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Halogenide
Mineralogie LV 620.074 Bakker, Raith
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Klasse 3: Halogenide
Halogenide sind F- (Fluoride), Cl- (Chloride), Br- (Bromide) und J-Verbindungen (Iodide).Sie lassen sich nach dem Verhältnis Metall : Halogen und/oder nach dem Einbau vonkomplexen Anionen gliedern.
Klassifikation
• Metall : Halogen = 1 : 1
Halit (Steinsalz) Na[6]Cl[6] kub. (siehe Einf. Min. Pet!)
Sylvin K[6]Cl[6] kub.
Chlorargyrit (Silberhornerze) AgCl (AgBr, AgI)
• Metall : Halogen = 1 : 2
Fluorit (Flußspat) Ca[6]F2[4] kub. (siehe Einf. Min. Pet!)
• Wasserhältige Doppelhalide (Bittersalze)
Carnallit KMgCl3·6H2O
Algemeine physikalisch-makroskopische Eigenschaften
Halogenide haben meist geringe Dichte (1.6 bis 3.2 g/cm3) und Härte (1 bis 4),ausgezeichnete Spaltbarkeit, Glasglanz und sind durchsichtig bis durchscheinend. Chloridesind sehr gut wasserlöslich (vgl. Geschmack). Die Halogenide sind meist farblos, wenngefärbt, dann allochromatisch, d.h. durch Fremdionen oder Fremdeinschlüsse. Fast in allenFarben vorkommend. Die Farben schwarzviolett (Fluorit) bwz. tiefblau (Halit, Fluorit)entstehen durch Einwirkung von Radioaktivität.
Struktur
Halogenide
Mineralogie LV 620.074 Bakker, Raith
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NaCl-StrukturCaF2-Struktur
Entstehung
durch Fällung (a) beim Eindampfen von Wüstenseen, (b) bei der Verlandung und Evaporationvon Meeresbecken (z. B. Totes Meer), (c) aus vulkanischen Gasen, (d) aus hydrothermalenLösungen etc. Ihre gute Löslichkeit bedingt ihre späte Fällung bei der Eindampfung vonMeerwassr und der Bildung mariner Evaporite (nach den Karbonaten und Sulfaten(Gips);Steinsalz vor Sylvin, Sylvin vor Bittersalzen (= K-Mg-Salze)).
Halogenide
Mineralogie LV 620.074 Bakker, Raith
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Bedeutung der Halogenide
1. Wirtschaftliche Bedeutung von Halit: chemische Industrie (Gewinnung vonmetallischem Natrium, Soda, Ätznatron, Chlorgas, Salzsäure), alsKonservierungsmittel, Speisesalz, Streusalz im Winter.
2. Flußspat stellt das wichtigste Fluß- (d. h. Schmelz-) mittel für Hüttenprozesse dar(z.B.: Al-Gewinnung durch Aufschmelzung von Bauxit in Anwesenheit von Fluorit).Weitere Verwendung in der Keramikindustrie, optischen Industrie, chemischenIndustrie (HF-Gewinnung).
3. Steinsalz ist von wissenschaftlicher Bedeutung für die Kristallchemie aufgrund seinerStruktur. Viele Sulfid-Strukturen (z.B. Galenit) lassen sich vom NaCl-Gitter (AB-Typ) ableiten.
Gewinnung
Bergmännische Gewinnung von Halit durch Abbau oder Laugung/Lösung (Sole) oder durchEindampfung von Meerwasser in künstlich angelegten Trocknungsbecken (Salinen). InÖsterreich Gewinnung im Salzkammergut (z.B. Hallstatt), dort historisch bedeutenderBergbau (Hallstatt-Kultur d. älteren Eisenzeit).
Fluorit-Lagerstätten nach strukturmorphologischer Einteilung:
• Magmatische Abfolge1. In Karbonatiten, z.B. Palabora (Südafrika), Chilwa (Malawi), Amba Dongar (Indien),
Okoruso (Namibia)2. Pegmatitisch-pneumatolytisch, z.B. Chibiny und Lovozero (Russland), Bancroft
(Canada), Baltistan (Pakistan)3. In Greisen, besonders in Sn-W-Lagerstätten4. Kontaktmetasomatisch (u.a. Skarne)5. Hydrothermal: in Gängen, z.B. Erzgebirge, Harz, Schwarzwald, Iglesias (Sardinien),
Montroc (Frankreich); in Klüften, z.B. Schweizer Alpen, Polarural, Peru6. Metasomatisch
• Karbonatgebundene Zn-Pb Lagerstätten (stratiforme / schichtgebundene,Lagerstätten, z.B. Illinois-Kentucky-Flußspatprovinz, Penninen (England),Bleiberg (Österreich), Oberschlesien (Polen)
• Mantos - Horizontal /Vertikal geschichtete Silikat-Skarn-Sulfidkörper inKalksteinen (z.B. mexikanische Flußspat-Lagerstätten)
7. In Ergussgesteinen, z.B. vulkanische Trachyte, Provinz Roma (Italien)
• Stratiforme Fluoritanreicherungen in sedimentären Abfolgen (in Karbonatgesteinen; marinenSandsteinen, Evaporiten)
Oxide, Hydroxide
Mineralogie LV 620.074 Bakker, Raith
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Klasse 4: Oxide und Hydroxide
Oxide sind Verbindungen von Metallen mit Sauerstoff O2-; bei Hydroxiden: zusätzlich OH- -Gruppen in Struktur
Klassifikation der Oxide
• Metall : Sauerstoff = 2 : 1 (X2O-Typ)
Cuprit Cu2O
• Metall : Sauerstoff = 1 : 1 (XO-Typ)
Periklas MgOWüstit FeO
• Metall : Sauerstoff = 2 : 3 (X2O3 Typ oder XYO3 Typ)
Korund-Typ (→ siehe Einführung Min. Pet.!)Korund Al2O3Hämatit Fe2O3Ilmenit FeTiO3
Perowskit CaTiO3
• Metall : Sauerstoff = 3 : 4 (XY2O4 Typ)
Spinell-Typ (→ siehe Einführung Min. Pet.!)Aluminatspinelle (Spinell MgAl2O4, Hercynit FeAl2O4)Ferritspinelle (Magnetit Fe2+Fe2
3+O4)Chromitspinelle (Chromit FeCr2O4)Zn-, Mn-Spinelle etc.
• Metall : Sauerstoff = 1 : 2 (XO2 Typ)
SiO2 - Minerale (Quarz etc.) → SilikateTiO2 - Minerale (Rutil, Anatas, Brookit)Pyrolusit MnO2Kassiterit SnO2Uraninit UO2
Allgemeine Bedeutung der Oxide• Einige wirtschaftlich bedeutende Metalle werden ausschließlich aus oxidischen Erzen
gewonnen: Cr (aus Chromit), Fe (aus Hämatit und Magnetit), Ti (aus Ilmenit), Al (ausAl-Hydroxiden → Bauxit), Mn
• Oxide sind Hauptträger des Erdmagnetismus (Magnetik) der Gesteine, was wichtigzur Ermittlung von Polwanderungskurven (Paläogeographie) ist. "Sea-floor spreading"wurde mit der Entdeckung von "magnetic reversals" in der ozeanischen Kruste(Messung der Magnetisierung der Gesteine) schlüssig bewiesen.
• dominante Opak-Komponenten in Gesteinen (durchschnittlich 6.3 Vol.%)
Oxide, Hydroxide
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Allgemeine Eigenschaften
• Atombindungen (kovalent), hohe Gittersymmetrie, dichte Packungen• hohe Härte, chemische Resistenz, hohe Schmelzpunkte
Oxide, Hydroxide
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Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis > 1
Cuprit (Rotkupfererz) Cu2O
Struktur:kubisch, ähnlich wie Diamant, O mit kubischer Kugelpackung, Cu[2]
Ausbildung:kubische Kristalle; derbe, dicht-körnigeAggregate, auch pulverige Massen
Eigenschaften:• Spaltbarkeit: deutlich nach {111}• Härte: 3.5 - 4• Dichte: 6.1 g·cm-3
• Farbe: rot (bis braunrot) durchscheinend bis undurchsichtig• Glanz: Diamantglanz auf frischen Bruchflächen• Strich: braunrot
Vorkommen:Oxidationsprodukt von primären sulfidischen Cu-Erzen (erst bei hohenSauerstoffpartialdrucken stabil). Deshalb bildet sich Cuprit nur an die Erdoberfläche.
Cu2S + 2O2 + H2O ⇒ Cu2O + H2SO4
Häufig mit den Kupferkarbonaten Azurit und Malachit vorkommend.
Oxide, Hydroxide
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Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis = 1
Periklas MgO
Struktur:kubisch, NaCl-Typ
Ausbildung:kubische flächenarme Kristalle; meist rundliche Körner
Eigenschaften:• Spaltbarkeit: gut nach {100}• Härte: 6• Dichte: 3.7-3.9 g·cm-3
• Farbe: farblos bis grün• Glanz Glasglanz
Vorkommen:
in der Natur selten! Minerale der Kontakmetamorphose oder in stark SiO2- untersättigtenMagmatiten
Bedeutung:
Wichtiger Rohstoff der Feuerfestindustrie (Schmelzpunkt 2800 °C!); wird durch Brennen ausMagnesit gewonnen
MgCO3 ⇒ MgO + CO2
Wüstit FeO
Struktur:Kubisch, isotyp mit NaCl
Ausbildung:überwiegend Krusten und massige Aggregate in den Farben schwarz, braun und grau
Vorkommen:seltenes Mineral, fast nur synthetisch, z.B. in Schlacken. Wüstit ist eine derHauptkomponenten des unteren Erdmantels; an der Erdoberfläche bildet er sich vorwiegenddurch Verwitterung aus Magnetit.
Oxide, Hydroxide
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Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis = 2/3
Korund Al2O3
Struktur:Trigonal, hexagonal dichteste Kugelpackung der Sauerstoffe, Al in oktaedrischerKoordination, Al[6], Schichtstruktur.
Ausbildung:prismatische Kristalle, tafelig, tonnenförmig, derb (Smirgel)
Eigenschaften:• Spaltbarkeit: in 1 Richtung• Härte: 9! (Mohs Skala)• Dichte: 3.9-4.1 g·cm-3
• Farbe: farblos, weiß, rötlich, rot (Rubin! Cr), blau (Saphir! Fe, Ti)• Glanz starker Diamantglanz
Vorkommen:in SiO2-reichen Restschmelzen (Pegmatite), durch Kontakt- und Regionalmetamorphose sehrAl-reicher Edukte (z.B. Bauxite) auch künstliche Erzeugung (Verneuil-Verfahren)
Verwendung:Schleifmittelindustrie, Edelsteinindustrie (Rubin, Saphir)
Oxide, Hydroxide
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Hämatit (Eisenglanz) Fe2O3
Struktur:Trigonal, isotyp mit Korund, Schichtstruktur
Ausbildung:rhomboedrische bis tafelige Kristalle; blättrig, schuppig (→ Eisenglimmer); derb; nierig -traubig (→ Roter Glaskopf); erdig (→ Rötel). Martit ist ein Hämatit, der durch Oxidation vonMagnetit entsteht und nach diesem Pseudomorphosen bildet.
Eigenschaften:• Spaltbarkeit: in 1 Richtung• Härte: 5.5-6.5• Dichte: 5.2 g·cm-3
• Farbe rötlichgrau bis eisenschwarz• Glanz: starker Metallglanz bei Kristallen• Strich: rot!
Vorkommen:häufig; aber sehr wichtig in sedimentären gebänderten Eisenerzen (BIF, Banded IronFormations)
Verwendung:wichtigstes Eisenerz!
Banded Iron Formations (siehe auch Wikipidia)Unter Bändererzen werden proterozoische Gesteine verstanden, die vor allem vor 2,5 - 1,8Milliarden Jahren entstanden sind. Allgemein gebräuchlich für gebänderteEisenerzformationen ist auch die englische Bezeichnung Banded Iron Formation - BIF.
Bändererze haben einen geschichteten Aufbau, wobei sich eisenhaltige Lagen mitHornsteinlagen (engl. chert, mikro- bis kryptokristalliner Quarz von <30µm Korngröße)abwechseln. Die in den eisenhaltigen Lagen hauptsächlich auftretende Minerale sind Magnetit(Fe3O4) und Hämatit (Fe2O3). Die einzelnen Lagen sind einige Millimeter bis einigeZentimeter dick.
Bändererze sind marine Sedimentgesteine, die zu einer Zeit entstanden sind, in der dieSauerstoff-Konzentration der Atmosphäre und der Meere äußerst gering war. Durch dieSauerstoffproduktion der zu dieser Zeit existierenden photosynthetisierenden Cyanobakterienwurde das im Meerwasser gelöste Eisen unmittelbar oxidiert und bildete die MineraleMagnetit und Hämatit. Diese schwer wasserlöslichen Minerale wurden dann sedimentiert. Eswird angenommen, dass die Aufnahme des Sauerstoffs durch das im Meerwasser gelösteEisen immer nur eine gewisse Zeit andauerte, nämlich so lange, bis das verfügbare Eisenaufgebraucht war. Dadurch soll eine für die Cyanobakterien schädliche
Oxide, Hydroxide
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Sauerstoffkonzentration entstanden sein, die zum Absterben der Algen führte. Nachfolgendkam es dann zur Sedimentation der Hornsteine. Diese sind anscheinend durch direktechemische Ausfällung und durch kieselsäurebildende Organismen gebildet worden. Derbeschriebene Prozess verlief zyklisch über einen Zeitraum von mehreren 100 Mio. Jahre, bisdie Oxidation des vorhandenen freien Eisens abgeschlossen war. Es wird angenommen, dassdas Eisen hauptsächlich vulkanischen Ursprungs war. Es wurde durch Exhalation an denMittelozeanischen Rücken und entlang von Tiefseegraben dem Meerwasser zugeführt. NebenBIF's mit eindeutigem genetischen Bezug zu vulkanischer Fe-Zufuhr (Algoma-Typ) gibt essolche für die dies nicht eindeutig belegt ist (Superior-Typ). Gegen die These, dass das Eisenaus der Verwitterung kontinentaler Gesteine stammt, spricht der geringe Gehalt anAluminium in den BIFs und die Tatsache, dass keine klastischen Sedimente, wie Toneauftreten. Die Bändererzformationen weisen Mächtigkeiten (Schichtdicken) von ca. 50 - 600m auf und sind damit die wirtschaftlich bedeutsamsten Eisenerzlagerstätten.
Dieses Bild zeigt einen etwa 8,5 Tonnen schweren und 2,1 Milliarden Jahre alten Block mit Bändereisenerzen.Der etwa zwei Meter hohe, drei Meter breite und einen Meter tiefe Gesteinsblock wurde in Nordamerikagefunden und gehört dem Staatlichen Museum für Mineralogie und Geologie Dresden.
Ilmenit FeTiO3
Struktur:Trigonal, Korundstruktur, die Metallplätze sind jedoch geordnet mit Feund Ti besetzt: abwechselnd eine Lage Fe-Atome, eine Lage Ti(dazwischen ein Lage Sauerstoffe).
Ausbildung:Kristalle sind selten, meist massige Aggregate oder fein verteilt imGestein.
Oxide, Hydroxide
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Eigenschaften:• Spaltbarkeit: keine• Härte: 5 - 6• Dichte: 4.72 g·cm-3
• Farbe schwarzgrau (neben Magnetit oft leicht violetter Stich)• Glanz: wenig deutlicher Metallglanz• Strich: schwarz mit leicht braunem Farbton
Vorkommen:Ilmenit bildet sich primär nur in magmatischen Gesteinen (nicht in der hydrothermalenPhase). Großere Lagerstätten sind mit Anorthositen und Gabbros verbunden. Konzentrationvon Ilmenit durch magmatische Segregation im spätmagmatischen Stadium.
Verwendung:wichtiges Ti-Mineral, wichtiges Nebenprodukt von Ilmenit ist Vanadium
Perowskit CaTiO3
Struktur:das theoretische Gitter ist kubisch und setzt sich aus großen Kationen (Ca2+) und mittelgroßenhochgeladenen Kationen (Ti4+) zusammen. Baustein ist ein Würfel: die Ecken sind mit Ti-Kationen besetzt. Im Zentrum des Würfels ein Ca-Kation. Die Kanten des Würfels sindjeweils genau in der Mitte mit je einem Sauerstoff besetzt. Jedes Ti-Kation ist oktaedrisch von6 Sauerstoffen umgeben.
Diese Struktur ist die dichteste Packung, die verschiedenartige Atome überhaupt einnehmenkönnen. Minerale mit "Perowskit-Struktur" sind daher bei hohen Drucken, unter Bedingungendes Erdmantels stabil. Wirtschaftlich keinerlei Bedeutung
Oxide, Hydroxide
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Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis = 3/4
Spinell-Gruppe
Struktur:Isometrisch, kubisch dichteste Packung der Sauerstoffe mit oktaedrischen (1/2) undtetraedrischen (1/8) Lücken.
Gesamtanzahl an oktaedrischen und tetraedrsichen Lücken in einer kubisch dichtesten Packung
Chemismus:Allgemein X2+Y2
3+O4 X[4] = Fe2+, Mg, Zn, Mn2+ (A-Lücken)Y[6] = Fe3+, Al, Cr, Mn3+ (B-Lücken)
Oxide, Hydroxide
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Spinell-Nomenklatur und Mischkristallbildung
Oxide, Hydroxide
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Spinell MgAl2O4
Ausbildung:Oktaeder selten; auch Zwillinge; selten Dodekaeder
Eigenschaften:• Spaltbarkeit fehlt• Härte: 8• Dichte: 3.5-4.1 g·cm-3
• Farbe: abhängig vom Chemismus, weiß, rubinrot, blau, grün, braun bis schwarz;
• Glanz: nichtmetallischer, Glasglanz• Strich: weiß• nicht magnetisch
Vorkommen:Hoch-Temperaturmineral vor allem in metamorphen Gesteinen; in Seifenlagerstätten
Verwendung:Edelstein: Rubinspinell; synthetischer Spinell für Feuerfestindustrie
Hercynit FeAl2O4
Eigenschaften:• Siehe Spinell• Farbe: dunkelblau-grün, gelb, brown• Dichte 4.39 g·cm-3
Magnetit Fe3O4
Ausbildung:Kristalle meist Oktaeder; als Erz meist derb körnige Aggregate. Kristallform ist abhängig vonder Paragenese.
Oxide, Hydroxide
Mineralogie LV 620.074 Bakker, Raith
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Eigenschaften:• Spaltbarkeit: nicht markant• Härte: 6• Dichte: 5.2 g·cm-3
• Farbe: schwarz• Glanz: stumpfer Metallglanz• Strich: schwarz• stark ferromagnetisch!
Vorkommen:In vielen Gesteinen in geringen Mengen, stabil von magmatischen bis zu sedimentärenBedingungen. Die Kristallisation von Magnetit setzt eine Mindestkonzentration an Sauerstoffvoraus, da das Fe sonst nur in zweiwertiger Form vorliegt und vorwiegend in Silikateneingebaut wird. Fe-Lagerstätten: magmatisch (z.B. Kiruna, Schweden); sedimentär (undmetamorph) in Banded Iron Formations (z.B. Lake Superior Province; Hemersly Range, W-Australien).
Verwendung:wichtigstes Eisenerzmineral (~72 % Fe)
Entmischungen in Fe-Ti-O System
Ti kann meist nicht wirtschaftlich gewonnenwerden aus massigen Erzen (Hauptbestandteile:Titanomagnetit mit Ilmenit-Entmischungen, Fe-reicher Olivin, Apatit), da die Entmischungen oftsehr fein sind. Über 600 ˚C komplete MischungMagnetit-Ulvöspinell (Fe2TiO4) , <600˚CEntmischungen
Oxide, Hydroxide
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Verwachsungen in Fe-Ti-O System
Magnetit-Ilmenit-Verwachsungenkommen in die Natur unter allenVerwachsungen am häufigsten vor.
Oxide, Hydroxide
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Chromit (Chromeisenerz) FeCr2O4
Ausbildung:Kristalle (Oktaeder) selten (in Vergleich mit Magnetit); meist derb-körniges Erz
Eigenschaften:• Spaltbarkeit fehlt• Härte: 5.5• Dichte: 4.6 g·cm-3
• Farbe: schwarz bis braunschwarz• Glanz: fettiger bis halbmetallischer Glanz• Strich: immer dunkelbraun• nicht paramagnetisch (ganz schwach magnetisch)
Vorkommen:Fast immer an ultrabasische und basische magmatische Gesteine gebunden. Chrom ist einElement, das bei der magmatischen Differentiation in die Frühausscheidung geht (kein Einbauin Olivin und nur geringfügig in Pyroxen). Folglich bildet Cr meist eigene Minerale. InOphioliten: fast immer zusammen mit Olivin in massigen Erzkörper von unregelmäßigerForm (podiformer Chromit); eingesprenkelt in Silikaten entweder als Einzelkristalle oder inForm gerundeter Aggregate, auch in Schlierenform („Leopardenerz“).Lagerstätten: Stratiforme Cr-Lagerstätten in Layered Igneous Complexes (z.B. Bushveld,Südafrika; Great Dyke, Zimbabwe) und podiforme Chromitlagerstätten in Ophiolithen(Kempirsai, Kasachstan; winziges Vorkommen bei Kraubath). Es besteht ein Zusammenhangmit Platin-Mineralisationen: z.B. Bushveld Igneous Complex.
Oxide, Hydroxide
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Verwendung:einziges wichtiges Chrommineral (bis 58 % Cr); Verschiedene Anwendungen je nach Cr-Gehalt und Cr/Fe. Metallurgie: Stahlveredlung, Legierungen (Nichrome) galvanischeVerchromung (z.B. Autoteile); Feuerfestindustrie; Farbenindustrie (Fixierung; Farbpigmente).
Zn-, Mn-Spinelle
• Gahnit ZnAl2O4
• Franklinit (Zn,Mn,Fe)2+(Fe,Mn)23+O4
Entstehen bei der Metamorphose von Zn-Lagerstätten. Als Zn-Lieferant keine Bedeutung.
Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis = 1/2
Rutil TiO2
Struktur:tetragonal, eigener Gittertyp: Ti[6]O2
[3], jedes TiO6-Oktaeder ist mit zwei weiteren, parallel zurkristallographischen c-Achse, verbunden; deformiertekettenartige Struktur.
Ausbildung:tetragonale Kristalle mit gedrungenem bis stengelig-nadeligem Habitus; Prismen (mit Längsstreifung) undDipyramiden; Zwillinge („Kniezwillinge“); auchkompakte Aggregate und Körner
Eigenschaften:• Spaltbarkeit: vollkommen nach {110}• Bruch: muschelig, spröde• Härte: 6-6.5• Dichte: 4.2-4.3 g·cm-3
Oxide, Hydroxide
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• Farbe: dunkelrot, braun, gelb,selten schwarz, durchscheinend• Glanz: Diamantglanz, hohe Lichtbrechung• Strich: gelblich bis bräunlich
Vorkommen:Pegmatite; hydrothermal in Quarzgängen und alpinen Klüften; akzessorisch in Magmatiten,Metamorphiten und als Schweremineral in Sedimenten
Verwendung:neben Ilmenit wichtiges Ti-Erzmineral für die Ti-Gewinnung; Farbe (Titanweiß), Ti-Stähle;Synthesen für Schmuckindustrie
Andere TiO2- Modifikationen
Anatas und Brookit sind zwei weitere, seltenere Polymorphe von TiO2 mit etwas andererStruktur (Tieftemperatur-Modifikationen)
Kassiterit (Zinnstein) SnO2
Struktur:tetragonal, isotyp mit Rutil
Ausbildung:tetragonale Kristalle mit gedrungenem bis stengeligem bis körnigem Habitus; meistKombinationen von Prismen und Dipyramiden; Zwillinge („sog. Visiergraupen“); auchnadelig (Nadelzinn) oder glaskopfartig-nierig (Holzzinn)
Eigenschaften:• Spaltbarkeit: undeutlich• Bruch: muschelig, spröde• Härte: 6-7• Dichte: 6.8-7.1 g·cm-3
• Farbe: gelbbraun, schwarzbraun durchscheinend;• Glanz: Fettglanz auf Bruchflächen• Strich: gelb bis farblos
Oxide, Hydroxide
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Vorkommen:Kassiterit ist in der Regel eine Hochtemperatur-Bildung und meist an granitische Lagerstättengebunden. Magmatisch kann Sn in den Kuppeln von Granitplutonen angereichert sein(zusammen mit Topas, meist feldspatfrei, quarzreich → "Greisen". Greisen sind durch SiO2-reiche und wasserreiche überkritische Lösungen stark veränderte Granite, die nebenWolframit und Scheelit auch Kassiterit führen. In der hochtemperierten hydrothermalen PhaseBildung von Gängen, mit Li-Glimmern, FeWO4, MoS2 in Quarz). Sekundär in Seifen.Wichtige Vorkommen: sächsisch-böhmischen Erzgebirge; Cornwall (Süd-England); Jünnan-Provinz (Südchina); Bolivien, Malaysien
Schematisches Blockbild durch den Erzdistriktin Südwest-England. Mit zunehmenderEntfernung vom Granitkontakt bilden sichniedriger temperierte Erzparagenesen aus. Sn-Disseminationen im Dachbereich des Granitesund in Gängen direkt am Granit-Kontakt. Pfeilzeigt abnehmende Temperatur an.
Bedeutung und Verwendung:• einziges wichtiges Sn-Erzmineral für die Sn-Gewinnung!• Weißblech• Legierungen (Sn mit Cu ->Bronze, Sn mit Pb -> Lötzinn); Zinngegenstände• Lagermetall• Keramik
Pyrolusit MnO2
Struktur:tetragonal, isotyp mit Rutil
Ausbildung:strahlige Aggregate; poröse, körnig-erdige Massen; Dendriten (astartige- bis moosförmigeGebilde auf Schichtflächen); krustenartige Überzüge; als Psilomelan: traubig-nierige,gelartige Abscheidungen; als Wad in erdigen Massen; meist mit anderen Mn-Oxidenvermengt -> sog. Braunstein
Eigenschaften:• Spaltbarkeit: an Kristallen deutlich• Bruch: muschelig, spröde• Härte: nicht bestimmbar; 1-6• Dichte: schwankend• Farbe: dunkelgrau, opak;
Oxide, Hydroxide
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• Glanz: Metallglanz• Strich: schwarz
Vorkommen:• sedimentär: bildet sich in küstennahem Flachmeer, bis zu 4.5 m mächtige Lagen
(Nicopol, Ukraine). Primäre Quelle des Mn sind vermutlich Mn-haltige präkambrischeGesteinsserien in der Umgebung. Transport des Mn durch Verwitterungslösungen.
• vulkano-sedimentär (z.B. Ural)Bedeutung und Verwendung:
• wichtigstes Mn-Erzmineral!• Stahlveredlung (Spielgeleisen, Ferromangan);• Entschwefelung im Eisenhüttenprozess;• Legierungsmetall;• chemische und Elektroindustrie (Trockenelemente);• Entfärben von Glas
Uraninit (Uranpecherz, Pechblende) UO2
auch Einbau von Th (bis 15 %), das Th-reiche Äquivalent heißt Thorianit (ThO2)
Struktur:Isometrisch, isotyp mit Fluorit; Gitter durch Radioaktivität oft zerstört → Metamiktisierung
Ausbildung:Kristalle selten; meist derb, ofttraubig-nierige Aggregate
Oxide, Hydroxide
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Eigenschaften:• Spaltbarkeit: deutlich• Bruch: muschelig, spröde• Härte: 5-6• Dichte: 9-10.5 g·cm-3
• Farbe: schwarz• Glanz: halbmetallischer bis pechartiger Glanz• Strich: braunschwarz
Besonderheiten:stark radioaktiv! U-Pb Zerfallsreihen: U238, U235 und Th232 zerfallen zu Pb206, Pb207, Pb208 →Anwendung für Altersdatierung
Vorkommen:primär an SiO2-reiche magmatische Gesteine (Granite, Pegmatite) gebundene Lagerstätten.Granite enthalten normalerweise etwa 3 ppm U. Anreicherung in der pegmatitisch-pneumatolytischen Phase (zusammen mit Nb-Ta, TiO2 und SnO2); sedimentär (z.B. inSeifenlagerstätten, mit Gold in fossilen Seifen im Witwatersrand, Südafrika); auch ausPhosphoriten als Spurenelement; oxidiert leicht und wandelt sich gerne um in buntesekundäre U-Minerale
Bedeutung und Verwendung:wichtigstes U-Erzmineral! Kernenergiegewinnung; Gewinnung von Radium (z.B. fürMedizin).
Oxide, Hydroxide
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Hydroxide
Brucit Mg(OH)2
Struktur:hexagonal, OH-Mg-OH Schichten mit Ionenbindung innerhalb der Schicht undWasserstoffbrückenbindungen zwischen den Schichten; Mg2+ in [6]–Koordination; allePositionen sind besetzt → trioktaedrische Besetzung! Fe2+ und Mn2+ können eingebautwerden
Ausbildung und Eigenschaften:
blättrige Kristalle, bzw. blättrig-schiefrige Aggregate; nichtelastisch; Spaltbarkeit nach {0001} vollkommen!; H = 2.5;D = 2.4 g·cm-3; weiß grau, durchsichtig
Vorkommen:mit Mg-reichen Gesteinen mit Dolomit, Serpentin, Magnesit, Chromit; entsteht durchUmwandlung von Mg-Silikaten wie Olivin und Serpentin
Oxide, Hydroxide
Mineralogie LV 620.074 Bakker, Raith
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Al-Hydroxide
• Gibbsit Al(OH)3• Diaspor α-AlO(OH)• Böhmit γ-AlO(OH)
Das Gemenge dieser Minerale wird als "Bauxit" bezeichnet! Bauxit ist also ein Gestein undkein Mineral!
Allgemeine Eigenschaften der Al-Hydroxide:Pisolithe (konzentrisch aufgebaute kugelförmige Aggregate) oder feinkörnig; Bestimmungvon Eigenschaften an einzelnen Kristallen nicht möglich
Vorkommen:Bauxite sind typische Verwitterungsprodukte von Al-reichen Gesteinen (Silkatbauxit,Karstbauxit)
Bedeutung und Verwendung:Wichtigster Al-Rohstoff zur Al-Gewinnung! auch zur Herstellung von synthetischem Korund(Schleifmittel), Feuerfestindustrie (Ziegel)
Gibbsit
Struktur:monoklin, Grundstruktur ist gleich wie bei Brucit. OH-Al-OH Schichten mit Ionenbindunginnerhalb der Schicht und Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Schichten; Al3+ in[6]–Koordination; nur 2/3 der Positionen sind besetzt → dioktaedrische Besetzung!
Oxide, Hydroxide
Mineralogie LV 620.074 Bakker, Raith
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Vergleich mit Brucit:
Diaspor
Struktur:orthorhombisch, hexagonal dichteste Kugelpackung der O und OH (ABABAB...Stapelung)mit Al in oktaedrischer [6]–Koordination
Böhmit
Struktur:orthorhombisch, Schichtstruktur mit verzerrt oktaedrischer Koordination von Al;Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Schichten
Oxide, Hydroxide
Mineralogie LV 620.074 Bakker, Raith
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Goethit (Nadeleisenerz) α-FeO(OH)
Struktur:orthorhombisch, isotyp mit Diaspor, wechselnder Gehalt an H2O
AusbildungKristalle selten, prismatischer Habitus mit Längsstreifung; kugelig-strahlige Aggregate (z.T.als brauner Glaskopf); derbe, dichte, poröse, pulverige Aggregate
Goethit von Fe-Erzlagerstätte Negaunee, Michigan (USA)
Eigenschaften• Spaltbarkeit: vollkommen nach {010}• Bruch: muschelig• Härte: 5 - 5.5• Dichte: 4.5 g·cm-3 im Mittel• Farbe: schwarzbraun bis hellgelb;• Glanz: halbmetallisch, matt, erdig opak; Metallglanz• Strich: braun, gelblich
Ähnliche Minerale
• Lepidokrokit (Rubinglimmer) γ-FeO(OH); eine weitere Modifikation, oft gemeinsammit Goethit vorkommend und makroskopisch meist nicht unterscheidbar; eher tafeligeKristalle; isotyp mit Böhmit
• Limonit FeO(OH)·nH2O ist eine Bezeichnung für natürlich vorkommende Fe-Hydroxide unbestimmter Identität
Oxide, Hydroxide
Mineralogie LV 620.074 Bakker, Raith
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Vorkommen von Fe-Hydroxiden
• Typisches Vewitterungsprodukt von Fe-Mineralen (z.B. Eiserner Hut, Laterite,Böden)
• Rückstand bei Verwitterung von Kalken (Bohnerz)• Ausfällung von Wässern in Mooren (Raseneisenerz)
• wichtig in marin sedimentären Fe-Lagerstätten (Eisenoolithe, Minette-Erze)
Bedeutung und Verwendung:Historisch wichtige Fe-Erzminerale (Brauneisenerz) für die Fe-Gewinnung