
Sie kommt in magmatischen Gesteinen vor. In feinfaseriger Ausbildung sekundär und<br />
pseudomorph nach Augit.<br />
120
Natronamphibol-Reihe<br />
Glaukophan Na 2 (Mg, Fe) 3 Al 2 [(OH) 2 / Si 8 O 22 ]<br />
Farbe: blau, dunkel- bis schwarzblau<br />
mit Zunahme des Fe-Gehaltes<br />
Dichte: 3,1 – 3,3 g/cm 3<br />
Härte: 5,5 – 6<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Lokal wichtiger Gesteinsgemengteil, jedoch ausschließlich in metamorphen Gesteinen wie<br />
den Glaukophanschiefern (Blauschiefer), dort seiner Entstehung nach Hochdruck-<br />
Niedrigtemperatur-Mineral, zusammen mit Jadeit.<br />
121
8. Silikate<br />
8.5 Phyllosilikate<br />
(Schicht- bzw. Blattsilikate)<br />
Talk-Pyrophyllit-Gruppe,<br />
Glimmer-Gruppe,<br />
Chlorit-Gruppe,<br />
Serpentin-Gruppe,<br />
Tonmineral-Gruppe,<br />
Prehnit<br />
Eigene Notizen:<br />
122
Talk-Pyrophyllit-Gruppe<br />
Strukturtyp<br />
Dreischicht-Silikate<br />
Talk Mg 3 [(OH) 2 / Si 4 O 10 ] trioktaedrisch<br />
Pyrophyllit Al 2 [(OH) 2 / Si 4 O 10 ] dioktaedrisch<br />
Glimmer-Gruppe<br />
Dreischicht-Silikate<br />
Muskovit KAl [6] 2 [(OH) 2 / Si 3 Al [4] O 10 ] dioktaedrisch<br />
Paragonit NaAl 2 [(OH) 2 / Si 3 AlO 10 ] dioktaedrisch<br />
Phlogopit KMg 3 [(OH, F) 2 / Si 3 AlO 10 ] trioktaedrisch<br />
Biotit K(Mg, Fe 2+ ) 3 [(OH) 2 / Si 3 AlO 10 ] trioktaedrisch<br />
Lepidolith K(Li, Al) 2-3 [(OH, F) 2 / Si 3 AlO 10 ] trioktaedrisch<br />
Chlorit-Gruppe<br />
Drei-/Vierschicht-Silikate<br />
Chlorit {(Mg, Fe) 3 [(OH) 2 / (Al, Si) 4 O 10 ] di-/trioktaedrisch<br />
· (Mg, Fe, Al) 3 (OH) 6 (generalisierte Formel)}<br />
Serpentin-Gruppe<br />
Zweischicht-Silikate<br />
Antigorit<br />
Chrysotil Mg 6 [(OH) 8 / Si 4 O 10 ] trioktaedrisch<br />
Lizardit<br />
Tonmineral-Gruppe<br />
Zwei-/Dreischicht-Silikate<br />
Kaolinit Al 4 [(OH) 8 / Si 4 O 10 ] dioktaedrisch<br />
Montmorillonit (Al, Mg) 2 [(OH) 2 / Si 4 O 10 ] (Na, Ca) x · nH 2 O dioktaedrisch<br />
Prehnit Ca 2 Al [AlSi 3 O 10 ] (OH) 2<br />
123
Alle [SiO 4 ]-Tetraeder teilen Eckatome mit drei anderen Tetraedern und bilden auf diese Weise<br />
zweidimensionale unendliche Schichten. Der Silikatanteil der Formel ist Si 2 O 5 .<br />
Vereinfacht dargestelltes Schichtsilikat in der Aufsicht:<br />
Darstellung eines Zweischichtsilikats mit den Tetraeder-Schichten (blaue Dreiecke) und den<br />
Oktaeder-Schichten (hellblaue Kreise):<br />
Dabei wechseln sich Tetraeder- und Oktaederschicht ab. Alle freien Tetraederspitzen der<br />
Si 2 O 5 -Schichten zeigen nach derselben Seite. Die Formeleinheiten Mg(OH) 2 und Al(OH) 3 der<br />
einzelnen Schichtsilikate sind jeweils mit einer Si 2 O 5 -Schicht verbunden. Die Schichtpakete<br />
werden durch Van-der-Waals-Bindungen zusammengehalten.<br />
Bei den Dreischichtsilikaten gibt es pro Schicht eine Tetraeder-Oktaeder-Tetraeder-Folge. Die<br />
einzelnen Dreischichtpakete werden durch Van-der-Waals-Bindungen zusammengehalten.<br />
Man unterscheidet zwischen dioktaedrischen und trioktaedrischen Schichtsilikaten. Bei<br />
trioktaedrischen Schichtsilikaten sind alle Oktaederzentren von 2-wertigen Kationen besetzt.<br />
Bei dioktaedrischen Schichtsilikaten sind nur etwa<br />
2<br />
3 der Oktaederzentren von 3-wertigen<br />
Kationen besetzt.<br />
124
Ein Dreischichtsilikat kann stark vereinfacht so dargestellt werden:<br />
Glimmerstrukturen sind Dreischichtminerale, bei denen in den Tetraedern das Siliziumatom (4-<br />
wertig) durch ein Aluminiumatom (3-wertig) ersetzt wurde. Dies kann maximal bis zur Hälfte<br />
aller Tetraeder erfolgen. Damit die Ladungen trotzdem ausgeglichen sind, werden zwischen<br />
den einzelnen Dreischichtpaketen große Kationen (weiße Kreise) eingebaut, wie z.B. K + , Na +<br />
oder auch Ca 2+ .<br />
125
Talk-Pyrophyllit-Gruppe<br />
Talk Mg 3 [(OH) 2 / Si 4 O 10 ]<br />
Nebenbestandteile<br />
Fe, Al<br />
Eigenschaft: Perlmutterglanz,<br />
durchscheinend<br />
Farbe: zart grün, grau oder silberweiß<br />
Dichte: 2,7 g/cm 3<br />
Härte: 1, fühlt sich fettig an<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
In Mg-reichen metamorphen Gesteinen, entsteht auch durch hydrothermale Umwandlung Mgreicher,<br />
mafischer bis ultramafischer Gesteine; dabei verdrängt er Amphibol, Pyroxene oder<br />
Olivin. Kann Asbest enthalten.<br />
Verwendung als Talkum, Schmiermittel, in der Papierindustrie, der Medizin und gebrannt in<br />
der Feinkeramik und Elektrokeramik.<br />
126
Glimmer-Gruppe<br />
Muskovit KAl 2<br />
[6]<br />
[(OH) 2 / Si 3 Al [4] O 10 ]<br />
Nebenbestandteile<br />
Rb, Na, Cs, Mg, Fe<br />
Farbe: hell silberglänzend, farblos,<br />
gelblich, grünlich,<br />
Perlmutterglanz auf den<br />
Spaltflächen<br />
Dichte: 2,8 – 2,9 g/cm 3<br />
Härte: 2 – 2,5<br />
Spaltbarkeit: sehr vollkommen<br />
Muskovit hat nur eine geringe Mischbarkeit mit den anderen Gliedern der Glimmer-Gruppe.<br />
Muskovit ist ein weit verbreitetes gesteinsbildendes Mineral. Die feinschuppige Varietät wird<br />
Sericit genannt. Er ist häufig sekundäres Umwandlungsprodukt von Feldspäten. Illit, ein<br />
Hydromuscovit, entsteht durch Austausch von K + gegen H 3 O + (Bestandteil von Tonen und<br />
Tonsteinen). In Pegmatiten große Tafeln bildend.<br />
Wegen seiner Wärme- und Elektroisolation wird er technisch genutzt, z. B. als „Fenster“ bei<br />
Hochöfen.<br />
127
Glimmer-Gruppe<br />
Biotit K(Mg,Fe 2+ ) 3 [(OH) 2 / Si 3 (Al, Fe 3+ ) O 10 )]<br />
Farbe: dunkelgrün, hellbraun,<br />
dunkelbraun bis schwarzbraun<br />
Dichte: 2,8 – 3,2 g/cm 3<br />
Härte: 2,5 – 3<br />
Spaltbarkeit: sehr vollkommen, elastisch<br />
biegsame Plättchen<br />
Biotit bildet eine lückenlose Mischkristallreihe zwischen Phlogopit [KMg 3 (F,OH) 2 (Si 3 Al)O 10 ]<br />
und dem Fe-reichen Endglied Annit [KFe 2+ 3 (OH,F) 2 AlSi 3 O 10 ]. Gegenüber Phlogopit ist ein<br />
Teil des Mg durch Fe 2+ sowie durch Fe 3+ , Al und Ti ersetzt.<br />
Biotit ist ein in Magmatiten und Metamorphiten sehr verbreitetes gesteinsbildendes Mineral.<br />
Phlogopit und Biotit kommt in ultramafischen Gesteinen und in metamorphen Kalksteinen<br />
(Marmoren) vor.<br />
Biotit wird in der Elektroindustrie genutzt.<br />
128
Glimmer-Gruppe<br />
Lepidolith K(Li, Al) 2-3 [(OH, F) 2 / Si 3 AlO 10 ]<br />
Nebenbestandteile Mn 2+<br />
Farbe: weiß bis blass-rosarot<br />
Dichte: 2,8 – 2,9 g/cm 3<br />
Härte: 2,5 - 4<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Zusammen mit anderen Li-haltigen Mineralen in Pegmatiten. Als Blättchen oder Schüppchen<br />
ausgebildet.<br />
Erz zur Gewinnung von Lithium. Lithium wird für Legierungen, in der Pyrotechnik, für Akkus<br />
und für Spezialgläser genutzt.<br />
129
Chlorit-Gruppe<br />
Chlorit (Mg,Fe) 3 [(OH) 2 / (Al, Si) 4 O 10 ]⋅(Mg, Fe, Al) 3 (OH) 6<br />
Nebenbestandteile<br />
Ti, Cr, Ni<br />
Farbe: grün, durch Spurenelemente<br />
mitunter abweichende<br />
Färbungen<br />
Härte: 2<br />
Spaltbarkeit: sehr vollkommen<br />
Wichtiges gesteinsbildendes Mineral in metamorphen Gesteinen und der ozeanischen<br />
Erdkruste; sekundäres Umwandlungsprodukt aus Biotit, Granat, Pyroxen oder Amphibol.<br />
Chamosit und Thuringit sind Fe 3+ -reiche Chlorite.<br />
130
Serpentin-Gruppe Mg 6 [(OH) 8 /Si 4 O 10 ]<br />
Varietäten:<br />
Chrysotil<br />
Antigorit<br />
Eigenschaft: Seidenglanz<br />
Farbe: hell bis dunkelgrün, gelbgrün<br />
Dichte: 2,5 – 2,6 g/cm 3<br />
Härte: 3 – 4<br />
Spaltbarkeit: oft undeutlich (Chrysotil),<br />
blättrig (Antigorit)<br />
Serpentin bildet meist dichte Aggregate. Antigorit ist blättrig oder schuppig ausgebildet.<br />
Chrysotil ist faserig und bildet selten gute Kristalle aus. Es besteht ein begrenzter Einbau von<br />
Fe und Al.<br />
Beide Serpentin-Arten sind häufige Reaktionsprodukte von Olivin mit hydrothermalen<br />
Lösungen, daneben auch von Pyroxen und Amphibol. Auf Klüften in Form von feinfaserigem<br />
Chrysotilasbest (häufig) oder blättrigem Kluft-Antigorit (seltener).<br />
Chrysotil, Antigorit und der zu den Amphibolen zählende Aktinolith sind so genannte Asbest-<br />
Minerale. Asbest war ein geschätzter Werkstoff, weil es faserig, feuerfest, gut isolierend und<br />
mechanisch verspinnbar ist. Die Gefährlichkeit von Asbest wurde erst später festgestellt.<br />
Chrysotil zum Beispiel kann sich in der Lunge festsetzen, da die Chrysotilröllchen am Ende<br />
kleine Haken ausbilden (siehe Zeichnung).<br />
Asbest gilt als krebserregend und hat eine zellschädigende Wirkung (Asbestose).<br />
131
Vereinfachte Darstellung der Asbest-Struktur:<br />
Durch das enthaltene Mg 2+ kommt es innerhalb der Oktaederschicht zur Aufweitung und damit<br />
passen die Gitterabstände von Tetraeder- und Oktaederschicht nicht mehr perfekt zusammen.<br />
Beim Chrysotil kommt es dadurch zur Krümmung und Einrollung der Schichten. Die<br />
Oktaederschicht befindet sich auf der Außenseite des Chrysotilröllchens. Antigorit hat<br />
demgegenüber eine wellenartige Struktur, die mit periodischem Umklappen der [SiO 4 ]-<br />
Tetraeder zusammenhängt.<br />
132
Tonmineral-Gruppe<br />
Kaolinit Al 4 [(OH) 8 / Si 4 O 10 ]<br />
Farbe: reiner Kaolinit ist weiß,<br />
durch Beimengungen gelb,<br />
grünlich oder bläulich<br />
gefärbt<br />
Dichte: 2,1 – 2,6 g/cm 3<br />
Härte: 1<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Kaolinit ist ein sehr wichtiges und weit verbreitetes Tonmineral. Es ist ein Gemengteil von<br />
Kaolin (Porzellanerde) und vieler Tone und Tonsteine.<br />
Bildung bei Verwitterungsprozessen oder durch Einwirkung thermaler bzw. hydrothermaler<br />
Wässer auf Silikate, besonders Feldspäte.<br />
Es wird zur Herstellung von Porzellan, in der Papierindustrie und als Bestandteil von<br />
Bohrspülungen verwendet.<br />
133
Tonmineral-Gruppe<br />
Montmorillonit<br />
(Al, Mg) 2 [(OH) 2 / Si 4 O 10 ] (Na, Ca) x ⋅ nH 2 O<br />
Eigenschaft: Fettglanz<br />
Farbe: weiß, grauweiß, gelb,<br />
bräunlichgelb, grünlichgelb<br />
Strich: weiß<br />
Dichte: 2,35 g/cm 3<br />
Härte: 1,5 – 2<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Montmorillonit ist ein Dreischichtsilikat mit variabler Zusammensetzung. Na wird zum Teil<br />
durch Ca ersetzt. Er ist vorherrschendes Tonmineral im Bentonit, der sich u. a. aus verwitterten<br />
vulkanischen Aschen bildet.<br />
Montmorillonit besitzt eine ausgesprochen hohe Quellfähigkeit. Es wird für Bohrspülungen,<br />
zur Abwasserreinigung, zum Bleichen oder Entfärben und zur Abdichtung von<br />
Schadstoffdeponien eingesetzt.<br />
134
Prehnit Ca 2 Al [AlSi 3 O 10 ] (OH) 2<br />
Eigenschaft: Fettglanz<br />
Farbe: fahl-weiss, grau, grünlich<br />
Strich: weiß<br />
Dichte: 2,9 – 3,0 g/cm 3<br />
Härte: 6 – 6,5<br />
Spaltbarkeit: gut nach {001}; undeutlich<br />
nach {110}<br />
Das Schichtsilikat Prehnit hat nicht die ausgeprägte Spaltbarkeit wie Glimmer oder Talk. Er ist<br />
besonders in Klüften und sekundären Hohlraumfüllungen rosettenartig angeordnet. Prehnit hat<br />
die größte Mohs`sche Härte unter allen häufigen Schichtsilikaten. Sein Vorkommen ist auf<br />
magmatische und metamorphe Bereiche beschränkt. Sedimente enthalten nur sehr selten<br />
Prehnit. In Vulkaniten tritt er als Blasenfüllung zusammen mit Calcit und Zeolithen auf. In<br />
metamorphen Gesteinen beobachtet man Prehnit im niederen und mittleren Temperaturbereich.<br />
135
8. Silikate<br />
8.6 Tektosilikate<br />
(Silikatische Gerüststrukturen)<br />
Feldspat-Gruppe,<br />
Feldspatoide (Foide, Feldspatvertreter),<br />
Zeolith-Gruppe,<br />
Skapolithe<br />
Alle [SiO 4 ]-Tetraeder teilen alle vier Eckatome mit anderen Tetraedern und bilden auf diese<br />
Weise ein dreidimensionales Gerüst. Der Silikatanteil der Formel ist SiO 2 .<br />
Eigene Notizen:<br />
136
Die Gruppe der Gerüst-(Tekto-)Silikate gehört zu den wichtigsten des gesamten Lernstoffs.<br />
Insbesondere die Feldspäte sind wegen ihrer Häufigkeit in den Gesteinen der Erdkruste von<br />
großer Bedeutung. Die Gruppe der Gerüstsilikate lässt sich zum besseren Lernen in vier<br />
Gruppen unterteilen:<br />
Feldspat-Gruppe<br />
Alkalifeldspäte:<br />
Sanidin (K, Na) [AlSi 3 O 8 ]<br />
Orthoklas (K, Na) [AlSi 3 O 8 ]<br />
Mikroklin K [AlSi 3 O 8 ]<br />
Anorthoklas (K, Na) [AlSi 3 O 8 ]<br />
Plagioklas-Reihe:<br />
Albit Na [AlSi 3 O 8 ]<br />
Anorthit Ca [AlSi 3 O 8 ]<br />
Feldspatoide (Foide, Feldspatvertreter)<br />
Die Feldspatoide unterscheiden sich durch ihren geringeren SiO 2 -Gehalt von den<br />
Alkalifeldspäten.<br />
Leucit K [AlSi 2 O 6 ]<br />
Nephelin (Na, K) [AlSiO 4 ]<br />
Sodalith-Reihe<br />
Sodalith Na 8 [Cl 2 / (AlSiO 4 ) 6 ]<br />
Nosean Na 8 [(SO 4 ) / (AlSiO 4 ) 6 ]<br />
Zeolith-Gruppe (Tektosilikate mit Wasser)<br />
Analcim<br />
Na [AlSi 2 O 6 ] · H 2 O<br />
Natrolith<br />
Na 2 [Al 2 Si 3 O 10 ] · 2H 2 O<br />
Chabasit<br />
Ca [Al 2 Si 4 O 12 ] · 6H 2 O<br />
Skapolithe<br />
Marialith<br />
Na 4 [Al 3 Si 9 O 24 ] · Cl<br />
Mejonit Ca 4 [Al 6 Si 6 O 24 ] · CO 3<br />
137
Alkalifeldspäte (K, Na) [AlSi 3 O 8 ]<br />
Typen: Sanidin (K, Na) [AlSi 3 O 8 ]<br />
Orthoklas (K, Na) [AlSi 3 O 8 ]<br />
Mikroklin K [AlSi 3 O 8 ]<br />
Anorthoklas (K, Na) [AlSi 3 O 8 ]<br />
Farbe: durchscheinend bis<br />
durchsichtig, rot, meist weiß<br />
oder schwarz<br />
Dichte: 2,5 – 2,6 g/cm 3<br />
Härte: ~ 6<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Sanidin (K, Na) [AlSi 3 O 8 ], (K,Na)- Sanidin<br />
Die farblosen bis grauen Kristalle sind dünntafelig und trüb, seltener durchscheinend bis<br />
durchsichtig. Er kommt in felsischen Vulkaniten (Rhyolithe, Trachyte, Phonolithe) und in<br />
Kimberliten vor. Ausserdem tritt Sanidin in Gesteinen der Hochtemperatur-Metamorphose<br />
auf. Er ist als Hochtemperaturform von Alkalifeldspäten anzusehen.<br />
Orthoklas (K, Na) [AlSi 3 O 8 ], (K,Na)-Orthoklas<br />
Durch seine Mittelstellung zwischen der Hochtemperaturform Sanidin und der<br />
Tieftemperaturform Mikroklin besitzt Orthoklas eine teilweise geordnete Al-Si-Verteilung.<br />
Das Mineral bildet spätige Kristalle von weißer oder roter Farbe aus. Diagnostisch ist eine<br />
einfache Verzwilligung der Kristalle. Orthoklas kommt in hellen Intrusivgesteinen (Graniten,<br />
Granodioriten, Syeniten) und in Metamorphiten vor. Weiterhin tritt er in Pegmatiten auf.<br />
Mikroklin K [AlSi 3 O 8 ]<br />
Im Mikroklin als Tieftemperaturform des Kalifeldspats ist die Al-Si-Verteilung in höherem<br />
Grade geordnet. In Chemismus und Habitus besteht eine weitgehende Ähnlichkeit mit<br />
Orthoklas. Das Mineral tritt ebenfalls in hellen Intrusivgesteinen, in Sandsteinen und in<br />
138
Metamorphiten auf. Teilweise bildet es sich aus dem primären Orthoklas der felsischen<br />
Plutonite. Idiomorphe Kristalle findet man in alpinen Zerrklüften.<br />
Anorthoklas (K, Na) [AlSi 3 O 8 ]<br />
Das Natrium-Kalium-Verhältnis kann von Vorkommen zu Vorkommen stark variieren.<br />
Neben der Na- und K- Komponente kommt stets ein deutlicher Gehalt an Ca hinzu. Das<br />
Mineral bildet spätige, bläulich bis fast schwarz gefärbte Kristalle, die oft lebhaft<br />
labradorisieren. Es tritt in Alkalisyeniten und Alkalitrachyten auf.<br />
139
Plagioklas-Reihe<br />
Bestandteile: Albit Na [AlSi 3 O 8 ]<br />
Oligoklas<br />
Andesin<br />
Labradorit<br />
Bytownit<br />
Anorthit Ca [Al 2 Si 2 O 8 ]<br />
Eigenschaft: Glas- oder Perlmutterglanz<br />
Farbe: farblos, weiß, grau, rötlich<br />
Strich: weiß<br />
Dichte: 2,62 – 2,76 g/cm 3<br />
Härte: 6 – 6,5<br />
Spaltbarkeit: vollkommen<br />
Die Plagioklase bilden eine Mischkristallreihe Albit → Anorthit (NaAlSi 3 O 8 → CaAl 2 Si 2 O 8 ),<br />
die nach dem Anorthitgehalt (An) folgendermaßen unterteilt wird:<br />
Albit An 0 - An 10<br />
Oligoklas An 10 - An 30<br />
Andesin An 30 - An 50<br />
Labradorit An 50 - An 70<br />
Bytownit An 70 - An 90<br />
Anorthit An 90 - An 100<br />
Die Plagioklase bilden spätige Kristalle von weißer, gelblicher, grünlicher, selten auch<br />
violetter Farbe. Diagnostisch ist eine polysynthetische Verzwilligung, häufig ist allerdings<br />
makroskopisch keine solche zu sehen.<br />
Die Plagioklase sind sehr häufige gesteinsbildende Minerale. Albit und Oligoklas treten in<br />
felsischen Magmatiten und in Metamorphiten niedriger Bildungsbedingungen auf. Andesin<br />
kommt in Andesiten und Dioriten sowie in Metamorphiten mittlerer Bildungsbedingungen<br />
vor. Labradorit und Bytownit sind Minerale mafischer Magmatite und Metamorphite hoher<br />
Bildungsbedingungen. Plagioklase treten auch im Detritus klastischer Sedimentgesteine auf.<br />
140
141
Feldspatoide (Foide, Feldspatvertreter)<br />
Leucit K [AlSi 2 O 6 ]<br />
Eigenschaft: Glas- oder Fettglanz<br />
Farbe: farblos, grauweiß bis weiß,<br />
gelblich, trüb<br />
durchscheinend<br />
Dichte: 2,5 g/cm 3<br />
Härte: 5,5 – 6<br />
Spaltbarkeit: fehlt<br />
Leucit ist ein typisches Mineral SiO 2 -untersättigter K-reicher vulkanischer Gesteine (z. B. am<br />
Vesuv) und tritt in der Natur dort im Wesentlichen auf. In Plutoniten und metamorphen<br />
Gesteinen fehlt Leucit völlig.<br />
142
Feldspatoide (Foide, Feldspatvertreter)<br />
Nephelin (Na, K) [AlSiO 4 ]<br />
Farbe: grau, grünlich oder rötlich,<br />
auf Kristallflächen<br />
Glasglanz, auf Bruchflächen<br />
Fettglanz<br />
Dichte: 2,6 g/cm 3<br />
Härte: 5,5 – 6<br />
Spaltbarkeit: unvollkommen<br />
Wie Leucit ist auch Nephelin ein wichtiges gesteinsbildendes Mineral in SiO 2 -untersättigten<br />
magmatischen Gesteinen. Im Unterschied zu Leucit tritt Nephelin auch in seltenen Plutoniten<br />
wie Nephelinsyeniten und deren Pegmatiten auf.<br />
143
Feldspatoide (Foide, Feldspatvertreter)<br />
Sodalith-Reihe<br />
Sodalith Na 8 [Cl 2 / (AlSiO 4 ) 6 ]<br />
Merkformel: 3Na[AlSiO 4 ] (Nephelin) · NaCl<br />
Nosean Na 8 [(SO 4 ) / (AlSiO 4 ) 6 ]<br />
Farbe: farblos bis tiefblau<br />
Dichte: 2,3 g/cm 3 Sodalith<br />
2,3 – 2,4 g/cm 3 Nosean<br />
Härte: 5 - 6<br />
Spaltbarkeit: {110} vollkommen<br />
Als Gemengteil besonders in alkalibetonten Plutoniten (Nephelinsyeniten und deren<br />
Pegmatiten), als mikroskopischer Gemengteil in vulkanischen Gesteinen (Phonolithen und<br />
Alkali-Basalten), aufgewachsene Kriställchen in vulkanischen Auswürflingen.<br />
144
Zeolith-Gruppe<br />
Beispiele:<br />
Analcim<br />
Natrolith<br />
Chabasit<br />
Na [AlSi 2 O 6 ] · H 2 O<br />
Na 2 [Al 2 Si 3 O 10 ] · 2H 2 O<br />
Ca [Al 2 Si 4 O 12 ] · 6H 2 O<br />
Eigenschaft: manchmal Glas- bis<br />
Seidenglanz<br />
Farbe: klar, weiß, farblos bis leicht<br />
gefärbt, durchscheinend<br />
Dichte: ~ 2,25 g/cm 3<br />
Härte: ~ 5,5<br />
Spaltbarkeit: fehlt<br />
Analcim<br />
Analcim ist klar oder weiß und bildet auf Klüften in Tonsteinen gelegentlich Kristalle mit 24<br />
gleichen Flächen, sog. Ikositetraeder. Analcim ist ein häufiges Mineral der sehr niedrig<br />
temperierten Metamorphose. Aus Analcim und Quarz bildet sich bereits bei ca. 150 °C das<br />
Mineral Albit nach der Gleichung:<br />
Na [AlSi 2 O 6 ] · H 2 O + SiO 2 → Na [AlSi 3 O 8 ] + H 2 O<br />
Analcim + Quarz → Albit + Wasser<br />
Weiterhin kommt er in vulkanischen Gesteinen als Sekundärmineral vor. In tonigen<br />
Sedimenten kann er als authigenes Mineral auftreten.<br />
Natrolith<br />
Langprismatisch-nadelige und haarförmige Kristalle, meistens zu Büscheln oder radialstrahlig<br />
bis kugelig gruppiert. Muscheliger Bruch, meistens farblos, weiß, seltener zart gefärbt, Glasbis<br />
Seidenglanz, durchsichtig bis durchscheinend. Natrolith tritt als hydrothermales<br />
Zersetzungsprodukt in vulkanischen Gesteinen auf.<br />
145
Chabasit<br />
Spaltbarkeit bisweilen deutlich, sonst muscheliger Bruch. Farblos oder weiß, seltener zart<br />
gefärbt. Glasglanz, durchsichtig bis durchscheinend. Ebenso wie Natrolith in vulkanischen<br />
Gesteinen, auf Kluftflächen und in Hohlräumen.<br />
146
Skapolithe<br />
Endglieder:<br />
Marialith<br />
Na 4 [Al 3 Si 9 O 24 ] · Cl<br />
Mejonit Ca 4 [Al 6 Si 6 O 24 ] · CO 3<br />
Farbe: meist weiss oder grau, auch<br />
grünlich, rötlich, ziegelrot<br />
Dichte: 2,5 – 2,8 g/cm 3<br />
Härte: 5 - 6<br />
Spaltbarkeit: {110} vollkommen, {100}<br />
deutlich<br />
Die Gruppe der Skapolithe ist eine Mischung der beiden Endglieder Marialith und Mejonit.<br />
Mejonite können neben der CO 3 -Komponente auch SO 4 -Moleküle enthalten. Ausserdem kann<br />
in beiden Endgliedern das CO 3 und das Cl durch OH oder F ersetzt werden.<br />
Am einfachsten kann man sich die Formeln an Hand der Genese dieser Endglieder in<br />
metamorphen Prozessen merken, bei denen Feldspat mit Halit oder Calcit reagiert:<br />
3 NaAlSi 3 O 8 + NaCl → Na 4 [Al 3 Si 9 O 24 ] · Cl<br />
3 Albit + Halit → Marialith<br />
3 CaAl 2 Si 3 O 8 + CaCO 3 → Ca 4 [Al 6 Si 6 O 24 ] · CO 3<br />
3 Anorthit + Calcit → Mejonit<br />
Das Vorkommen von Marialith ist beschränkt auf Chlorid-reiche Sedimente und deren<br />
metamorphe Äquivalente. Mejonit-reicher Skapolith dagegen tritt häufig in mafischen<br />
Metamorphiten auf, deren Ausgangsgesteine etwas Calcit enthalten. Die Bildungstemperaturen<br />
von Mejonit nach der obigen Reaktionsgleichung betragen ca. 600 bis 700 °C.<br />
In magmatischen Gesteinen ist Skapolith praktisch nicht zu finden.<br />
147
Kleines Glossar<br />
BIF:<br />
BIFs (= banded iron formation) entstanden vor ca. 3,5 bis 1,5 Mrd.<br />
Jahren im Präkambrium. In der Atmosphäre war wenig Sauerstoff<br />
vorhanden. Eisen konnte in gelöster Form ins Meer transportiert<br />
werden. Durch lokale Sauerstoffbildung, zum Beispiel durch<br />
Cyanobakterien, wurde das Eisen ausgefällt (Oxidation). Dabei bildete<br />
sich vor allem Hämatit (Eisenglanz). In den Hämatitlagen ist häufig<br />
auch Magnetit enthalten. Zwischen den Eisenlagern erfolgte die<br />
normale Sedimentation im Meeresbereich, die als Hornsteinlagen<br />
(mikrokristalliner Quarz) erhalten ist. Mit der Erhöhung des<br />
Sauerstoffes auf ca. 5 % des heutigen Levels in der Atmosphäre wurde<br />
die Bildung von BIFs beendet, da das Eisen nun auch auf dem Festland<br />
oxidierte.<br />
CCD: (=Calcit Compensation Depth / Calcit-Kompensationstiefe)<br />
Meerestiefe, in der Calcit aufgelöst wird und nur kieselige Organismenund<br />
Sedimentreste erhalten bleiben. Ihre Lage ist regionalen und<br />
erdgeschichtlichen Schwankungen unterworfen. In heutigen Meeren<br />
liegt sie zwischen 3500 m und 5500 m Tiefe und wird durch den Druck<br />
und Chemismus der Wassermassen bestimmt. Unterhalb dieser Grenze<br />
wird Calcit vollständig im Meerwasser gelöst.<br />
Differentiate: Magmen, die durch Ausscheiden von Kristallen aus Primärmagmen<br />
eine veränderte Zusammensetzung erreichen und meist innerhalb der<br />
Erdkruste durch Aufnahme von Fremdgesteinen kontaminiert werden.<br />
Durchläufer: Nicht nur bei diskreten (engen) p-T-Bedingungen auftretendes Mineral.<br />
Druse:<br />
Als Druse wird ein mit Mineralen unvollständig ausgefüllter ehemaliger<br />
Hohlraum im Gestein bezeichnet.<br />
Erdkruste: äußere Erdschale über der Mohorovii-Diskontinuität. Man<br />
unterscheidet die kontinentale Ober- und Unterkruste, die<br />
verschiedentlich durch eine Diskontinuität getrennt sind. Während die<br />
kontinentale Kruste normalerweise eine Dicke von 30-50 km (selten bis<br />
zu 70 km) besitzt, hat die ozeanische Kruste nur Dicken von 5-10km.<br />
Beide unterscheiden sich in ihrer petrographischen Zusammensetzung.<br />
Die ozeanische Erdkruste besteht überwiegend aus tholeiitischen<br />
148
Erdmantel:<br />
Eruptivgestein:<br />
Erz:<br />
Evaporation:<br />
felsisch:<br />
Gang:<br />
Gangart:<br />
Basalten bzw. Spiliten. Die kontinentale Erdkruste ist aus<br />
verschienenen metamorphen Gesteinen, Graniten und Granodioriten<br />
zusammengesetzt, die oft von km-mächtigen Sedimentgesteinsmassen<br />
bedeckt werden.<br />
zwischen der Mohorovii- und der dem Erdkern in 2900 km Tiefe<br />
gelegene Erdschale. Man kann zwischen einem Oberen und einem<br />
Unteren Erdmantel unterscheiden. Die Grenze liegt bei ca. 700 km<br />
Tiefe. Der Obere Erdmantel besteht aus peridotischen Gesteinen mit<br />
Anteilen von Olivin > Ortho- > Klinopyroxenen sowie Granat oder<br />
Spinell.<br />
Erstarrungsgestein, Massengestein, Magmatit bzw. magmatisches<br />
Gestein, durch Auskristallisation (= Erstarrung) aus silikatischer<br />
Schmelze (Magma) entstandenes Gestein. Verschiedentlich jedoch nur<br />
für vulkanische Gesteine (= Vulkanit; Erguss-, Effusiv-,<br />
Oberflächengestein), d.h. für Gesteine, die an der Oberfläche erstarrt<br />
sind, verwendet.<br />
Gesteine oder Minerale, aus denen Metalle gewonnen werden (z.B.<br />
Hämatit).<br />
Der Evaporationszyklus beginnt mit dem Ausfällen des Calcits. Bei<br />
weiterer Verdunstung des Meerwassers fallen Gips, dann Halit und<br />
zuletzt die Kalisalze bzw. Edelsalze aus. Es handelt sich um eine<br />
chemische Sedimentation.<br />
Felsische Gesteine sind reich an den hellen Gemengteilen Quarz<br />
und/oder Feldspat. Das häufig gebrauchte Wort „saure“ Gesteine ist<br />
inkorrekt.<br />
Ausfüllung von Spalten in der Erdkruste durch Mineralabsätze oder<br />
Gesteine in Gestalt meist plattenförmiger Körper (Eruptivgang,<br />
Erzgang, Mineralgang). Mineralgänge können mit Quarz, Fluss-,<br />
Schwer-, Kalkspat usw. gefüllt sein, Erzgänge mit einer Gangfüllung<br />
von Erzmineralen und Gangmitteln. Als Eruptivgänge treten Pegmatite<br />
sowie verschiedene vulkanische Gesteine auf.<br />
(taubes Gestein); Umgebungsgestein von Erzen, das durch besondere<br />
Aufbereitungsverfahren von diesem getrennt werden muss.<br />
149
Greise:<br />
Die Entstehung von Greisen findet in der Dachregion granitischer<br />
Plutone statt. Dabei wirkt die wässrige Restphase, eine<br />
höchsttemperierte hydrothermale Lösung, auf den magmatischen<br />
Körper ein. Unter anderen sind dabei sehr aggressive Gase, wie etwa<br />
Fluorwasserstoff, am Prozess beteiligt. Das Einwirken der Gase und<br />
Fluide führt zur Mineralneubildung. Dabei kann neben Zinnstein,<br />
Wolframit und Quarz auch aus dem Aluminium der Feldspäte Topas<br />
gebildet werden.<br />
hydrothermal: Stadium im Bereich der magmatogenen Erzlagerstättenbildung, für das<br />
ein wässriges Transportmedium mit Temperaturen unter 580°C und<br />
unterschiedliche Drücke charakteristisch sind. Die Hydrothermen<br />
enthalten Metallionen und Komplexe, aus denen sich bei Abkühlung<br />
und Druckabnahme (Erz-) Minerale bilden können.<br />
Hypidiomorph: Mischung aus Fremd- und Eigengestalt eines Minerals, z. B. in<br />
magmatischen Gesteinen.<br />
Idiomorph: Eigengestalt eines Minerals.<br />
Kimberlit: Ultramafisches, häufig diamantenreiches Gestein, auf alte Kratone<br />
beschränkt. Vermutet wird ein Aufschmelzen der Magma in 150 – 200<br />
km Tiefe im Erdmantel. Durch bislang noch nicht eindeutig geklärte<br />
Vorgänge steigt die 1200 °C heiße Schmelze entlang eines Bruchsystem<br />
explosionsartig auf. Für den Aufstieg wird eine Dauer von weniger als 2<br />
Tagen angenommen.<br />
Kumulate: Lagige oder irreguläre Anhäufung von Mineralen, die aus einer<br />
Schmelze – oft in einem frühen Stadium der Abkühlung –<br />
ausgeschieden wurden.<br />
Liquidus-Kurve: Trennt den teilflüssigen Zustand (Schmelze plus Kristalle) eines<br />
Systems vom flüssigen Zustand. „Oberhalb“ der Liquidus-Kurve ist das<br />
System im flüssigen, „unterhalb“ davon in einem teilflüssigen Zustand.<br />
Frühkristallisation: Beim Abkühlen eines Plutons kristallisieren die Minerale unterschiedlich<br />
schnell aus. Die zuerst ausfallenden Minerale sinken auf den Boden<br />
der Magmakammer und bilden dort ein Frühkristallisat, das auch als<br />
Kumulat bezeichnet wird. Für den Begriff Frühkristallisat wird auch<br />
Frühdifferentiat verwendet.<br />
150
mafisch:<br />
Mafische Gesteine sind reich an dunklen Gemengteilen wie Olivin,<br />
Pyroxene, Amphibole, Biotit und evtl. Granat. Das häufig gebrauchte<br />
Wort „basische“ Gesteine ist inkorrekt.<br />
Metamikt: Zerfall der Kristallstruktur eines Minerals durch radioaktive Strahlung<br />
Metasomatose: Vorgang, bei dem ein Gestein ganz oder teilweise durch ein<br />
Reaktionsprodukt aus dem Material des vorhandenen Gesteins und<br />
einer zugeführten mobilen Phase im Austausch ersetzt wird. Auf diese<br />
Weise sind z.B. die metasomatischen oder Verdrängungslagerstätten<br />
entstanden.<br />
Minette:<br />
Minette ist die Bezeichnung für oolithische Eisenerzlager des unteren<br />
Doggers (vor ca. 175 Mio. Jahren) in Lothringen und Luxemburg. Die<br />
Ooide entstehen, wenn sich um kleine Partikel, wie Quarzkörner oder<br />
Bruchstücke von Schalen, konzentrisch neue Schichten von Kalk<br />
ablagern. Dabei kann auch gelöstes Eisen mit eingebaut werden. Ooide<br />
entstehen in warmem kalkübersättigtem Wasser mit starker<br />
Wellenbewegung. Sind die Ooide zu schwer geworden, um weiter in<br />
der Schwebe gehalten zu werden, sinken sie auf den Meeresboden ab.<br />
Modifikation: Bei gleicher chemischer Formel die Ausbildung unterschiedlicher<br />
Kristallsystem und dadurch auch ein verändertes Erscheinungsbild,<br />
gelegentlich deutliche Veränderung der Härte. Beispiele: Pyrit-Markasit<br />
oder Graphit-Diamant.<br />
Paragenese: Bestimmte Bildungsbedingungen führen durch ein zeitgleiches<br />
Ausfällen von Mineralen zum Nebeneinander-Vorkommen bestimmter<br />
Mineraltypen „Schicksalsverbundenheit“.<br />
Pegmatit: groß- bis riesenkörniges magmatisches Gestein, das aus einer an<br />
flüchtigen Bestandteilen reichen Restschmelze plutonischer Magmen<br />
erstarrt ist (z.B. Granitpegmatit); Hauptbestandteile: Quarz, Feldspäte,<br />
Glimmer (vor allem Muskovit); Nebenbestandteile: Apatit, Beryll,<br />
Molybdänglanz, Zinnstein u.a.<br />
Plutonit:<br />
Tiefengestein; Gruppe in der Erdkruste aus Magmen erstarrter Gesteine,<br />
z.B. Granit, Diorit, Syenit, Gabbro.<br />
pneumatolytisch: Bezeichnung für gasförmige oder liquide magmatogene<br />
Transportmedien, die hohen Temperaturen (ab 374°C bis 500°C) und<br />
hohen Drücken, die abhängig vom Bildungsort sind und tiefer als der<br />
151
Druck des auflagernden Gesteins/Gebirges sind, ausgesetzt sind. Die<br />
pneumatolytische Bildung wird heute meist mit zur hydrothermalen<br />
gezählt.<br />
Porphyry copper ores: Hochhydrothermale Imprägnationslagerstätten des Cu,<br />
gebunden an die Dachbereiche von magmatischen Intrusionen, meist<br />
Graniten, Granodioriten, Tonaliten, seltener auch von Monzoniten und<br />
Dioriten. Oft sind die subvulkanischen bis vulkanischen Ausläufer<br />
dieser Plutone vererzt, besonders Trachyandesite, Dacite und Andesite<br />
mit typisch porphyrischem Gefüge. Daraus leitet sich die Bezeichnung<br />
Porphyry copper ores für diese Lagerstätten ab. Die Erze treten nicht<br />
massiv, sondern in feiner Verteilung auf; sie füllen ein feines Kluftnetz<br />
aus oder imprägnieren das Gesteins; daneben gibt es vererzte<br />
Breccienzonen, die in den vulkanischen Bereich überleiten können..<br />
Porphyry Copper Ores sind die größten und wirtschaftlich bedeutensten<br />
Kupfererz-Lagerstätten, die mehr als die Hälfte der derzeitigen<br />
Weltproduktion an Kupfer liefern. Daneben werden teilweise noch Mo<br />
sowie Au und Ag gewonnen. Hauptminerale sind Chalkopyrit,<br />
Molybdänit sowie Pyrit.<br />
SEDEX:<br />
Abkürzung für sedimentär-exhalativ; Mineralhaltige hydrothermale<br />
Lösungen werden am Meeresgrund durch den raschen Temperatursturz<br />
durch das kalte Meerwasser ausgefällt. Die dabei entstehenden<br />
Erzkörper enthalten neben Sulfiden auch Edelmetalle.<br />
Sediment: Produkt der Verwitterung von Gesteinen, das nach Transport abgelagert<br />
wurde. Transportmedien sind fließendes Wasser oder Wind,<br />
untergeordnet Eis. Durch mechanischen Absatz fester Teilchen aus Luft<br />
oder Wasser entstehen die klastischen Sedimente. Die durch chemische<br />
Abscheidung in Gewässern gebildeten werden als chemische und<br />
diejenigen organischer Herkunft als organogene oder biogene<br />
Sedimente bezeichnet. Alle Prozesse, die mit der Kompaktion und<br />
Verfestigung von Sedimenten und damit deren Überführung in<br />
Sedimentgesteine verbunden sind, werden als diagenetische Vorgänge<br />
bezeichnet.<br />
Seife:<br />
Örtliche Anreicherung von spezifisch schweren oder besonders<br />
widerstandsfähigen Mineralen im Sedimentationsprozess. Bei<br />
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Solidus-Kurve:<br />
ultramafisch:<br />
Varietät:<br />
Vulkanit:<br />
Xenolith:<br />
Xenomorph:<br />
Verwitterung eines Gesteins kann die Anreicherung dadurch erfolgen,<br />
dass die weniger widerstandfähigen Komponenten zerstört und<br />
zusammen mit den spezifisch leichten Bestandteilen fortgeführt werden,<br />
die Seifenminerale wie z. B. ged. Gold, ged. Platin, Diamanten,<br />
Zinnstein sich dagegen relativ anreichern.<br />
Trennt in einem p-T-Diagramm den festen Zustand eines Systems vom<br />
teilflüssigen Zustand. „Unterhalb“ der Solidus-Kurve ist das Gestein im<br />
festen – wenngleich oft plastisch deformierbaren – Zustand. „Oberhalb“<br />
der Solidus-Kurve tritt eine Teilschmelze innerhalb der Festkörper-<br />
Matrix auf.<br />
Ultramafische Gesteine enthalten weniger als 10 Vol.-% helle<br />
Gemengteile und sind reich an Olivin, Pyroxenen, Amphibolen und<br />
Biotit.<br />
Bei gleichem Chemismus und gleichem Kristallsystem kommt es durch<br />
die Einlagerung von Fremdionen zu deutlich unterschiedlich gefärbten<br />
Varianten desselben Minerals. Beispiel: Quarz (Citrin, Amethyst, etc.).<br />
vulkanisches Gestein Eruptivgestein<br />
Einschlüsse von magmafremden Gesteinen, die als Bruchstücke des<br />
Nebengesteis (aus dem Förderschlot oder aus der Dachregion eines<br />
magmatischen Körpers) mechanisch aufgenommen werden.<br />
Fremdgestalt eines Minerals.<br />
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