Spessartin

Mineral, Inselsilikat aus der Granatgruppe From Wikipedia, the free encyclopedia

Spessartin, auch als Mangan-Tonerdegranat bezeichnet, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Gruppe der Granate innerhalb der Mineralklasse der „Silikate und Germanate“. Er kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Endgliedzusammensetzung Mn3Al2[SiO4]3,[2] ist also chemisch gesehen ein Mangan-Aluminium-Silikat, das strukturell zu den Inselsilikaten gehört.

Schnelle Fakten Allgemeines und Klassifikation, Kristallographische Daten ...
Spessartin
Spessartinkristalle und -zwillinge auf Orthoklas aus der „Wushan Spessartine Mine“, Yunxiao, Zhangzhou, Fujian, China
(Gesamtgröße der Stufe: 5,8 × 5,1 × 2,2 cm)
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Symbol

Sps[1]

Andere Namen

Mangan-Tonerdegranat

Chemische Formel Mn3Al2[SiO4]3[2]
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung)
Silikate und Germanate – Inselsilikate (Nesosilikate)
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
Dana

VIII/A.06a
VIII/A.08-030[3]

9.AD.25[4]
51.04.03a.03
Ähnliche Minerale andere Granate, Andalusit, Chrysoberyll, Feueropal, Hessonit, Titanit, Topas
Kristallographische Daten
Kristallsystem kubisch
Kristallklasse; Symbol hexakisoktaedrisch; 4/m32/m
Raumgruppe Ia3d (Nr. 230)Vorlage:Raumgruppe/230[5]
Gitterparameter a = 11.621 Å[6][7]
Formeleinheiten Z = 8[6][7]
Häufige Kristallflächen Ikositetraeder, Rhombendodekaeder
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 7 bis 7,5[8]
Dichte (g/cm3) gemessen: 4,190[6]; berechnet: 4,1902[7]
Spaltbarkeit keine
Bruch; Tenazität uneben bis muschelig
Farbe orange, gelb, braunrot bis dunkelrot, schwarz
Strichfarbe weiß
Transparenz durchsichtig bis durchscheinend
Glanz Glasglanz bis Fettglanz
Kristalloptik
Brechungsindex n = natürlich: 1,790 bis 1,820[9], synthetisch: 1,800[6][7]
Doppelbrechung δ = selten anormal doppelbrechend[10][11]
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Spessartin ist das Mangan-Analogon zu Almandin (Fe3Al2[SiO4]3[2]) und Pyrop (Mg3Al2[SiO4]3[2]) und bildet mit diesen eine Mischkristallreihe, die sogenannte „Pyralspit-Reihe“. Da Spessartin auch mit den weiteren Granat-Mineralen Andradit (Ca3Fe23+[SiO4]3[2]), Calderit (Mn3Fe23+[SiO4]3[2]) und Grossular (Ca3Al2[SiO4]3[2]) Mischkristalle bildet, zeigt Spessartin ein entsprechend weites Spektrum der Zusammensetzung mit je nach Bildungsbedingungen mehr oder weniger großen Anteilen von Eisen, Magnesium und Calcium.

Das Mineral ist durchsichtig bis durchscheinend und entwickelt typischerweise Rhombendodekaeder oder häufiger Ikositetraeder sowie Kombinationen dieser Kristallformen, die fast kugelig wirken und bis zu 10 Zentimeter Durchmesser erreichen können. Daneben tritt er auch in derben bzw. massigen Aggregaten auf. Die Farbe von Spessartin variiert meist zwischen Orange und Gelb, kann aber auch Braunrot über Dunkelrot bis Schwarz sein.

Etymologie und Geschichte

Entdeckt wurde das Mineral von Dmitri Alexejewitsch Golizyn. Er schickte eine Probe an Martin Heinrich Klaproth, der seine chemische Analyse des granatförmigen Braunsteinerzes zusammen mit einer Beschreibung durch den Oberbergrat Dietrich Ludwig Gustav Karsten 1797 publizierte.[12] Benannt wurde Spessartin 1832 durch François Sulpice Beudant[13] nach dem Spessart, da in diesem Mittelgebirge mit dem Stengerts nahe Aschaffenburg einer der historisch bedeutendsten Fundorte für Spessartin lag.

Als Typlokalität gilt der Sommer’sche Steinbruch am Wendelberg nahe Haibach im unterfränkischen Landkreis Aschaffenburg.[14] Der seit 1985 nicht mehr angefahrene, aber aufgelassene Steinbruch und das umgebende Gebiet ist als Naturdenkmal aus botanischen Gründen geschützt. Das Sammeln ist dort entsprechend nur mit Ausnahmegenehmigung zu Exkursions-, Forschungs- und Lehrzwecken erlaubt.[15]

Die Kristallstruktur klärte Georg Menzer 1929 auf.[16]

Klassifikation

Die strukturelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Spessartin zur Granat-Obergruppe, wo er zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Eringait, Goldmanit, Grossular, Knorringit, Morimotoit, Majorit, Menzerit-(Y), Momoiit, Rubinit, Pyrop und Uwarowit die Granatgruppe mit 12 positiven Ladungen auf der tetraedrisch koordinierten Gitterposition bildet.[17]

In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Spessartin zur Mineralklasse der „Silikate“ und dort zur Abteilung „Inselsilikate (Nesosilikate)“, wo er gemeinsam mit Almandin, Grossular und Pyrop in der Gruppe „Aluminium-Granate“ mit der Systemnummer VIII/A.06a steht.

In der zuletzt 2018 überarbeiteten Lapis-Systematik nach Stefan Weiß, die formal auf der alten Systematik von Karl Hugo Strunz in der 8. Auflage basiert, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer VIII/A.08-030. Dies entspricht der Klasse der „Silikate“ und dort der Abteilung „Inselsilikate mit [SiO4]-Gruppen“, wo Spessartin zusammen mit Almandin, Andradit, Calderit, Eltyubyuit, Eringait, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Holtstamit, Hutcheonit, Irinarassit, Jeffbenit, Katoit, Kerimasit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Menzerit-(Y), Momoiit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Toturit, Uwarowit und Wadalit die „Granatgruppe“ mit der Systemnummer VIII/A.08 bildet.[3]

Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte[4] 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Spessartin in die Klasse der „Silikate und Germanate“ und dort in die Abteilung „Inselsilikate (Nesosilikate)“ ein. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „Inselsilikate ohne zusätzliche Anionen; Kationen in oktaedrischer [6]er- und gewöhnlich größerer Koordination“ zu finden, wo es zusammen mit Almandin, Andradit, Blythit, Calderit, Goldmanit, Grossular, Henritermierit, Hibschit, Holtstamit, Hydroandradit, Katoit, Kimzeyit, Knorringit, Majorit, Momoiit, Morimotoit, Pyrop, Schorlomit, Skiagit, Uwarowit und Wadalit die „Granatgruppe“ mit der Systemnummer 9.AD.25 bildet.

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Spessartin die System- und Mineralnummer 51.04.03a.03. Das entspricht der Klasse der „Silikate“ und dort der Abteilung „Inselsilikatminerale“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Inselsilikate: SiO4-Gruppen nur mit Kationen in [6] und >[6]-Koordination“ in der „Granatgruppe (Pyralspit-Reihe)“, in der auch Almandin, Knorringit, Majorit und Calderit eingeordnet sind.

Zusammensetzung

Spessartin mit der Endgliedzusammensetzung [X]Mn2+3[Y]Al3+[Z]Si3O12 ist das Mangan-Analog von Pyrop ([X]Mg2+3[Y]Al[Z]Si3O12) und kommt in der Natur meistens als Mischkristall vorwiegend mit Almandin vor. Auch mit den übrigen Aluminiumgranaten besteht, zumindest bei geologisch relevanten Temperaturen, unbegrenzte Mischbarkeit,[18] entsprechend den Austauschreaktionen

Auf der oktaedrisch koordinierten Y-Position kann Al3+ ersetzt werden durch Fe3+, entsprechend der Austauschreaktion

In Hochdruckgesteinen der Westalpen treten calderitreiche und spessartinreiche Granate nebeneinander auf, was auf eine Mischungslücke bei 40–65 mol-% Calderit hindeutet.[23]

Spessartin kann signifikante Mengen Fluor (F) und Wasserstoff (als OH) enthalten. Der Ladungsausgleich erfolgt durch Leerstellen auf der Siliciumposition entsprechend den Austauschreaktionen[10][25][17]

  • [Z]Si4+ + O2−4 = [Z]□ + F4
  • [Z]Si4+ + O2−4 = [Z]□ + (OH)4

Bei der Metamorphose von Peliten bilden sich zunächst spessartin- und grossularreiche Almandine, die den Kern der zonierten Granate ausmachen. Bei zunehmender Metamorphose, d. h. steigender Temperatur und Druck, werden die Granate almandin- und pyropreicher. Spessartinreiche Ränder hingegen deuten auf ein Granatwachstum bei absteigender Metamorphose und niedrigen Temperaturen hin. Die Korrelation der Gehalte an Eisen, Mangan und Magnesium erlaubt Rückschlüsse auf die Mineralreaktion, über die Granat bei der Metamorphose gebildet worden ist.[26]

Kristallstruktur

Spessartin kristallisiert mit kubischer Symmetrie in der Raumgruppe Ia3d (Raumgruppen-Nr. 230)Vorlage:Raumgruppe/230 sowie 8 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Es gibt zahlreiche Bestimmungen für die Kantenlänge der kubischen Elementarzelle sowohl natürlicher Mischkristalle wie auch synthetischer Spessartine. Für das reine Spessartinendglied wird der Gitterparameter z. B. mit a = 11.621 Å[6][7] oder a = 11.6155 Å angegeben.[27]

Die Struktur ist die von Granat. Mangan (Mn2+) besetzt die dodekaedrisch von 8 Sauerstoffionen umgebenen X-Positionen, Aluminium (Al3+) die oktaedrisch von 6 Sauerstoffionen umgebene Y-Position und die tetraedrisch von 4 Sauerstoffionen umgebenen Z-Position ist ausschließlich mit Silicium (Si4+) besetzt.[5]

Wie bei vielen natürlichen Aluminiumgranaten wurde auch bei flourhaltigen Spessartin aus der Henderson Molybdänit-Lagerstätte in Clear Creek County, Colorado, Doppelbrechung beobachtet.[10][11] Die Ursache dieser optischen Anisotropie ist bislang nicht endgültig geklärt. Es konnten keine belastbaren Hinweise auf eine Symmetrieerniedrigung und Ordnung von Kationen gefunden werden.[10] Als Ursache der Doppelbrechung bleiben Gitterspannungen (Spannungsdoppelbrechung), auch wenn eine teilweise geordnete Verteilung von Kationen oder Anionen (O, OH, F) nicht endgültig ausgeschlossen werden kann.[11] Andererseits wurde bei noch (OH,F)-reichenen Spessartin aus der Wushan Spessartin Mine in Yunxiao, Province Fujian, China tetragonale Symmetrie mit geordneter Verteilung der Leerstellen auf den Tetraederpositionen beobachtet.[25]

Varietäten und Modifikationen

Perfekter Spessartin-Ikositetraeder aus Nani, Loliondo, Arusha, Tansania
  • Als Mandarin-Granat oder auch Kunene-Spessartin wird eine leuchtend orangefarbene Varietät von Spessartin vom Marienfluss, einem Nebenfluss des Kunene in Namibia bezeichnet.[28]
  • Umbalith ist ein nach dem Umba-Tal in Tansania benannter, orangefarbener Spessartin-Mischkristall mit Anteilen von Almandin, Grossular und Pyrop. Gelegentlich vorkommende, zusätzliche Fremdbeimengungen von Vanadium und Chrom können einen als Alexandrit-Effekt bekannten Farbwechsel von Blaugrün nach Purpur verursachen.[28]
  • Spandit ist eine historische, nicht mehr gebräuchliche Bezeichnung für einen Spessartin-Andradit-Mischkristall. Der Name wurde 1909 von Lewis Leigh Fermor (1880–1954) vorgeschlagen, setzte sich jedoch nicht durch.[28]

Spessartit (nach H. Rosenbusch, 1896) ist dagegen kein Synonym für Spessartin, wie gelegentlich fälschlich zu lesen, sondern ein zu den Lamprophyren gehörendes, magmatisches Ganggestein der Kersantit-Spessartit-Reihe von dunkelgrauer bis schwarzer Farbe.[29]

Bildung und Fundorte

Spessartin bildet sich als Nebengemengteil in manganreichen Graniten und Granit-Pegmatiten. Er kann aber auch durch Regionalmetamorphose in manganreichen Sedimenten wie beispielsweise in den „Wetzschiefern“ der Ardennen entstehen. Als Begleitminerale treten unter anderem Albit und andere Alkalifeldspate, Alleghanyit, Apatit, Beryll, Bixbyit-(Mn), Galaxit, Muskovit, Pseudobrookit, Pyroxmangit, Quarz, Rhodonit, Tephroit, Topas und Turmalin auf.

Als häufige Mineralbildung ist Spessartin an vielen Fundorten anzutreffen, wobei bisher (Stand: 2012) rund 1000 Fundorte als bekannt gelten.[30] Neben seiner Typlokalität Wendelberg trat das Mineral in Deutschland unter anderem noch an vielen weiteren Orten im Bayerischen Wald (Arnbruck, Zwiesel), im Steinbruch Klemmbach nahe Schweighof/Badenweiler in Baden-Württemberg, bei Bad Harzburg in Niedersachsen, an mehreren Orten der Eifel in Rheinland-Pfalz und im Harz zwischen Sachsen-Anhalt und Thüringen sowie bei Schneeberg, Königshain und Döbschütz in Sachsen auf.

In Österreich konnte bisher Spessartin vor allem in Kärnten und der Steiermark (Friesach-Hüttenberg, Koralpe), aber auch im niederösterreichischen Waldviertel, den Hohen Tauern in Salzburg und in Osttirol gefunden werden.

In der Schweiz fand sich das Mineral bisher nur an wenigen Orten in den Kantonen Graubünden und Wallis.

Weitere Fundorte liegen unter anderem in Afghanistan, Ägypten, der Antarktis, Argentinien, Australien, Belgien, Bolivien, Brasilien, Bulgarien, Chile, China, Finnland, Frankreich, Ghana, Griechenland, Indien, Italien, Japan, Kanada, Kasachstan, Kirgisistan, Korea, Madagaskar, Marokko, Mosambik, Myanmar, Namibia, Neuseeland, Nigeria, Norwegen, Pakistan, Peru, Polen, Portugal, Rumänien, Russland, Saudi-Arabien, Schweden, Simbabwe, Slowakei, Spanien, Sri Lanka, Südafrika, Taiwan, Tansania, Thailand, Tschechien, Türkei, Ukraine, Ungarn, im Vereinigten Königreich (Großbritannien) und den Vereinigten Staaten von Amerika (USA).[31]

Auch in Gesteinsproben vom Mond konnte Spessartin nachgewiesen werden.[32]

Verwendung

Wie die meisten anderen schleifwürdigen Granat-Varietäten findet auch Spessartin vorwiegend als Schmuckstein Verwendung. Je nach Farbausprägung kann er mit Andalusit, Chrysoberyll, Feueropal, Hessonit, Titanit oder Topas verwechselt werden.[9]

Aufgrund der Farbenvielfalt, bedingt durch die weitgehende Mischkristallbildung der Granate, ist man im Edelsteinhandel inzwischen dazu übergegangen, die Granate nicht nach ihrer oft nur schwer bestimmbaren chemischen Zusammensetzung, sondern nach ihrer jeweiligen Farbnuance den einzelnen Granatarten zuzuordnen, die entsprechend nur noch als Farbbezeichnungen dienen. Als Spessartin bzw. alternativ auch als Grossular werden demnach die gelben bis orangen Granate bezeichnet.[33]

Literatur

Commons: Spessartin – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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