SOROSILIKATE - ÜBERBLICK

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1 Sorosilikate 1 SOROSILIKATE - ÜBERBLICK Silikatische Gruppenstrukturen; Verknüpfung von 2 SiO 4 -Tetraedern zu [Si 2 O 7 ] 6- -Gruppe Einige Vertreter Hemimorphit Zn 4 [Si 2 O 7 ] (OH) 2 *H 2 O, o.rhombisch; H= 4.5-5, D=3.5 Lawsonit CaAl 2 [Si 2 O 7 ] (OH) 2 *H 2 O, o.rhombisch; H= 8; D=3.1 Vesuvian, Ca 10 (Mg,Fe) 2 Al 4 [(OH) 4 (SiO 4 ) 5 Si 2 O 7 ) 2 ], tetragonal; H=6-7; D= Melilith-Gruppe tetragonal Epidot-Gruppe o.rhombisch, monoklin Epidot-Gruppe Klinozoisit-Epidot-Reihe, monoklin Ca (Al, Fe 3+ ) Al 2 [O OH (SiO 4 ) (Si 2 O 7 )], 2m Ausbildung prismatische Kristalle (stengelig, büschelig); in Gesteinen oft derbe, dichte Aggreagte Eigenschaften Spaltbarkeit {001} vollkommen; Bruch: uneben bis muschelig H = 6-7; D = g/cm3 Farbe: gelbgrün bis olivgrün Epidot schwarzgrün: Pistazit (Fe-reich) grau: Klinozoisit (Fe-Arm) J.G. Raith

2 Sorosilikate 2 purpur Piemontit (Mn-reich) Chemismus vollkommene Mischkristallreihe mit Al - Fe 3+ Austausch; Mn 3+ -> Piemontit; Ce 3+ -> Orthit (Allanit) auch mit Th und U; Cr 3+ -> Chromepidot Struktur Eigenständige [SiO 4 ]-Tetraeder und [Si 2 O 7 ]-Gruppen; in oktaedrischer [6]-Koordination befinden sich drei Al-Ionen, Ca dagegen ist unregelmäßig [9]- oder [10]-koordiniert. Eines der drei Al kann durch dreiwertiges Eisen ersetzt werden. Zoisit, orthorhombische Modifikation von Klinozoisit; keine Al- Fe 3+ Substitution Vorkommen 1. metamorph: Epidot: Grünschiefer, Amphibolite; Zoisit: auch hochmetamorph (z.b. Eklogite) 2. hydrothermal: Kluftmineral in alpinen Klüften (z.b. Knappenwand, Salzburg), hydrothermale Umwandlung z.b. Plagioklas-reicher Gesteine J.G. Raith

3 Cyclosilikate 1 CYCLOSILIKATE (RINGSILIKATE) SiO 4 -Tetraeder sind über die Sauerstoffe ringförmig miteinander verknüpft 3-er Ringe [Si 3 O 9 ] 6-4-er Ringe [Si 4 O 12 ] 9-6-er Ringe [Si 6 O 18 ] 12- Wichtige Vertreter Beryll Turmalin Cordierit Be 3 Al 2 [Si 6 O 18 ], hexagonal XY 3 Z 6 (BO 3 )[Si 6 O 18 /(OH) 4 ], trigonal X = Na, Ca Y = Li, Mg, Al Z = Al, Fe, Mg Al 3 (Mg,Fe) 2 [Si 5 AlO 18 ], orthorhombisch (Mg, Fe) 2 [Al 4 Si 5 O 18 ] R. Bakker/J.G. Raith

4 Cyclosilikate 2 Beryll [Si 6 O 18 ] Ringe -> hexagonale Symmetrie! Morphologie von Beryll, oft hexagonale prismatische Kristalle (sechseckiger Querschnitt) Eigenschaften Spaltbarkeit nach (0001) H =7-8, D = ; Farbvarietäten gemeiner Beryll: gelblich, grün; trüb Aquamarin: blaßblau Smaragd: tiefgrün (Cr 3+ ) Morganit: rosa Goldberyll: gelb, grünlichgelb Struktur: [Si 6 O 18 ]-Ringe in Richtung der c-achse gestappelt; Valenzausgleich durch Al in [6]- und Be in [4]-Koordination; andere Elemente (Li, Sc, Rb, OH, F etc.) in Kanälen der Ringe R. Bakker/J.G. Raith

5 Cyclosilikate 3 Struktur von Beryll Vorkommen: SiO 2 -reiche, hoch differenzierte magmatische Gesteine (pegmatitische Restschmelzen und deren hydrothermale Lösungen) Verwendung: Beryllium-Gewinnung: Leichtmetall für Legierungen (Flugzeugbau etc.) Reaktortechnik (Hülsenmaterial für Brennstoffstäbe) wertvolle Edelsteine (v.a. Smaragd) Turmalin Ausbildung: prismatische Kristalle; dreieckige Querschnitte, häufig Längsstreifung Eigenschaften: H =7-7.5, D =3-3.3; Farbvarietäten: schwarz: Schörl; braun: Dravit; rosa: Rubellit; Indigolith: blau R. Bakker/J.G. Raith

6 Cyclosilikate 4 markanter Pleochroismus (v.a. im Dünnschliff zu sehen) pyroelektrisch Struktur: X Y 3 Al 6 [(OH) 4 (BO 3 ) 3 (Si 6 O 18 )] [Si 6 O 18 ] Ringe und planare [BO 3 ]-Gruppen -> trigonale Symmetrie! X = Na, Ca, Leerstellen Y = Al, Fe 2+, Fe 3+, Li, Mg, Ti 4+, Cr 3+ zahlreiche Austauschvektoren und Endglieder : Fe-Endglied: Schörl; Mg-Endglied Dravit; Li-Al Endglied Elbait Struktur von Turmalin, normal auf c-achse Vorkommen: angereichert in pegmatitischen Restschmelzen und hydrothermalen Gesteinen; exhaltiv-hydrothermal (Turmalinite); akzessorisch weit verbreitet in metamorphen, magamtischen und sedimentären Gesteinen (Schwermineral). Verwendung: Edelsteinindustrie Cordierit (Mg,Fe) 2 Al 3 [Al Si 5 O 18 ], hexagonal Ausbildung: Kristalle selten; kurzsäulig; immer im Gestein eingewachsen; derb, körnige Aggregate R. Bakker/J.G. Raith

7 Cyclosilikate 5 Struktur: von Beryll ableitbar: statt Be 3 2+ Al 2 3+ ; Ausgleich durch Al in Si-Position Mg-Fe Austausch; H 2 O und CO 2 in Kanälen der Ringe // c. Struktur von Cordierit Eigenschaften: H =7, D =2.6; grau, gelblich, blaßblau bis violettblau; Fettglanz (ähnlich Quarz) Pleochroismus! Vorkommen: metamorphe Gesteine, nur bei niedrigem Druck stabil kontaktmetamorphe Gesteine (Cordierit-Andalusit-Hornfelse etc.) Granulitfazielle Metapelite und Gneise (mit Granat, Sillimanit, Orthopyroxen etc.) wird leicht umgewandelt durch Wasserayufnahme (Pinitisierung) Verwendung: selten als Edelstein R. Bakker/J.G. Raith

8 Inosilikate 1 INOSILIKATE (KETTEN- UND BANDSILIKATE) Verknüpfung der SiO 4 -Tetraeder zu eindimensional unendlichen Strukturen Einfachkette Doppelkette (= Band)

9 Inosilikate 2 Überblick über Inosilikate Pyroxen-Gruppe Einfachketten X [6} Y [4} [Si 2 O 6 ] X = Ca, Na, Li, Mg, Fe 2+ Y = Mg, Fe 2+, Fe 3+, Al Amphibol-Gruppe Doppelketten A [10] 0-1X 2 [6} Y 5 [4} [Si 8 O 22 ](OH,F) 2 A = Na, K X = Ca, Na, Mg, Fe 2+ Y = Mg, Fe 2+, Fe 3+, Al

10 Inosilikate 3 Pyroxen-Gruppe X okt Klinopyroxene, monoklin Calcische CPX Y tet Diopsid Ca Mg Si 2 O 6 Hedenbergit Ca Fe Si 2 O 6 Augit Ca (Mg, Fe, Al) (Si, Al) 2 O 6 Alkali CPX Jadeit Na Al Si 2 O 6 Ägirin (Acmit) Na Fe Si 2 O 6 Spodumen Li Al Si 2 O 6 Omphazit Mischkristall zwischen calcischen und alkalischen CPX Orthopyroxene, orthorhombisch Enstatit Mg Mg Si 2 O 6 Bronzit (Mg, Fe) (Mg, Fe) Si 2 O 6 Hypersten (Fe, Mg) (Fe, Mg) Si 2 O 6 Ferrosilit Fe Fe Si 2 O 6 Ausbildung kurz- bis langprismatisch, säuliger Habitus; H = 5.5-7; D = charakteristische Spaltbarkeit (ca. 90 )! 8-eckige Querschnitte meist dunkle Färbung: schwarz, braun, grün; auch farblos Morphologie von Klinopyroxen a. Augit, b. Acmit (aus Matthes, 1996)

11 Inosilikate 4 Struktur Struktur und Spaltbarkeit der Pyroxene Chemismus Die Mischkristallbildungen der Pyroxene lassen am besten in einem Dreiecksdiagramm darstellen! Beschränkte Mischbarkeit zwischen CPX und OPX bei niedrigeren Temperaturen -> Entmischungen

12 Inosilikate 5 Farben grau bis graugrün Diopsid schwarzgrün Hedenbergit grün bis pechschwarz Augit graugrün Enstatit bronze, dunkelbraun, Bronzit, Hypersthen blaßgrün bis tiefgrün Jadeit, Omphazit Vorkommen Ca-Pyroxene Diopsid-Hedenbergit-Reihe: Gesteine der Regional- und Kontaktmetamorphose (Kalksilikatgesteine, Skarne, Metabasite) Augit: basische Vulkanite (Basalt) und Plutonite (Gabbro) Pigeonit: nur in basischen Vulkanite (Basalt) Alkalipyroxene Ägirin, Ägirinaugit: alkalibetonte Magmatite (Syenit) Jadeit, Omphazit: Gesteine der Hochdruckmetamorphose; z.b. Eklogit, Blauschiefer Spodumen: in Li-Pegmatiten (Li-Rohstoff!) Orthopyroxene Enstatit-Bronzit-Hypersthen Reihe: generell in Mg- und Fe- reichen magmatischen und metamorphen Gesteinen (hohe Temperatur) Ultramafische Gesteine (Peridotite, Pyroxenite) Mafische Vulkanite (Basalte...) hochgradige Metamorphite: mafische Granulite; Pyroxen-Hornfelse

13 Inosilikate 6 Amphibol-Gruppe A [10] X okt Y tet Calcische Amphibole, monoklin Tremolit Ca 2 Mg 5 Si 8 O 22 (OH, F) 2 Aktinolith Ca 2 (Mg, Fe) 5 Si 8 O 22 (OH, F) 2 Hornblende (Na, K) (Ca, Na) 2 (Mg, Fe, Al) 5 (Si, Al) 8 O 22 (OH, F) 2 Alkalische Amphibole, monoklin Glaukophan Na 2 (Mg, Fe) 5 Si 8 O 22 (OH, F) 2 Riebeckit Na 2 (Fe 2+, Fe 3+ ) 5 Si 8 O 22 (OH, F) 2 Fe-Mg Amphibole, orthorhomb. bzw. monoklin Cummingtonit (Mg, Fe) 2 (Mg, Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Grunerit (Fe, Mg) 2 (Fe, Mg) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Anthophyllit (Mg, Fe) 2 (Mg, Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Ausbildung und Eigenschaften H = 5-6; D = sehr gute Spaltbarkeit!! Spaltwinkel 124 ; sechseckiger Querschnitt langprismatisch bis nadelig, fasrig Farbe: weiß, grau Tremolit hell bis dunkelgrün Aktinolith, Hornblende schwarz basaltische Hornblende blau bis schwarzblau Glaukophan grau bis graubraun Anthophyllit, Cummingtonit Morphologie von Amphibolen

14 Inosilikate 7 Struktur Struktur und Spaltbarkeit der Amphibole Mg-Fe-Amphibole Kristallsystem: monoklin: Cummingtonit und Grunerit orthorhombisch: Anthophyllit und Gedrit; submikroskopische Verzwilligung Morphologie und Habitus: prismatisch, fasrig,auch asbestförmig! rhombische Vertreter mit gerader Auslöschung im Mikroskop Vorkommen: im Unterschied zu Orthopyroxenen selten! metasomatische und metamorphe Gesteine (Mg-, Fe-reich), mit Cordierit, Spinell etc. Verwendung: Amosit als Hornblendeasbest Ca-Amphibole Tremolit-Aktinolith-Reihe Kristallsystem: alle Vertreter der Ca-Amphibole sind monoklin: Austausch von Mg-Fe -> farblos, grau - grün Morphologie und Habitus: prismatisch, säulig, feinfaserig, asbestförmig; Strahlstein: Sammelbezeichnung meist für Tremolit-Aktinolith

15 Inosilikate 8 Vorkommen: Tremolit kontakt- und regionalmetamorph in Ca-reichen metamorphen Gesteinen (Quarzreiche Dolomite); Aktinolith: in schwach metamorphen Gesteinen der Regionalmetamorphose (Grünschiefer); metasomatische Gesteine ( Uralitisierung ) Verwendung: Hornblendeasbest Nephrit: feinfilzige, asbestförmig, dichte Aggregate -> Schmuckstein ( Jade ) Hornblenden Sammelbezeichnung für Ca-Amphibole mit monokliner Symmetrie: Austausch von Al-Si (P-T abhängig) Austausch von Na für Ca in A-Position zahlreiche andere Substitutionsmöglichkeiten! Morphologie und Habitus: prismatisch, säulig, stengelig Vorkommen: Vulkanite: basaltische Hbl. (schwarz) Plutonite: in intermediären P. (Granodiorit, Diorit) Metamorph (grün): weit verbreitet in Metabasiten der Amphibolit- bis Granulitfazies Alkali-Amphibole Amphibole mit Na>Ca in Formel; monoklin Morphologie, Habitus, Farbe: langprismatisch, säulig, stengelig charakteristische Färbung: blau, violett, markanter Pleochroismus im Dünnschliff Vorkommen: Hochdruckmetamorphose: Blauschiefer (Glaukophanschiefer)! Alkali-reiche Plutonite (Syenite etc.) Verwendung: Krokydolith: feinstfaserige Aggregate -> blauer Hornblendeasbest