K [6] Cl [6] kub. Chlorargyrit (Silberhornerze) AgCl (AgBr, AgI) Algemeine physikalisch-makroskopische Eigenschaften

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1 Halogenide 1 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 von komplexen 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] F 2 [4] kub. (siehe Einf. Min. Pet!) Wasserhältige Doppelhalide (Bittersalze) Carnallit KMgCl 3 6H 2 O Algemeine physikalisch-makroskopische Eigenschaften Halogenide haben meist geringe Dichte (1.6 bis 3.2 g/cm 3 ) und Härte (1 bis 4), ausgezeichnete Spaltbarkeit, Glasglanz und sind durchsichtig bis durchscheinend. Chloride sind sehr gut wasserlöslich (vgl. Geschmack). Die Halogenide sind meist farblos, wenn gefärbt, dann allochromatisch, d.h. durch Fremdionen oder Fremdeinschlüsse. Fast in allen Farben vorkommend. Die Farben schwarzviolett (Fluorit) bwz. tiefblau (Halit, Fluorit) entstehen durch Einwirkung von Radioaktivität. Struktur

2 Halogenide 2 NaCl-Struktur CaF 2 -Struktur Entstehung durch Fällung (a) beim Eindampfen von Wüstenseen, (b) bei der Verlandung und Evaporation von Meeresbecken (z. B. Totes Meer), (c) aus vulkanischen Gasen, (d) aus hydrothermalen Lösungen etc. Ihre gute Löslichkeit bedingt ihre späte Fällung bei der Eindampfung von Meerwassr und der Bildung mariner Evaporite (nach den Karbonaten und Sulfaten(Gips); Steinsalz vor Sylvin, Sylvin vor Bittersalzen (= K-Mg-Salze)).

3 Halogenide 3 Bedeutung der Halogenide 1. Wirtschaftliche Bedeutung von Halit: chemische Industrie (Gewinnung von metallischem Natrium, Soda, Ätznatron, Chlorgas, Salzsäure), als Konservierungsmittel, 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, chemischen Industrie (HF-Gewinnung). 3. Steinsalz ist von wissenschaftlicher Bedeutung für die Kristallchemie aufgrund seiner Struktur. 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 durch Eindampfung von Meerwasser in künstlich angelegten Trocknungsbecken (Salinen). In Österreich Gewinnung im Salzkammergut (z.b. Hallstatt), dort historisch bedeutender Bergbau (Hallstatt-Kultur d. älteren Eisenzeit). Fluorit-Lagerstätten nach strukturmorphologischer Einteilung: Magmatische Abfolge 1. 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-Lagerstätten 4. Kontaktmetasomatisch (u.a. Skarne) 5. Hydrothermal: in Gängen, z.b. Erzgebirge, Harz, Schwarzwald, Iglesias (Sardinien), Montroc (Frankreich); in Klüften, z.b. Schweizer Alpen, Polarural, Peru 6. 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 in Kalksteinen (z.b. mexikanische Flußspat-Lagerstätten) 7. In Ergussgesteinen, z.b. vulkanische Trachyte, Provinz Roma (Italien) Stratiforme Fluoritanreicherungen in sedimentären Abfolgen (in Karbonatgesteinen; marinen Sandsteinen, Evaporiten)

4 1 Klasse 4: Oxide und Hydroxide Oxide sind Verbindungen von Metallen mit Sauerstoff O 2- ; bei Hydroxiden: zusätzlich OH - - Gruppen in Struktur Klassifikation der Oxide Metall : Sauerstoff = 2 : 1 (X 2 O-Typ) Cuprit Cu 2 O Metall : Sauerstoff = 1 : 1 (XO-Typ) Periklas Wüstit MgO FeO Metall : Sauerstoff = 2 : 3 (X 2 O 3 Typ oder XYO 3 Typ) Korund-Typ ( siehe Einführung Min. Pet.!) Korund Al 2 O 3 Hämatit Fe 2 O 3 Ilmenit FeTiO 3 Perowskit CaTiO 3 Metall : Sauerstoff = 3 : 4 (XY 2 O 4 Typ) Spinell-Typ ( siehe Einführung Min. Pet.!) Aluminatspinelle (Spinell MgAl 2 O 4, Hercynit FeAl 2 O 4 ) Ferritspinelle (Magnetit Fe 2+ Fe 3+ 2 O 4 ) Chromitspinelle (Chromit FeCr 2 O 4 ) Zn-, Mn-Spinelle etc. Metall : Sauerstoff = 1 : 2 (XO 2 Typ) SiO 2 - Minerale (Quarz etc.) Silikate TiO 2 - Minerale (Rutil, Anatas, Brookit) Pyrolusit MnO 2 Kassiterit SnO 2 Uraninit UO 2 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 (aus Al-Hydroxiden Bauxit), Mn Oxide sind Hauptträger des Erdmagnetismus (Magnetik) der Gesteine, was wichtig zur 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.%)

5 2 Allgemeine Eigenschaften Atombindungen (kovalent), hohe Gittersymmetrie, dichte Packungen hohe Härte, chemische Resistenz, hohe Schmelzpunkte

6 3 Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis > 1 Cuprit (Rotkupfererz) Cu 2 O kubisch, ähnlich wie Diamant, O mit kubischer Kugelpackung, Cu [2] Ausbildung: kubische Kristalle; derbe, dicht-körnige Aggregate, auch pulverige Massen Eigenschaften: Spaltbarkeit: deutlich nach {111} Härte: Dichte: 6.1 g cm -3 Farbe: rot (bis braunrot) durchscheinend bis undurchsichtig Glanz: Diamantglanz auf frischen Bruchflächen Strich: braunrot Oxidationsprodukt von primären sulfidischen Cu-Erzen (erst bei hohen Sauerstoffpartialdrucken stabil). Deshalb bildet sich Cuprit nur an die Erdoberfläche. Cu 2 S + 2O 2 + H 2 O Cu 2 O + H 2 SO 4 Häufig mit den Kupferkarbonaten Azurit und Malachit vorkommend.

7 4 Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis = 1 Periklas MgO kubisch, NaCl-Typ Ausbildung: kubische flächenarme Kristalle; meist rundliche Körner Eigenschaften: Spaltbarkeit: gut nach {100} Härte: 6 Dichte: g cm -3 Farbe: farblos bis grün Glanz Glasglanz in der Natur selten! Minerale der Kontakmetamorphose oder in stark SiO 2 - untersättigten Magmatiten Bedeutung: Wichtiger Rohstoff der Feuerfestindustrie (Schmelzpunkt 2800 C!); wird durch Brennen aus Magnesit gewonnen MgCO 3 MgO + CO 2 Wüstit FeO Kubisch, isotyp mit NaCl Ausbildung: überwiegend Krusten und massige Aggregate in den Farben schwarz, braun und grau seltenes Mineral, fast nur synthetisch, z.b. in Schlacken. Wüstit ist eine der Hauptkomponenten des unteren Erdmantels; an der Erdoberfläche bildet er sich vorwiegend durch Verwitterung aus Magnetit.

8 5 Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis = 2/3 Korund Al 2 O 3 Trigonal, hexagonal dichteste Kugelpackung der Sauerstoffe, Al in oktaedrischer Koordination, Al [6], Schichtstruktur. Ausbildung: prismatische Kristalle, tafelig, tonnenförmig, derb (Smirgel) Eigenschaften: Spaltbarkeit: in 1 Richtung Härte: 9! (Mohs Skala) Dichte: g cm -3 Farbe: farblos, weiß, rötlich, rot (Rubin! Cr), blau (Saphir! Fe, Ti) Glanz starker Diamantglanz in SiO 2 -reichen Restschmelzen (Pegmatite), durch Kontakt- und Regionalmetamorphose sehr Al-reicher Edukte (z.b. Bauxite) auch künstliche Erzeugung (Verneuil-Verfahren) Verwendung: Schleifmittelindustrie, Edelsteinindustrie (Rubin, Saphir)

9 6 Hämatit (Eisenglanz) Fe 2 O 3 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 von Magnetit entsteht und nach diesem Pseudomorphosen bildet. Eigenschaften: Spaltbarkeit: in 1 Richtung Härte: Dichte: 5.2 g cm -3 Farbe rötlichgrau bis eisenschwarz Glanz: starker Metallglanz bei Kristallen Strich: rot! häufig; aber sehr wichtig in sedimentären gebänderten Eisenerzen (BIF, Banded Iron Formations) Verwendung: wichtigstes Eisenerz! Banded Iron Formations (siehe auch Wikipidia) Unter Bändererzen werden proterozoische Gesteine verstanden, die vor allem vor 2,5-1,8 Milliarden Jahren entstanden sind. Allgemein gebräuchlich für gebänderte Eisenerzformationen ist auch die englische Bezeichnung Banded Iron Formation - BIF. Bändererze haben einen geschichteten Aufbau, wobei sich eisenhaltige Lagen mit Hornsteinlagen (engl. chert, mikro- bis kryptokristalliner Quarz von <30µm Korngröße) abwechseln. Die in den eisenhaltigen Lagen hauptsächlich auftretende Minerale sind Magnetit (Fe 3 O 4 ) und Hämatit (Fe 2 O 3 ). Die einzelnen Lagen sind einige Millimeter bis einige Zentimeter dick. Bändererze sind marine Sedimentgesteine, die zu einer Zeit entstanden sind, in der die Sauerstoff-Konzentration der Atmosphäre und der Meere äußerst gering war. Durch die Sauerstoffproduktion der zu dieser Zeit existierenden photosynthetisierenden Cyanobakterien wurde das im Meerwasser gelöste Eisen unmittelbar oxidiert und bildete die Minerale Magnetit und Hämatit. Diese schwer wasserlöslichen Minerale wurden dann sedimentiert. Es wird angenommen, dass die Aufnahme des Sauerstoffs durch das im Meerwasser gelöste Eisen immer nur eine gewisse Zeit andauerte, nämlich so lange, bis das verfügbare Eisen aufgebraucht war. Dadurch soll eine für die Cyanobakterien schädliche

10 7 Sauerstoffkonzentration entstanden sein, die zum Absterben der Algen führte. Nachfolgend kam es dann zur Sedimentation der Hornsteine. Diese sind anscheinend durch direkte chemische Ausfällung und durch kieselsäurebildende Organismen gebildet worden. Der beschriebene Prozess verlief zyklisch über einen Zeitraum von mehreren 100 Mio. Jahre, bis die Oxidation des vorhandenen freien Eisens abgeschlossen war. Es wird angenommen, dass das Eisen hauptsächlich vulkanischen Ursprungs war. Es wurde durch Exhalation an den Mittelozeanischen Rücken und entlang von Tiefseegraben dem Meerwasser zugeführt. Neben BIF's mit eindeutigem genetischen Bezug zu vulkanischer Fe-Zufuhr (Algoma-Typ) gibt es solche für die dies nicht eindeutig belegt ist (Superior-Typ). Gegen die These, dass das Eisen aus der Verwitterung kontinentaler Gesteine stammt, spricht der geringe Gehalt an Aluminium in den BIFs und die Tatsache, dass keine klastischen Sedimente, wie Tone auftreten. Die Bändererzformationen weisen Mächtigkeiten (Schichtdicken) von ca m 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 Nordamerika gefunden und gehört dem Staatlichen Museum für Mineralogie und Geologie Dresden. Ilmenit FeTiO 3 Trigonal, Korundstruktur, die Metallplätze sind jedoch geordnet mit Fe und Ti besetzt: abwechselnd eine Lage Fe-Atome, eine Lage Ti (dazwischen ein Lage Sauerstoffe). Ausbildung: Kristalle sind selten, meist massige Aggregate oder fein verteilt im Gestein.

11 8 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 Ilmenit bildet sich primär nur in magmatischen Gesteinen (nicht in der hydrothermalen Phase). Großere Lagerstätten sind mit Anorthositen und Gabbros verbunden. Konzentration von Ilmenit durch magmatische Segregation im spätmagmatischen Stadium. Verwendung: wichtiges Ti-Mineral, wichtiges Nebenprodukt von Ilmenit ist Vanadium Perowskit CaTiO 3 das theoretische Gitter ist kubisch und setzt sich aus großen Kationen (Ca 2+ ) und mittelgroßen hochgeladenen Kationen (Ti 4+ ) zusammen. Baustein ist ein Würfel: die Ecken sind mit Ti- Kationen besetzt. Im Zentrum des Würfels ein Ca-Kation. Die Kanten des Würfels sind jeweils genau in der Mitte mit je einem Sauerstoff besetzt. Jedes Ti-Kation ist oktaedrisch von 6 Sauerstoffen umgeben. Diese Struktur ist die dichteste Packung, die verschiedenartige Atome überhaupt einnehmen können. Minerale mit "Perowskit-Struktur" sind daher bei hohen Drucken, unter Bedingungen des Erdmantels stabil. Wirtschaftlich keinerlei Bedeutung

12 9 Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis = 3/4 Spinell-Gruppe Isometrisch, kubisch dichteste Packung der Sauerstoffe mit oktaedrischen (1/2) und tetraedrischen (1/8) Lücken. Gesamtanzahl an oktaedrischen und tetraedrsichen Lücken in einer kubisch dichtesten Packung Chemismus: Allgemein X 2+ Y 2 3+ O 4 X [4] = Fe 2+, Mg, Zn, Mn 2+ (A-Lücken) Y [6] = Fe 3+, Al, Cr, Mn 3+ (B-Lücken)

13 10 Spinell-Nomenklatur und Mischkristallbildung

14 11 Spinell MgAl 2 O 4 Ausbildung: Oktaeder selten; auch Zwillinge; selten Dodekaeder Eigenschaften: Spaltbarkeit fehlt Härte: 8 Dichte: g cm -3 Farbe: abhängig vom Chemismus, weiß, rubinrot, blau, grün, braun bis schwarz; Glanz: nichtmetallischer, Glasglanz Strich: weiß nicht magnetisch Hoch-Temperaturmineral vor allem in metamorphen Gesteinen; in Seifenlagerstätten Verwendung: Edelstein: Rubinspinell; synthetischer Spinell für Feuerfestindustrie Hercynit FeAl 2 O 4 Eigenschaften: Siehe Spinell Farbe: dunkelblau-grün, gelb, brown Dichte 4.39 g cm -3 Magnetit Fe 3 O 4 Ausbildung: Kristalle meist Oktaeder; als Erz meist derb körnige Aggregate. Kristallform ist abhängig von der Paragenese.

15 12 Eigenschaften: Spaltbarkeit: nicht markant Härte: 6 Dichte: 5.2 g cm -3 Farbe: schwarz Glanz: stumpfer Metallglanz Strich: schwarz stark ferromagnetisch! In vielen Gesteinen in geringen Mengen, stabil von magmatischen bis zu sedimentären Bedingungen. Die Kristallisation von Magnetit setzt eine Mindestkonzentration an Sauerstoff voraus, da das Fe sonst nur in zweiwertiger Form vorliegt und vorwiegend in Silikaten eingebaut wird. Fe-Lagerstätten: magmatisch (z.b. Kiruna, Schweden); sedimentär (und metamorph) 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 gewonnen werden aus massigen Erzen (Hauptbestandteile: Titanomagnetit mit Ilmenit-Entmischungen, Fereicher Olivin, Apatit), da die Entmischungen oft sehr fein sind. Über 600 C komplete Mischung Magnetit-Ulvöspinell (Fe 2 TiO 4 ), <600 C Entmischungen

16 13 Verwachsungen in Fe-Ti-O System Magnetit-Ilmenit-Verwachsungen kommen in die Natur unter allen Verwachsungen am häufigsten vor.

17 14 Chromit (Chromeisenerz) FeCr 2 O 4 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) Fast immer an ultrabasische und basische magmatische Gesteine gebunden. Chrom ist ein Element, das bei der magmatischen Differentiation in die Frühausscheidung geht (kein Einbau in Olivin und nur geringfügig in Pyroxen). Folglich bildet Cr meist eigene Minerale. In Ophioliten: fast immer zusammen mit Olivin in massigen Erzkörper von unregelmäßiger Form (podiformer Chromit); eingesprenkelt in Silikaten entweder als Einzelkristalle oder in Form 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 Zusammenhang mit Platin-Mineralisationen: z.b. Bushveld Igneous Complex.

18 15 Verwendung: einziges wichtiges Chrommineral (bis 58 % Cr); Verschiedene Anwendungen je nach Cr- Gehalt und Cr/Fe. Metallurgie: Stahlveredlung, Legierungen (Nichrome) galvanische Verchromung (z.b. Autoteile); Feuerfestindustrie; Farbenindustrie (Fixierung; Farbpigmente). Zn-, Mn-Spinelle Gahnit ZnAl 2 O 4 Franklinit (Zn,Mn,Fe) 2+ (Fe,Mn) 2 3+ O 4 Entstehen bei der Metamorphose von Zn-Lagerstätten. Als Zn-Lieferant keine Bedeutung. Oxide mit Metall/Sauerstoff Verhältnis = 1/2 Rutil TiO 2 tetragonal, eigener Gittertyp: Ti [6] O 2 [3], jedes TiO 6 - Oktaeder ist mit zwei weiteren, parallel zur kristallographischen c-achse, verbunden; deformierte kettenartige Struktur. Ausbildung: tetragonale Kristalle mit gedrungenem bis stengelignadeligem Habitus; Prismen (mit Längsstreifung) und Dipyramiden; Zwillinge ( Kniezwillinge ); auch kompakte Aggregate und Körner Eigenschaften: Spaltbarkeit: vollkommen nach {110} Bruch: muschelig, spröde Härte: Dichte: g cm -3

19 16 Farbe: dunkelrot, braun, gelb,selten schwarz, durchscheinend Glanz: Diamantglanz, hohe Lichtbrechung Strich: gelblich bis bräunlich 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 TiO 2 - Modifikationen Anatas und Brookit sind zwei weitere, seltenere Polymorphe von TiO 2 mit etwas anderer Struktur (Tieftemperatur-Modifikationen) Kassiterit (Zinnstein) SnO 2 tetragonal, isotyp mit Rutil Ausbildung: tetragonale Kristalle mit gedrungenem bis stengeligem bis körnigem Habitus; meist Kombinationen von Prismen und Dipyramiden; Zwillinge ( sog. Visiergraupen ); auch nadelig (Nadelzinn) oder glaskopfartig-nierig (Holzzinn) Eigenschaften: Spaltbarkeit: undeutlich Bruch: muschelig, spröde Härte: 6-7 Dichte: g cm -3 Farbe: gelbbraun, schwarzbraun durchscheinend; Glanz: Fettglanz auf Bruchflächen Strich: gelb bis farblos

20 17 Kassiterit ist in der Regel eine Hochtemperatur-Bildung und meist an granitische Lagerstätten gebunden. Magmatisch kann Sn in den Kuppeln von Granitplutonen angereichert sein (zusammen mit Topas, meist feldspatfrei, quarzreich "Greisen". Greisen sind durch SiO 2 - reiche und wasserreiche überkritische Lösungen stark veränderte Granite, die neben Wolframit und Scheelit auch Kassiterit führen. In der hochtemperierten hydrothermalen Phase Bildung von Gängen, mit Li-Glimmern, FeWO 4, MoS 2 in Quarz). Sekundär in Seifen. Wichtige sächsisch-böhmischen Erzgebirge; Cornwall (Süd-England); Jünnan- Provinz (Südchina); Bolivien, Malaysien Schematisches Blockbild durch den Erzdistrikt in Südwest-England. Mit zunehmender Entfernung vom Granitkontakt bilden sich niedriger temperierte Erzparagenesen aus. Sn- Disseminationen im Dachbereich des Granites und in Gängen direkt am Granit-Kontakt. Pfeil zeigt 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 MnO 2 tetragonal, isotyp mit Rutil Ausbildung: strahlige Aggregate; poröse, körnig-erdige Massen; Dendriten (astartige- bis moosförmige Gebilde auf Schichtflächen); krustenartige Überzüge; als Psilomelan: traubig-nierige, gelartige Abscheidungen; als Wad in erdigen Massen; meist mit anderen Mn-Oxiden vermengt -> sog. Braunstein Eigenschaften: Spaltbarkeit: an Kristallen deutlich Bruch: muschelig, spröde Härte: nicht bestimmbar; 1-6 Dichte: schwankend Farbe: dunkelgrau, opak;

21 18 Glanz: Metallglanz Strich: schwarz sedimentär: bildet sich in küstennahem Flachmeer, bis zu 4.5 m mächtige Lagen (Nicopol, Ukraine). Primäre Quelle des Mn sind vermutlich Mn-haltige präkambrische Gesteinsserien 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) UO 2 auch Einbau von Th (bis 15 %), das Th-reiche Äquivalent heißt Thorianit (ThO 2 ) Isometrisch, isotyp mit Fluorit; Gitter durch Radioaktivität oft zerstört Metamiktisierung Ausbildung: Kristalle selten; meist derb, oft traubig-nierige Aggregate

22 19 Eigenschaften: Spaltbarkeit: deutlich Bruch: muschelig, spröde Härte: 5-6 Dichte: g cm -3 Farbe: schwarz Glanz: halbmetallischer bis pechartiger Glanz Strich: braunschwarz Besonderheiten: stark radioaktiv! U-Pb Zerfallsreihen: U 238, U 235 und Th 232 zerfallen zu Pb 206, Pb 207, Pb 208 Anwendung für Altersdatierung primär an SiO 2 -reiche magmatische Gesteine (Granite, Pegmatite) gebundene Lagerstätten. Granite enthalten normalerweise etwa 3 ppm U. Anreicherung in der pegmatitischpneumatolytischen Phase (zusammen mit Nb-Ta, TiO 2 und SnO 2 ); sedimentär (z.b. in Seifenlagerstätten, mit Gold in fossilen Seifen im Witwatersrand, Südafrika); auch aus Phosphoriten als Spurenelement; oxidiert leicht und wandelt sich gerne um in bunte sekundäre U-Minerale Bedeutung und Verwendung: wichtigstes U-Erzmineral! Kernenergiegewinnung; Gewinnung von Radium (z.b. für Medizin).

23 20 Hydroxide Brucit Mg(OH) 2 hexagonal, OH-Mg-OH Schichten mit Ionenbindung innerhalb der Schicht und Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Schichten; Mg 2+ in [6] Koordination; alle Positionen sind besetzt trioktaedrische Besetzung! Fe 2+ und Mn 2+ können eingebaut werden Ausbildung und Eigenschaften: blättrige Kristalle, bzw. blättrig-schiefrige Aggregate; nicht elastisch; Spaltbarkeit nach {0001} vollkommen!; H = 2.5; D = 2.4 g cm -3 ; weiß grau, durchsichtig mit Mg-reichen Gesteinen mit Dolomit, Serpentin, Magnesit, Chromit; entsteht durch Umwandlung von Mg-Silikaten wie Olivin und Serpentin

24 21 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 und kein Mineral! Allgemeine Eigenschaften der Al-Hydroxide: Pisolithe (konzentrisch aufgebaute kugelförmige Aggregate) oder feinkörnig; Bestimmung von Eigenschaften an einzelnen Kristallen nicht möglich 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 monoklin, Grundstruktur ist gleich wie bei Brucit. OH-Al-OH Schichten mit Ionenbindung innerhalb der Schicht und Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Schichten; Al 3+ in [6] Koordination; nur 2/3 der Positionen sind besetzt dioktaedrische Besetzung!

25 22 Vergleich mit Brucit: Diaspor orthorhombisch, hexagonal dichteste Kugelpackung der O und OH (ABABAB...Stapelung) mit Al in oktaedrischer [6] Koordination Böhmit orthorhombisch, Schichtstruktur mit verzerrt oktaedrischer Koordination von Al; Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Schichten

26 23 Goethit (Nadeleisenerz) α-feo(oh) orthorhombisch, isotyp mit Diaspor, wechselnder Gehalt an H 2 O Ausbildung Kristalle 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: 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 gemeinsam mit Goethit vorkommend und makroskopisch meist nicht unterscheidbar; eher tafelige Kristalle; isotyp mit Böhmit Limonit FeO(OH) nh 2 O ist eine Bezeichnung für natürlich vorkommende Fe- Hydroxide unbestimmter Identität

27 24 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