Kapitel 14: 14.1 Vorbetrachtungen zur Mineralsystematik 14.2 Mineralsystematik nach Strunz Spezielle Mineralogie
Kapitel 14:
14.1 Vorbetrachtungen zur Mineralsystematik
14.2 Mineralsystematik nach Strunz
Spezielle Mineralogie
Kristallchemie1.
Prinzip der dichten PackungenDie Bausteine streben eine Kristallstruktur mit möglichst
dichtester Raumerfüllung an.
2.Symmetrieprinzip
Die Bausteine streben eine Struktur mit möglichst hoher Symmetrie an.
3.Wechselwirkungsprinzip
Die Bausteine streben die höchstmögliche Koordination an.
Grundprinzipien
Polymorphie Viele Kristalle können bei gleicher chemischer Zusammen- setzung (unter verschiedenen thermodynamischen Be-dingungen) in verschiedenen Kristallstrukturen auftreten. Folglich muss die Mineralsystematik neben den chemi-schen auch geometrisch-strukturelle Aspekte beachten.Beispiele:C Diamant - GraphitSiO2 Tief-Quarz - Hochquarz - Tridymit
Cristobalit - Coesit - StishovitZnS Sphalerit - WurtzitCaCO3 Calcit - Aragonit - Vaterit
=> Es genügt nicht zu sagen: „ZnS-Kristallstruktur“!
GeochemieDie 8 häufigsten chemischen Elemente der Erdkruste:(nach B. Mason, Principles of Geochemistry)
Masse% Atom% Volumen%
O 46,60 62,55 93,77Si 27,72 21,22 0,86Al 8,13 6,47 0,47Fe 5,00 1,92 0,43Ca 3,63 1,94 1,03Na 2,83 2,64 1,32K 2,59 1,42 1,83Mg 2,09 1,84 0,29
Gesteinsbildende MineraleVon der IMA (International Mineralogical Association) waren 1990 ca. 3300 Minerale anerkannt (1999 aber bereits knapp 4000).
Weitere ca. 4000 Mineralbezeichnungen belasten die Mineral-systematik. Dabei handelt es sich um Synonyma, Varietäten historische Namen, Gemische und Fehlbestimmungen.
Allein Quarz hat ca. 50 Varietätsbezeichnungen.
Vielen Mineralnamen gemeinsam sind die Endsilben „it“ oder „lith“ (abgeleitet von „lithos“ [griech.]=Stein).
Gesteinsbildende MineraleVon der IMA (International Mineralogical Association) waren 1999 ca. 4000 Minerale anerkannt. Nur wenige davon sind häufig bzw. gesteinsbildend. In der Erdkruste am häufigsten (in Vol.%) sind:
Plagioklas 39 % Olivin 3 %Alkalifeldspat 12 % Tone (+ Chlorit) 4,6 %Quarz 12 % Calcit (+Aragonit) 1,5 %Pyroxene 11 % Magnetit (+Ti-Magnetit) 1,5 %Amphibole 5 % Dolomit 0,5 %Glimmer 5 % andere Minerale 4,9 %
(u.a. Granat, Disthen, Andalusit, Apatit, ...)
MineralsystematikGrundprinzip: Mineralsystematik
nach chemischen und kristallchemischen Aspekten Das chemische Einteilungsprinzip beruht auf der dominierenden Stellung der Anionen.Besonders bei Silikaten bestimmen kristallstrukturelle Eigenschaften die Mineralsystematik.
Klassifikation nach Hugo Strunz:s. „Mineralogische Tabellen“
(1. Aufl. Leipzig 1941, Ann Arbor 1944)
spezielle Mineralogie
MineralsystematikKlassifikation nach Hugo Strunz:
Einteilung in 9 Klassen
1. Elemente (Legierungen, Karbide, Nitride, Phosphide)2. Sulfide (Selenide, Telluride, Arsenide, Antimonide, ...)3. Halogenide4. Oxide, Hydroxide5. Karbonate (Nitrate, Borate)6. Sulfate (Chromate, Molybdate, Wolframate)7. Phosphate (Arsenate, Vanadate)8. Silikate 9. Organische Minerale
spezielle Mineralogie
MineralsystematikKlassifikation nach Hugo Strunz:
z.B.Mineralklasse Oxide, Hydroxide
Mineralabteilung M2O3
Mineralgruppe Korund-Ilmenit
Mineralreihe Korund-Reihe (u.a. Hämatit)
Mineral Korund
Varietät Saphir, Rubin
spezielle Mineralogie
1. Elemente• Gold-Gruppe: Au, Ag, Cu
• Platin-Gruppe: Pt
• Eisen-Gruppe: -Eisen, Taenit (-Fe,Ni)
• Quecksilber-Gruppe: Hg, Amalgame
• Arsen-Gruppe: As, Sb, Bi
• Nichtmetalle: S, Se, Te, C (Diamant), C (Graphit)
Etwa 20 Elemente treten in der Natur auf, oft in Legierungen.
Gold
Au- und Ag-Kristalle mit dendritischem Skelettwachstum
Sammlung:TU Clausthal-Z.
Eisenmeteoriten
Kosmisches Nickeleisen mit angeätzten Widmannstättenschen Figuren (Ni-armes Kamacit und Ni-reiches Taenit)
Graphit - Diamant
2. Sulfideauch Selenide, Telluride, Arsenide, Antimonide
Es gibt zahlreiche alte deutsche Namen:
Kiese:metallischer Glanz, lichte Farbe, Härte 5-6
Glanze:metallischer Glanz, dunkel, Härte 2-3, #:v-vv
Blenden:halbmetallischer Glanz, farbiger Strich,#:v-vv, in geringer Dicke transparent
2. Sulfideauch Selenide, Telluride, Arsenide, Antimonide
• Me:S > 1:1• Chalcosin Cu2S, Argentit Ag2S, Pentlandit (Ni,Fe)9S8
• Me:S = 1:1• Galenit PbS, Zinkblende ZnS, Zinnober HgS• Chalkopyrit CuFeS2, Pyrrhotin FeS, Nickelin NiAs•
• Me:S 1:2• Pyrit FeS2, Markasit FeS2, Arsenkies FeAsS• Antimonit Sb2S3, Molybdänit MoS2
• Komplexe Sulfide (Sulfosalze - Sb, As als Metalle)
• Proustit Ag3AsS3, Tetraedrit Cu12Sb4S13Diese Mineralklasse stellt den größten Teil der Erzminerale.
Galenitkristalle
Bleiglanz
3. Halogenide• Halit NaCl (-> HCl, NaOH, Soda, Cl2, Na, Kochsalz)
• Sylvin KCl (Düngemittel)
• Fluorit CaF2 (Optikwerkstoff, Flussmittel, Glasuren)
• Carnallit KMgCl3·6H2O (Düngemittel, Mg)
• Kryolith Na3AlF6 (Al-Metallurgie, Milchglas)
• Salmiak NH4Cl
Sammlung:TU Clausthal-Z.
4. Oxide und Hydroxide
• X2O-Verbindungen• Cuprit Cu2O, Eis
• X2O3-Verbindungen• Korund, Hämatit, Ilmenit FeTiO3
• XO2-Verbindungen• Quarz, Rutil, Cassiterit, Pyrolusit, Uraninit (Pechblende)
• XY2O4-Verbindungen• Spinell, Chromit FeCr2O4, Magnetit Fe3O4
• XYO3-Verbindungen• Ilmenit FeTiO3, Perowskit CaTiO3
Hämatit:Sammlung:Nat. Mus. London
5. Carbonate (auch Nitrate, Borate)
• Calcit-Reihe• Calcit, Rhodochrosit (Mn), Siderit (Fe)• Smithsonit (Zn), Magnesit (Mg)
• Aragonit-Reihe• Aragonit (Ca), Strontianit (Sr), Cerussit (Pb), Witherit (Ba)
• Dolomit-Reihe • Dolomit CaMg(CO3)2, Ankerit CaFe(CO3)2
• Wasserhaltige Carbonate mit (OH)- • Malachit, Azurit, Soda
• Nitrate, Borate- • Nitronatrit, Nitrokalit (Chilesalpeter), Borax, Boracit
6. Sulfate (auch Chromate, Mylbdate, Wolframate)
Wasserfreie Sulfate• Baryt (Ba), Coelestin (Sr), Anglesit (Pb), Anhydrit (Ca)
• Wasserhaltige Sulfate• Gips CaSO4• 2H2O, Epsomit MgSO4• 7H2O (Bittersalz)
• Wolframate• Scheelit CaWO4, Wolframit (Fe,Mn)WO4
Gipskristalle:SammlungTU Clausthal-Z.
7. Phosphate (auch Vanadate, Arsenate)
• Sehr artenreiche Klasse, wichtige Vertreter sind:• Apatit (Ca; in Zähnen und Knochen!)• Pyromorphit, Mimetesit, Vanadinit (alle Pb)• Xenotim (Y)• Monazit (Ce)
8. Silikate
• Bauprinzip: SiO4-Tetraeder mit verschiedener Verknüpfungund möglicher Al-Si-Ersetzung
• Abteilungen:• Neso-• Soro-• Cyclo-• Ino- • Phyllo- und• Tektosilikate.
Nesosilikate Inselsilikate
• Wichtige Vertreter:• Olivin (Forsterit, Fayalit)• Zirkon• Granat (Pyrop, Almandin,...)• Topas• Staurolith• Andalusit• Sillimanit• Disthen• Mullit
[SiO4]4-
Sorosilikate Gruppensilikate
• Wichtige Vertreter:• Epidot• Melilith
[Si2O7]6-
Cyclosilikate Ringsilikate•Wichtige Vertreter:
• Beryll• Cordierit• Turmalin• Dioptas
ZonierterTurmalin:SammlungTU Clausthal-Z.
Cyclosilikate
Korrelation Si6O18-Ring und Tracht
Beryll, Turmalin, Dioptas -Si6O18-Ringe
Inosilikate Kettensilikate
•Wichtige Vertreter:• Pyroxene (links)
• Enstatit• Diopsid• Hedenbergit• Augit• Ägirin u.v.a.m.
• Amphibole (rechts)• Antophyllit• Tremolit• Aktinolith• Hornblende• Glaukophan
Phyllosilikate Schichtsilikate
Wichtige Gruppen:• Talk• Glimmer• Chlorit• Serpentin• Tonminerale
Phyllosilikate
Pyrophyllit-Struktur:• Projektion auf (001)
- oben• Projektion senkrecht
a-Achse - unten
Serpentin
a+c) Chrysotilasbest; b) Antigorit
Tektosilikate Gerüstsilikate
Wichtige Gruppen:• Feldspäte
• Alkalifeldspäte• Plagioklase
• Nephelin• Leucit• Zeolithe (wasserhaltig)
9. Organische Verbindungen
Kohle ist ein Sedimentgestein.
• Wenige Vertreter, u.a.:• Whewellit Ca[C2O4]·H2O• Weddellit Ca[C2O4]·2H2O• Evenkit C24H30
• Bernstein (Succinit) ?