| Apophyllitgruppe | |
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| Allgemeines und Klassifikation | |
| Andere Namen |
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| Chemische Formel | (K,Na)Ca4Si8O20(F,OH)·8H2O[1], siehe Einzelminerale |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) | Silikate und Germanate (Phyllosilikate) |
| System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Strunz (9. Aufl.) Dana | VIII/H.01 9.EA.15 72.03.01 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | tetragonal oder orthorhombisch |
| Kristallklasse;Symbol | ditetragonal-dipyramidal; 4/m2/m2/m oder orthorhombisch-dipyramidal; 2/m2/m2/m |
| Raumgruppe | siehe Einzelminerale |
| HäufigeKristallflächen | {110}, {101}, {001}, {210}[2] |
| Zwillingsbildung | Zwillingsbau um c[001][2], multiple Zwillinge möglich |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 4,5 bis 5 |
| Dichte (g/cm3) | 2,33 bis 2,37 (gemessen); 2,30 bis 2,37 (berechnet) |
| Spaltbarkeit | sehr vollkommen nach {001} |
| Bruch;Tenazität | uneben; spröde |
| Farbe | farblos, weiß, grau, rosen- bis fleischrot, gelblich, grünlich, bläulich |
| Strichfarbe | weiß bis hellgrau |
| Transparenz | durchscheinend bis durchsichtig |
| Glanz | Glasglanz, Perlmuttglanz auf {001} und auf Spaltflächen |
| Weitere Eigenschaften | |
| Chemisches Verhalten | durch Säuren wie HCl und HNO3 unter Bildung eines schleimigen Rückstandes leicht zersetzbar |
| Besondere Merkmale | Aufblättern beim Erhitzen |
DieApophyllitgruppe (kurzApophyllit) ist eine Bezeichnung für eine Gruppe von relativ häufig vorkommendenMineralen aus derMineralklasse derSilikate. Strukturell gehören die Apophyllite zu denSchichtsilikaten (Phyllosilikaten). Sie kristallisieren imtetragonalen Kristallsystem bzw. imorthorhombischen Kristallsystemmit der chemischen Zusammensetzung (K,Na)Ca4Si8O20(F,OH)·8H2O.[1] Die in den runden Klammern angegebenen ElementeKalium undNatrium bzw.Fluor undHydroxidionen können sich in der Formel jeweils gegenseitig vertreten (Substitution, Diadochie), stehen jedoch immer im selben Mengenverhältnis zu den anderen Bestandteilen des Minerals. Die Minerale der Apophyllitgruppe werden, häufig in Begleitung von Zeolithen, als sekundäre Bildungen in Hohlräumen in Basalten, Phonolithen oder anderen basischen Vulkaniten gefunden.
Erstmals wurde Apophyllit im Jahre 1784 von Carl Rinman, dem Sohn vonSven Rinman, als „Zeolith von Hellesta“ inSchweden erwähnt und dabei auch mit den Trivialnamen „Gässten“ und „Brausestein“ bedacht. Als eigenständiges Mineral wurde Apophyllit zuerst vonJosé Bonifácio de Andrada e Silva als „Ichthyophthalme“[3] beschrieben, wobei das Originalvorkommen des „Ichthyophthalm“ die InselUtö im südlichenStockholmer Schärengarten ist.Abraham Gottlob Werner deutschte den Namen zu „Fischaugenstein“ ein. Der Name nimmt Bezug auf den Perlmuttglanz der Basisfläche, der einem gekochten Fischauge ähnelt.René-Just Haüy betrachtete 1801 einen Apophyllit ausIsland ursprünglich als eine Varietät des von ihm aufgestellten Mesotyps und benannte ihn „Mésotype époinlée“, bezeichnete das Mineral aber vier Jahre später im Hinblick auf das Verhalten vor dem Lötrohr (nach demgriechischen Wort ἀπόφύλλίζω [apophyllizo] für „entblättern“) als Apophyllit.David Brewster hat gefunden, dass der Apophyllit von denFäröer-Inseln im polarisierten Licht die Charakteristika zweiachsiger Kristalle zeigt und stellte die eigene Spezies „Tesselit“ (nach dem lateinischen Wort „tessella“, Diminutiv von tessera, Würfelchen) auf.[4] Eine Übersicht weiterer historischer Namen geben Pete Dunn und Wendell Wilson.[5]Apophyllit-Kristalle werden auch im weltweiten Rahmen vor allem mit den Vorkommen imindischenDekkan-Trapp assoziiert. Seit dem Bau der Eisenbahn zwischenMumbai undPune im Jahre 1851, spätestens aber seit dem Beginn des Baubooms Anfang der 1970er Jahre, sind aus dem Dreieck, welches die Städte Mumbai, Pune undNashik bilden, im wahrsten Sinne des Wortes unzählige hervorragende Apophyllitstufen geborgen worden.
Während der Name „Apophyllit“ nicht für ein einzelnes Mineral steht, sondern für zwei Mischkristallreihen und damit für eine ganze Mineralgruppe, wurden die Namen der Endglieder im Jahr 1978 von derIMA neu benannt. Nach diversen weiteren Umbenennungen besteht die Apophyllit-Gruppe nun aus den folgenden, von der IMA anerkannten Mineralen[6][7], wobei zur Apophyllitgruppe gelegentlich auch ein weiteres Mineral, nämlich der Carletonit, hinzugefügt wird.
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In der mittlerweile veralteten, aber noch gebräuchlichen8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörten die Apophyllite zur Mineralklasse der „Silikate und Germanate“ und dort zur Abteilung der „Schichtsilikate (Phyllosilikate)“, wo die drei Endglieder die Apophyllitgruppe mit der System-Nr.VIII/H.01 bildeten.
Die seit 2001 gültige und von derInternational Mineralogical Association (IMA) verwendete9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet die Apophyllite ebenfalls in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung der „Schichtsilikate (Phyllosilikate)“ ein. Diese Abteilung ist allerdings weiter unterteilt nach der Struktur der Schichten, so dass die drei Apophyllit-Endglieder entsprechend ihrem Aufbau in der Unterabteilung „Einfache Tetraedernetze mit 4, 5, (6) und 8 beteiligten Ringen“ zu finden sind, wo sie wiederum die Apophyllitgruppe mit der System-Nr.9.EA.15 bilden.
Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlicheSystematik der Minerale nach Dana ordnet die Apophyllite in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung der „Schichtsilikatminerale“ ein. Hier bilden die drei Apophyllit-Endglieder zusammen mit Carletonit ebenfalls die „Apophyllitgruppe“ mit der System-Nr.72.03.01 innerhalb der Unterabteilung der „Schichtsilikate: Zweidimensionale unbegrenzte Lagen mit anderen als sechsgliedrigen Ringen: 3-, 4- oder 5-gliedrige Ringe und 8-gliedrige Ringe“.
Die drei Gruppen-Endglieder bilden Mischkristallreihen. Diese sind ohne aufwändige Analysen nicht voneinander zu unterscheiden und treten in der Regel nicht in der idealen Zusammensetzung auf.[5] Das F/(OH)-Verhältnis wechselt mit den Endgliedern Fluorapophyllit-(K) und Hydroxyapophyllit-(K). Alle drei Endglieder weisen hohe Calcium-Gehalten zwischen 24 und 25 Gew.-% auf, Kalium ist formelwirksam im Fluorapophyllit-(K) und im Hydroxyapophyllit-(K), Natrium hingegen nur im Fluorapophyllit-(Na) vorhanden.[11][12][13] In manchen Ammonium-haltigen Apophylliten sind bis zu 25 % des stöchiometrischen K+ durch NH4+ ersetzt. Möglicherweise existiert hier eine weiter Mischkristallreihe zwischen Fluorapophyllit-(K) und einem hypothetischen Endglied Fluorapophyllit-(NH4).[14]Insbesondere indische Apophyllite aus stark porösen Basalten, die Maximalgehalte von 600 ppm bis 750 ppm Vanadium besitzen, weisen in ihrem Spurenelementbestand Gehalte von 1600 ppmVanadium und 350 ppmMangan auf. Es hat sich herausgestellt, dass das Vanadium als vierwertiges Vanadium in Form des Vanadyl-Ions (VO2+) für die grüne Farbe der indischen Apophyllite und auch für deren Dichroismus verantwortlich ist.[15][16]
Die Minerale der Apophyllitgruppe kristallisieren tetragonal in derRaumgruppeP4/mnc (Raumgruppen-Nr. 128)Vorlage:Raumgruppe/128 (Fluorapophyllit-(K) und Hydroxyapophyllit-(K)) bzw. orthorhombisch in derRaumgruppePnnm (Raumgruppen-Nr. 58)Vorlage:Raumgruppe/58 (Fluorapophyllit-(Na)).
Apophyllit weist eine ungewöhnliche Einschichtstruktur auf, die aus endlosen Schichten bzw. Netzen von SiO4-Tetraedern parallel (001) besteht (vgl. dazu auch die nebenstehenden Abbildungen). Im Gegensatz zu den Sechserringen der Glimmergruppe werden diese Schichten aus Vierer- und Achterringen von eckenverknüpften [SiO4]4−-Tetraedern aufgebaut. Die Viererringe zeigen bezüglich der c-Achse alternierend nach oben und nach unten. Die Schichten sind miteinander durch großeCalcium-Ionen verknüpft, die aus jeder der benachbarten Schichten zwei Sauerstoffatome, ein (OH,F)-Ion und zwei H2O-Moleküle verbinden. Die Verbindung der H2O-Moleküle mit den Sauerstoffatomen der SiO4-Tetraeder geschieht über Wasserstoffbrückenbindungen. Jedes (OH,F)-Ion ist von vier koplanaren Calcium-Ionen umgeben, während jedesKalium- bzw.Natrium-Ion von acht H2O-Molekülen umgeben ist. Auf diese Weise wechseln die Tetraederschichten kontinuierlich mit Schichten, die aus den großen Kationen von Calcium, Natrium und Kalium sowie F−/OH− sowie H2O-Molekülen bestehen. Die Anordnung der Schichten parallel (001) erklärt die sehr vollkommene Spaltbarkeit der Apophyllite in diese Richtung.[8][17][1][14]
Das Kristallwasser wird in zwei Schritten zwischen 330 °C und 440 °C ausgetrieben.[18] Bei Dominanz von Fluor gegenüber Hydroxid finden diese Wasserabgaben bei um jeweils ca. 20 °C höheren Temperaturen statt als im umgekehrten Fall.[14]
Die Minerale der Apophyllitgruppe finden sich in fast immer aufgewachsenen, bis zu 20 cm[11] großen und bis 1 kg[19] schweren Kristallen, die im Wesentlichen in drei verschiedenen Grundtypen mit den Hauptflächenformen {100}, {101}, {001} und {210} auftreten (siehe dazu auch die nebenstehenden Kristallzeichnungen). Bei Vergleichen mit historischen Kristallzeichnungen muss beachtet werden, dass die Aufstellung der Kristalle in modernen Zeichnungen gegenüber der früheren morphologischen Orientierung um 45° gedreht ist.
Kristalle des Typs I sind pyramidal mit der trachtbestimmenden tetragonalen Dipyramide {101}, welche durch das Prisma {110} und das Basispinakoid {001} modifiziert werden kann. Kristalle des Typs II sind durch Vorherrschen von {110} und {001}, die sich oft im Gleichgewicht befinden, prismatisch bis würfelähnlich und Kristalle des Typs III durch Dominanz von {001} tafelig.[4] Die Flächen von {110} weisen durch gleichzeitiges Auftreten von {110} und {210} häufig eine deutliche und tiefe, kantenparalleleStreifung sowie Rundung auf.[2] Im Gegensatz dazu steht die bereits Ende des 19. Jahrhunderts vertretenes Meinung, dass die Streifung der Apophyllite durch Baufehler mit Bildung zahlloser aneinandergrenzender Subindividuen entsteht, wobei die individuellen Blöcke um jeweils 1° bis 3° versetzt sind.[20][21] Die Flächen von {001} sind oft matt oder sogar rau. Der Winkel zwischen den Flächen (111) und (001) beträgt 119,5°, zwischen zwei (111)-Flächen 104° und zwischen (111) und (100) 128°.[5] Neben Kristallen bildet Apophyllit auch blätterige, schalige, körnige oder strahlige sowie chalcedonartige oder porzellanähnliche Aggregate.[4][2]
In reiner Form ist Apophyllit farblos und wasserklar-durchsichtig. Durch vielfache Lichtbrechung aufgrund von Gitterbaufehlern oder polykristalliner Ausbildung sind die Kristalle viel häufiger aber weiß oder zeigen durchFremdatome (z. B. vierwertiges Vanadium in Form des Vanadyl-Ions VO2+) bzw. durch Einschlüsse anderer Minerale (Seladonit,Chlorit,Hämatit,Goethit) graue, rosen- bis fleischrote, gelbliche, grünliche bis grüne oder sogar bläuliche Farbtöne, wobei die Transparenz entsprechend abnimmt.Mozartit, der für gelbliche, rote und beigefarbene Töne verantwortlich gemacht wurde, tritt hingegen nicht als Einschlussmineral auf.[21] Gelegentlich wurden sogar dichroitische Kristalle mit blaugrünen Farben parallel [001] und blass gelbgrünen Farbtönen senkrecht dazu angetroffen.[15] Es hat sich gezeigt, dass sowohl für den Dichroismus als auch für die grüne Farbe zumindest der indischen Apophyllite hohe Gehalte an Vanadium verantwortlich sind.[15][16]
DieStrichfarbe der Apophyllite ist hingegen immer weiß[11][22] oder hellgrau[23]. Die Oberflächen der durchscheinenden bis durchsichtigen Kristalle weisen auf den Flächen von {110} einen glasartigenGlanz, auf den Flächen von {001} und auf Spaltflächen hingegen Perlmuttglanz auf.Apophyllit besitzen eine sehr vollkommeneSpaltbarkeit nach {001}, gelegentlich wird noch eine unvollkommene Spaltbarkeit nach {110} genannt. Apophyllitbricht aufgrund seiner Sprödigkeit aber ähnlich wieAmblygonit, wobei die Bruchflächen uneben ausgebildet sind. Mit einerMohshärte von 4 bis 5 gehören die Apophyllite zu den mittelharten Mineralen, die sich wie die ReferenzmineraleFluorit undApatit mehr oder weniger leicht mit einem Taschenmesser ritzen lassen. Die gemessenen Dichten für Apophyllite betragen 2,33 g/cm³ bis 2,37 g/cm³, die berechneten Dichten liegen zwischen 2,30 g/cm³ und 2,37 g/cm³.[11][12][13]
Im Dünnschliff sind Apophyllite farblos und weisen anomale Interferenzfarben auf.[1] Charakteristisch für die Apophyllite ist eine auffallend geringe Doppelbrechung und eine oft im gleichen Kristall zu beobachtende Variation des optischen Charakters von positiv zu negativ. Apophyllite sind häufig optisch anomal und zweiachsig.[2] Die optischen Anomalien des Apophyllits sind seit langem bekannt[24]; sie äußern sich neben der Zweiachsigkeit u. a. in Felderteilung und den „Apophyllit-Ringen“, einer Farbbesonderheit bei den Interferenzfiguren.[4]Apophyllit ist stark pyroelektrisch derart, dass sich beim Abkühlen des erhitzten Kristalls die Enden seiner Hauptachse positiv, die mittleren Regionen negativ aufladen.[25]
Apophyllite zeigen durch die Abspaltung desKristallwassers eine deutliche Reaktion vor demLötrohr. Dabei blättern sie in charakteristischer Weise auf und schmelzen leicht zu weißem blasigem Email, auf Kohle hingegen zu einer klaren durchsichtigen Kugel. Eine Violettfärbung der Flamme findet nur in der Nähe der Probe statt. Im Kölbchen unter Wasserabgabe matt werdend; Fluor-Reaktion. DurchSalzsäure undSalpetersäure leicht, durchSchwefelsäure schwer zersetzbar, wobei sich ein schleimiger bis gallerteartiger Rückstand bildet, der nach dem Glühen schwerer angreifbar ist. Das Pulver reagiert stark alkalisch, auch nach dem Glühen.[4][26]
Viele Apophyllite sind kontinuierlich oder diskontinuierlich zoniert. Apophyllite aus der Sampo Mine in Japan weisen z. B. kaliumreiche Randzonen (Fluorapophyllit-(K)) und natriumreiche Kernzonen (Fluorapophyllit-(Na)) auf. Als „Albin“ wurden Apophyllite von verschiedenen Fundorten bezeichnet, die mehr oder weniger inCalcit umgewandelt waren. Eine durch Spuren vonEisen olivengrün gefärbte Varietät von Island wurde „Xylochlor“ (nach dengriechischen Wörtern ξύλον [xylos] für „Holz“ und χλωρός [chloros] für „grün“) genannt.[4] Die Färbung wird aber wahrscheinlich nicht durch Eisen, sondern durch Vanadium (siehe oben) erzeugt.
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Minerale der Apophyllitgruppe werden alssekundäre Bildungen in Hohlräumen und ehemaligen Gasblasen inBasalt,Phonolith oder anderenvulkanitischen Gesteinen gefunden.Begleitminerale sind fast immerZeolithe wieStilbit,Laumontit undSkolezit sowiePrehnit,Datolith undPektolith. Solche Stufen stammen häufig aus der indischen ProvinzPoona. InAmphiboliten undSkarnen werden Apophyllite ebenfalls von Prehnit, Datolith und Pektolith begleitet. Ein zweiter Bildungsschwerpunkt sind alpinotypeZerrklüfte wie z. B. in den Alpen, wo die Apophyllite ebenfalls von Zeolithen, aber z. B. auch vonFluorapatit begleitet werden. Schließlich finden sich die Vertreter der Apophyllitgruppe auf hydrothermalen Gängen, wo sie wiederum mit bestimmten Zeolithen wie z. B.Harmotom undAnalcim, aber auch mitCalcit, vergesellschaftet sind. Ein typischer Fundort für dieseParagenese istSt. Andreasberg imHarz. Schließlich kennt man auch Bildungen durch Thermalquellen wie z. B. in Mauerwerk der Bäder von Plombières-les-Bains,Vogesen,Lothringen,Frankreich, wo pyramidale Apophyllit-Kriställchen auf traubigemHyalit sitzen.[4]
Weltweit sind bisher (Stand 2016) rund 1100 Fundstellen für „Apophyllite“ bekannt.[27] In ca. 320[28] dieser Lokalitäten[29] wurde Fluorapophyllit-(K) nachgewiesen, in ca. 85[30] Fundpunkten[31] Hydroxyapophyllit-(K) und in ca. 10[32] Fundpunkten[33] Fluorapophyllit-(Na). Für die restlichen Fundorte kann nur – da keine Analysen existieren – undifferenziert „Apophyllit“ angegeben werden.
Die Typlokalität des Hydroxyapophyllit-(K) ist die Ore Knob Mine, Ore Knob,Ashe County,North Carolina,USA.[34] (Koordinaten der Ore Knob Mine36.4-81.329166666667).Die Typlokalität des Fluorapophyllit-(Na) ist die Sampo Mine inJapan.[35][23] Für Fluorapophyllit-(K) ist keine Typlokalität ausgewiesen, jedoch ist der erste Fundort dieses Minerals die Sörgrube[36] bei Hällestad unweitFinspång in derLandskapÖstergötland, was der heutigenschwedischen ProvinzÖstergötlands län entspricht. Hällestad ist identisch mit dem ältestbeschriebenen Apophyllit-Vorkommen von Carl Rinman.[4]
Minerale der Apophyllitgruppe stellen aufgrund ihrer Größe, Farbe und ihres Glanzes und der Paragenese mit Zeolithmineralen in erster Linie für Sammler interessante Bildungen dar.Fluorapophyllit-(K) ist aufgrund seines Kaliumgehaltes ein wichtiges Mineral zur40Ar/39Ar- und Rb-Sr-Geochronologie.[37]Da Minerale der Apophyllitgruppe aufgrund der sehr vollkommenen Spaltbarkeit schwierig zu behandeln sind, werden sie kaum verschliffen. Das beste Material zum Facettieren sind farblose Kristalle aus Indien, aus denen Steine bis zu 15 ct geschliffen werden. In derSmithsonian Institution inWashington, D.C. befindet sich ein farbloser Apophyllit mit steilen Facetten und einem Gewicht von 15,4 ct. Apophyllite mit Perlmuttglanz werden zu Cabochons verarbeitet.[38]
