Feldspat-Blöcke in Monzogranit imJoshua-Tree-NationalparkEinkristall eines monoklinen Feldspats aus dem Jequitinhonha-Tal, Minas Gerais, Brasilien (Größe: 18 cm × 21 cm × 8,5 cm)
DieMinerale derFeldspatgruppe (kurzFeldspate) sind eine große Gruppe sehr häufig vorkommenderSilikate mit der allgemeinenchemischen Zusammensetzung (Ba,Ca,Na,K,NH4,Sr)(Al,Fe3+,B,Si)4O8. Die in Klammern angegebenen Elemente können sich jeweils gegenseitig vertreten (Substitution, Diadochie), stehen jedoch immer im selben Mengenverhältnis zu den anderen Bestandteilen des Minerals.
Strukturell gehören die Feldspate zu denGerüstsilikaten (Tektosilikaten) und kristallisieren entweder immonoklinen oder imtriklinen Kristallsystem. DieKristalle unterscheiden sichmorphologisch wenig voneinander und finden sich meist in Form prismatischer bis tafeliger Kristalle und Kristallgruppen oder körnigerMineral-Aggregate und spaltbarer Massen. Häufig treten auchZwillinge nach dem Karlsbader- oderAlbitgesetz auf.
Auch bei den physikalischen Eigenschaften weisen die Minerale der Feldspatgruppe viele Gemeinsamkeiten auf. So liegt ihre mittlereMohshärte zwischen 6 und 6½ und ihreDichte zwischen 2,5 und 2,7 g/cm³.[1] Charakteristisch ist auch ihre vollkommeneSpaltbarkeit nach zwei Richtungen. Die meisten Feldspate sind zudem sehr hellfarbig, das heißt entweder farblos durchsichtig oder weiß bis hellgrau durchscheinend bis durchsichtig. Durch Fremdbeimengungen können verschiedene Feldspate aber auch eine hellrosa oder fleischrote, grünliche bis gelbliche sowie bläuliche bis braune Farbe annehmen. DieStrichfarbe ist allerdings immer weiß.
Feldspate gelten als die wichtigstengesteinsbildendenMinerale derErdkruste mit einem Anteil von fast 60 %.[2] Zudem bestehen große Teile derMond-Hochländer oder Ebenen ausAnorthosit und damit zu großen Teilen aus Feldspat.[3]
Natrium-Feldspat Albit mit deutlich sichtbaren Spaltrissen
Feldspat ist aus den WörternFeld undSpat zusammengesetzt. Als Pluralform ist sowohlFeldspäte als auchFeldspate in der Fachliteratur zu finden.[5]
Jahrhundertelang sprachen die Bergleute Minerale und Gesteine allgemein alsSpat an, wenn sie die Eigenschaft besaßen, sich besonders gut (vollkommen)spalten zu lassen. Die Vollkommenheit der Spaltbarkeit zeigte sich oft schon an den vorhandenen, sichtbaren Spaltrissen und daran, dass sich vom Mineral- bzw. Gesteinskörper beim Anschlagen mit einem Hammer feine Blättchen („Spaten“) ablösten.[6]
Etwa Mitte des18. Jahrhunderts kam der Begriff Feldspat auf, als man in der Mineralogie lernte, die verschiedenen Mineralarten genauer zu unterscheiden. Zur genauen Herkunft dieses Namens gibt es allerdings verschiedene Theorien. So stellte sich beispielsweiseUrban Brückmann 1783 die Frage, ob der Feldspat seinen Namen in Anlehnung an seine charakteristische Art des Vorkommens in Form von Feldern oder Flecken in Granit und anderen Gesteinsarten (nie als ganze Gänge, Felsen oder Gebirge) erhalten haben könnte.[7]René-Just Haüy vermutete dagegen 1804 in seinem WerkTraité de minéralogie, der Name könnte in Anlehnung an die Tatsache gewählt worden sein, dass oft Feldspat-Bruchstücke auf den Feldern gefunden wurden.[8] Der Feldspat wäre daher als „Spat von den Feldern“ zu verstehen und ein Hinweis darauf, dass Feldspat durch Verwitterung allmählich in Ackererde überging.[6]
Mischbarkeit im ternären Feldspatsystem bei 900 °C (blau) und 600 °C (rot) sowie Änderung der Nomenklatur
Ausgehend von den (chemischen) EndgliedernOr (KAlSi3O8,Sanidin,Orthoklas,Mikroklin),Ab (NaAlSi3O8Albit/Analbit) undAn (CaAl2Si2O8Anorthit) lassen sich die Feldspate in drei verschiedene Gruppen einteilen:[9]
Alkalifeldspate sindMischkristalle der Ab-Or-Mischkristallreihe mit den EndgliedernAlbit/Analbit (NaAlSi3O8) und Kalifeldspat bzw.Sanidin/Orthoklas/Mikroklin (KAlSi3O8). Sie bilden die MischkristalleAnorthoklas,Na-Sanidin und Sanidin und haben einen hohen Anteil anKalium undNatrium. Allerdings sind sie nur bei hohen Temperaturen stabil mischbar. Bei langsamer Abkühlung kommt es zur Ordnung der Aluminium- und Siliciumatome auf bestimmteGitterplätze (Al,Si-Ordnung oder Ordnungsgrad). Beim monoklinen Sanidin (hohe Temperatur) liegen die Aluminium- und Siliziumatome nahezu zufällig verteilt auf den vier möglichen Tetraederplätzen (2×T1, 2×T2) vor, wobei der T1-Platz leicht bevorzugt wird. Durch den Ordnungsprozess reichert sich das Aluminium auf dem T1-Platz an und es bildet sich Orthoklas. Dieser ist optisch monoklin, besteht aber submikroskopisch bereits aus triklinen Domänen. Orthoklas gilt als thermodynamisch gestrandete Struktur.[9] Bei weiterer Abkühlung zwischen etwa 480 °C und 450 °C und in Anwesenheit eines Fluids spalten sich die Tetradederplätze auf in T10, T1m, T20 und T2m, wobei das Aluminium auf dem T10-Platz angereichert wird und Mikroklin auf der Or-Seite gebildet wird. Auf der Ab-Seite der Alkalifeldspäte bildet sich bei hoher Temperatur zunächst Monalbit, dieser ist jedoch nicht stabil und geht ab etwa 980 °C in Analbit oder Hoch-Albit durch einen displaziven Phasenübergang über. Bei weiterer langsamer Abkühlung reichert sich das Aluminium auf den T10-Plätzen an, und der Hoch-Albit oder Analbit geht in den Tief-Albit bzw. Albit über.
Bei der Abkühlung kommt es zusätzlich zu Entmischungen, die sich in natriumreichen Lamellen inKalifeldspat (Perthit), bzw. in kaliumreichen Lamellen in Albit (Antiperthit) äußern. Den Vorgang selbst bezeichnet man als perthitische Entmischung.[10]
Dünnschliff eines albit-reichen Plagioklases (Pla) von den Lofoten. Die polysynthetischen Zwillinge sind gut unter gekreuzten Polarisatoren zu sehen. Weiter befinden sich Muskovit (Hg) und Quarz (Qz) im Bild. Bildbreite 3,3 mm.
Plagioklase (auch Kalknatronfeldspate) sind Mischkristalle der Ab-An-Mischkristallreihe mit den EndgliedernAlbit/Analbit (NaAlSi3O8) undAnorthit (CaAl2Si2O8). Sie zeichnen sich durch einen hohen Gehalt anCalcium undNatrium aus. Da man makroskopisch keine Unterschiede erkennt, werden die Mischkristalle nach dem Anteil des Anorthits unterteilt: Albit (0–10 %),Oligoklas (10–30 %),Andesin (30–50 %),Labradorit (50–70 %),Bytownit (70–90 %) und Anorthit (90–100 %). Diese Mischkristallreihe der Plagioklase besitzt ebenfalls temperaturabhängige Entmischungen, die allerdings weniger ausgeprägt sind als bei den Alkalifeldspaten und sich nur in mikroskopisch dünnen Lamellen im Kristall zeigen. Man kennt dreiMischungslücken, die wieder nach dem Anteil des Anorthits unterschieden und alsPeristerit-Entmischung (2–16 %),Bøggild-Entmischung (47–58 %) undHuttenlocher-Entmischung (67–90 %) bezeichnet werden.
Weiterhin können die Plagioklase anhand ihrer Aluminium-Silicium-Ordnung klassifiziert werden. Aluminium und Silicium teilen sich die vier unterscheidbaren Tetraederplätze im Kristallgitter. Man unterscheidet zwischen tief Plagioklas (hoher Ordnungsgrad) und hoch Plagioklas (niedriger Ordnungsgrad). Während auf der Ab-Seite im Prinzip alle möglichen Ordnungsgrade möglich sind, ist auf der An-Seite nur eine alternierende Al,Si-Ordnung (Al-Si-Al-Si und so weiter) möglich, da aufgrund des Calcium-zu-Natrium-Verhältnisses nur so die Ladungsbilanz ausgeglichen ist (Löwenstein-Regel). Zwischen den beiden Endgliedern Ab und An nimmt daher das Feld der möglichen Ordnungsgrade ab, jedoch nicht linear.[11]
Ternäre Feldspate liegen im Inneren des Dreiecks aus Kalifeldspat-Albit-Anorthit mit einer jedoch bei sinkenden Temperaturen zunehmend großen Mischungslücke.
Mikroklin-Kristallgruppe aus Papachacra, Catamarca, Argentinien (Größe: 9,9 cm × 9,0 cm × 5,3 cm)
Die Bezeichnung eines Einzelminerals kann auch mittels Prozentangaben erfolgen: Zum Beispiel stellt man einen An-Ab-Mischkristall aus 60 % Albit und 40 % Anorthit mit Ab60An40 oder auch nur kurz Ab60 bzw. An40 dar und bezeichnet ihn aufgrund dieser Zusammensetzung als Andesin.
In allenMineral-Systematiken gehört die Feldspatgruppe zur Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ und dort zur Abteilung der „Gerüstsilikate“ (Tektosilikate).
Die veraltete8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz unterteilt die hier als „Feldspat-Familie“ bezeichnete Gruppe mit der System-NummerVIII/F.03 in drei Untergruppen, namentlichKalifeldspate (VIII/F.03a),Bariumfeldspate (VIII/F.03b) undPlagioklase (VIII/F.03c).
Im zuletzt 2018 überarbeiteten und aktualisiertenLapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß (auchLapis-Systematik), das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser alten Form der Systematik vonKarl Hugo Strunz richtet, reicht die Feldspat-Familie von denGruppenVIII/J.06 (Buddingtonit, Celsian, Hexacelsian, Hyalophan, Kokchetavit, Mikroklin, Orthoklas, Paracelsian, Rubiklin, Sanidin, Slawsonit) bisVIII/J.07 (Albit, Andesin, Anorthit, Anorthoklas, Banalsit, Bytownit, Dmisteinbergit, Filatovit, Kumdykolit, Labradorit, Liebermannit, Lingunit, Oligoklas, Stöfflerit, Stronalsit, Svyatoslavit).[13]
Die von derInternational Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte[14]9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet die Feldspate in die bereits feiner unterteilte Abteilung der „Gerüstsilikate (Tektosilikate) ohne zeolithisches H2O“ ein. Diese ist zudem weiter unterteilt nach der möglichen Anwesenheit zusätzlicherAnionen, so dass die Feldspate entsprechend ihrer Zusammensetzung in der Unterabteilung „Gerüstsilikate (Tektosilikate) ohne zusätzliche Anionen“ zu finden sind. Die Minerale sind hier in die beiden Gruppen der „Alkalifeldspate“ mit der System-Nr.9.FA.30 (Adular, Anorthoklas, Buddingtonit, Celsian, Hyalophan, Mikroklin, Monalbit, Orthoklas, Rubiklin, Sanidin) und der „Plagioklase“ mit der System-Nr.9.FA.35 (Albit, Andesin, Anorthit, Bytownit, Labradorit, Oligoklas, Reedmergnerit) aufgeteilt.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichenSystematik der Minerale nach Dana sind die Minerale der Felspatgruppe bevorzugt nach der Kristallstruktur klassifiziert und daher über mehrere Abteilungen und Unterabteilungen verteilt. Hauptmerkmal ist hier das Al-Si-Gitter in der Unterabteilung76.01 mit den K(Na,Ba)-Feldspaten, der Plagioklas-Reihe, der Paracelsian- und Banalsitgruppe sowie den Hexagonalen Feldspate (Hochdruckminerale) und den weiteren Feldspatvertretern und verwandte Arten in der Unterabteilung76.02.
Welcher Feldspattyp sich in einem gegebenen magmatischen Gestein findet, hängt von der chemischen Zusammensetzung und der Temperatur der ursprünglichen Schmelze ab: Kalifeldspate bilden sich bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen in siliciumdioxidreichenMagmen, die beim Abkühlen dieGesteineGranit undRhyolith bilden. Ist die Schmelze dagegen eher arm an Siliciumdioxid und kristallisiert bei vergleichsweise hoher Temperatur, so entstehen Plagioklase, die sich dann in Gesteinen wieGabbro oderBasalt finden.
In Gestalt von erosionsbedingt entstandenem Feldspatstaub spielt die Substanz eine wichtige Rolle beim Wettergeschehen in der Atmosphäre. Als Staubpartikel sind Feldspate extrem aktive Aerosole, die alsKondensationskerne für Wassertropfen dienen.[15]
Feldspat verwittert in der Natur zu Tonmineralen wie z. B. Kaolinit plus Quarz ():
Die größten Abbauländer von Feldspat waren im Jahr 2020 dieTürkei,Italien,Indien,Iran undChina.[16] Einen Überblick über die globalen Abbaumengen gibt folgende Tabelle:
Besonders reiner Feldspat wird als Ausgangsmaterial für Zahnersatz (Inlays,Veneers) verwendet. Das Mineralgestein wird gemahlen, gereinigt und gebrannt. Chemische Prozesse spielen dabei keine Rolle. Die daraus industriell gefertigteKeramik ist in ihren physikalischen Eigenschaften der natürlichen Zahnsubstanz sehr ähnlich, wodurch sie sich optimal in denZahn einfügt.
Bei der Herstellung vonSteinzeugfliesen und Platten dient Feldspat dazu, die Glasur in einem Arbeitsgang aufzusintern. Bereits vor dem Brennen desScherben wird die Glasur aufgetragen und im Ofen auf etwa 1350 °C erhitzt. Der im Scherben enthaltene Feldspat schmilzt und sorgt neben Festigkeit und Zusammenhalt des Werkstücks auch für die Anbindung der Glasur auf der fertigen Fliese.[18]
Martin Okrusch,Siegfried Matthes:Mineralogie. Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7., vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage. Springer, Berlin [u. a.] 2005,ISBN 3-540-23812-3, 9.6.2 Feldspat-Familie,S.116–123.
↑Hans Jürgen Rösler:Lehrbuch der Mineralogie. 4. durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987,ISBN 3-342-00288-3,S.594.
↑Hans Jürgen Rösler:Lehrbuch der Mineralogie. 4. durchgesehene und erweiterte Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie (VEB), Leipzig 1987,ISBN 3-342-00288-3,S.593.
↑Grant H. Heiken, David T. Vaniman, Bevan M. French (Hrsg.):Lunar Sourcebook. A User’s Guide to the Moon. University Press, Cambridge 1991,ISBN 0-521-33444-6 (englisch,Online-Ressource [abgerufen am 6. Januar 2023]).
↑abHans Lüschen:Die Namen der Steine. Das Mineralreich im Spiegel der Sprache. 2. Auflage. Ott Verlag, Thun 1979,ISBN 3-7225-6265-1,S.215.
↑Urban Brückmann:Gesammelte und eigene Beyträge zu seiner Abhandlung von Edelsteinen.Band2. Fürstl. Waisenhaus Buchhandlung, Braunschweig 1783,S.173 (digitale-sammlungen.de [abgerufen am 4. Januar 2023]).
↑abFritz Laves:Die Feldspäte, ihre polysyntetischen Verzwillingungen und Phasenbeziehungen. In:Estratto dai Rendiconti delle. Societa Mineralogica Italiana.Band16, 1960,S.37–70 (rruff.info [PDF;4,1MB; abgerufen am 5. Januar 2023]).
↑Herbert Kroll, Paul Ribbe:Determinative diagrams for Al,Si order in plagioclase. In:American Mineralogist.Band65, 1980,S.449–457 (englisch,minsocam.org [PDF;976kB; abgerufen am 4. Januar 2023]).
↑Stefan Weiß:Das große Lapis Mineralienverzeichnis. Alle Mineralien von A – Z und ihre Eigenschaften. Stand 03/2018. 7., vollkommen neu bearbeitete und ergänzte Auflage. Weise, München 2018,ISBN 978-3-921656-83-9.
↑Otto Kruse:Fachkunde für Fliesenleger. 6., überarbeitete und erweiterte Auflage. Teubner, Stuttgart, Leipzig 1999,ISBN 3-519-05618-6,S.16 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
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