Systematik der Mineralien

HUGO STRUNZ hat - erstmals 1941 in Tabellen veröffentlicht -  bei der heute gebräuchlichen Klassifikation das chemische Prinzip (die Art der Anionen) mit dem Prinzip der Strukturtypen (dem inneren Aufbau der Kristalle) vereinigt. Seine Mineralogischen Tabellen sind in vielen Auflagen erschienen und das Standardwerk für den Systematiker (s.u.).

 

In dieser kristallchemischen Klassifikation können alle Mineralien in 10 Klassen (siehe unten) eingeteilt werden, wobei Bindungsart (metallisch, ionisch, kovalent) und Bindungstendenz der Anionen (d.h. die Bindungsstärke an die Kationen) berücksichtigt werden konnten.

 

Die Unterteilung der einzelnen Klassen in Abteilungen erfolgte

  • bei den Elementen: von metallisch nach halbmetallisch bis nichtmetallisch,
  • bei den einfachen Verbindungen: in Richtung Me2X, MeX, Me3X4, Me2X3, MeX2, MeX3,
  • bei den Nitraten, Carbonaten, Sulfaten, Phosphaten: nach dem Fehlen oder dem Vorhandensein von H2O und komplexfremden Anionen (O, OH, F etc.),
  • bei den Sulfosalzen, Boraten, Silikaten: nach Art und Größe der RO3-, RO4-Komplexverbände.

 

Schließlich erfolgte die weitere Unterteilung der Abteilungen in Gruppen und Reihen, z. T. mit Zusammenfassung verschiedener Gruppen und Reihen zu Familien.

 

Mineralien mit gleichem Strukturtypus, die zudem zur Mischkristallbildung fähig sind, werden als isomorph bezeichnet und zu isomorphen Reihen zusammengefaßt (z.B. Forsterit und Fayalit als Endglieder der Olivin-Mischkristallreihe).

 

Mineralien vom gleichen Strukturtypus, aber ohne Befähigung zur Mischkristallbildung, werden lediglich als isotyp bezeichnet (z.B. Galenit PbS - Halit NaCl - Periklas MgO) und in Gruppen vereint.

 

Mineralien, die nicht isotyp sind, aber enge strukturelle Verwandtschaftsbeziehungen zeigen, also homöotyp sind, können zu homöotypen Familien zusammengefasst werden (z. B. die Amphibol- und Pyroxen-Familie, Hämatit-Ilmenit, Calcit-Dolomit).

 

Die allg. Schreibweise der Mineralformeln, z. B. A[8]B[6]C[4][(O,OH,F)|RO3|RO4], bringt die Kationen in der Reihe abnehmender Ionenradiengröße bzw. abnehmender Koordinationszahlen (hochgestellt in eckigen Klammern); die komplexfremden Anionen (O,OH,F) sind mit ihrer vollen Wertigkeit an die Kationen gebunden und stehen deshalb nahe den Kationen und somit abgetrennt mit Vertikalstrich (|) vor den RO3- und RO4-Anionenkomplexen.  

 

Nach der längst vergriffenen 8. Auflage der Mineralogischen Tabellen (1982) ist nach 20 Jahren die stark überarbeitete und vermehrte 9. Auflage (in engl. Sprache) von Hugo Strunz und Ernest Nickel erschienen:

Strunz, Hugo & Nickel, Ernest: Strunz Mineralogical Tables. Ninth Edition, Chemical-Structural Mineral Classification System, 2001. 9. Auflage. IX , 870 Seiten, 226 Abbildungen, 24x17cm, gebunden Schweizerbart'sche Verlagsbuchhnadlung, Stuttgart ISBN 3-510-65188-X,  http://www.schweizerbart.de/pubs/books/es/struenzhue-181200104-desc.html

 

Heutzutage sind im Internet diverse Mineral-Datenbanken zugänglich:

In deutsch der Mineralienatlas mit Strunz'scher Klassifkation:

http://www.mineralienatlas.de

In englisch zwei:

Datenbank von David Barthelmy mit 4714 Mineralien: http://webmineral.com/

Datenbank von Jolyon Ralph mit 5079 anerkannten Mineralnamen: http://www.mindat.org/


1. Klasse. Elemente

Ungefähr 1/3 aller chemischen Elemente kommen in der Natur elementar, d.h. in freier Form und ungebunden, vor. Von den 32 elementar vorkommenden Elementen sind 5 Nichtmetalle (z.B. Schwefel, Kohlenstoff), 18 Metalle und der Rest Gase. Ein Metall wird als "gediegen" bezeichnet, wenn es in der Natur in elementarer Form auftritt (z.B. Gold, Platin, Silber, Wismut).

 

Die Unterteilung in dieser Klasse erfolgt zweckmäßigerweise in Metalle, Halbmetalle und Nichtmetalle. Zwei der wertvollsten Minerale, Gediegenes Gold und Diamant, sind begehrte und wohlbekannte Beispiele.

Die gediegenen Metalle besitzen oft eine kubisch oder hexagonal dichteste Kugelpackung (ihrer Atome) und sind demzufolge zäh und geschmeidig (duktil, verformbar), besitzen hohes spezifisches Gewicht, aber keine Spaltbarkeit. Poliert sind sie sehr stark glänzend, ebenso auf frischen Kristallflächen (Metallglanz!). Manche Metalle (Gold, Silber, Platin etc.) werden auch als Edelmetalle bezeichnet. Quecksilber ist - neben Eis/Wasser - das einzige bei Raumtemperatur flüssige Mineral.

 

Halbmetalle und Nichtmetalle zeigen alle Übergänge von metallischen (z.B. Gediegenes Wismut ) zu charakteristisch nichtmetallischen Eigenschaften (z.B. Diamant, Schwefel).

 

Fast jedes dieser Elemente kommt in verschiedenen Modifikationen vor (gleiche Zusammensetzung, aber unterschiedliche Kristallstruktur). So tritt elementarer Kohlenstoff (C) als Mineral in zwei ausserordentlich verschiedenen Modifikationen auf: als schwarzer, weicher Graphit (hexagonal) und als farbloser, sehr harter Diamant (kubisch).


2. Klasse. Sulfide, Selenide, Telluride, Arsenide, Antimonide, Bismutide

Zu dieser Klasse gehören alle Verbindungen der Metalle mit den chalkogenen Elementen S, Se, Te und As, Sb, Bi an. Sie sind physikalisch meist durch ihr metallisch-"erzartiges" Aussehen, das hohe spezifische Gewicht und überwiegend durch Undurchsichtigkeit ausgezeichnet. Aufgrund ihres hohen, leicht extrahierbaren Metallgehaltes sind sie als Erzminerale zur Metallgewinnung sehr geschätzt und Bestandteile vieler wichtiger Erzlagerstätten (z.B. Galenit (Bleierz), Sphalerit (Zinkerz), Chalkopyrit (Kupfererz)).

 

Die Unterteilung der Sulfide basiert auf dem Verhältnis von Metall (Me) zu Schwefel (S) in der Mineralformel (MexSy).

 

Die äußerlich sehr ähnlichen Sulfosalze (sogenannte Komplexsulfide) besitzen die allgemeine Formel AxBySn mit A = Pb, Cu, Ag, Hg etc. und B = As, Sb, Bi. Sie sind im Unterschied zu den anderen Sulfiden strukturell durch flache trigonale AsS3-, SbS3- und BiS3-Pyramiden charakterisiert. Diese Pyramiden können (ähnlich den SiO4 -Tetraedern in den Silikaten, s.d.) entweder als BS3 -Inseln vorliegen oder sich über gemeinsame S-Brücken zu größeren Baueinheiten (Gruppen, Ringen, Ketten, Schichten) verbinden. Es gibt dementsprechend Neso-, Soro-, Cyclo-, Ino- und Phyllo-Sulfosalze, doch sind bei weitem noch nicht alle Sulfosalze - wegen ihrer meist noch unbekannten Kristallstrukturen - auf dieser Basis klassifiziert worden.


3. Klasse. Halogenide

Zu dieser Mineralklasse zählen einfache und zusammengesetzte, wasserfreie und wasserhaltige Fluor-, Chlor-, Brom- und Jodverbindungen zahlreicher Metalle. Die Fluoride, Chloride, Bromide und Jodide sind Salze der Flusssäure (HF), der Salzsäure (HCl), der Bromsäure (HBr) und der Jodsäure (HJ). Manche Minerale enthalten zusätzlich (OH)-Gruppen oder Sauerstoff und leiten als sogenannte Oxyhalogenide (z.B. Atacamit) zu den Oxiden (4. Klasse) über.

 

Den Mineralen der 3. Klasse fehlt allgemein ein metallisches Aussehen; sie sind meist farblos oder unspezifisch gefärbt. Viele sind wasserlöslich und besitzen oft nur eine geringe Härte. Die wichtigsten Haloidsalze (Halit (Steinsalz) Sylvin, Carnallit u.a.) entstehen als Evaporite in ozeanischen und terrestrischen Salzlagerstätten bei Eindampfungsvorgängen in Ozeanrandbecken und in festländischen Salzseen (z.B. den Ostafrikanischen Seen). Eine andere Entstehung besitzt der hydrothermale Fluorit und der pegmatitische Kryolith. Viele seltene Halogenide stellen sekundäre Neubildungen in der Oxidationszone von Metalllagerstätten in Wüstengebieten ( Atacamit in der chilenischen Atacama-Wüste) oder Sublimationsprodukte von Vulkanen (Sellait und Salmiak aus HCl-haltigen Exhalationen) dar.


4. Klasse. Oxide und Hydroxide (inkl. Sulfite, Selenite, Tellurite, Iodate u.a)

Zu dieser Klasse zählen die natürlichen Sauerstoffverbindungen, soweit sie nicht Salze von Säuren mit Komplexen wie (NO3) -, (CO3)2 -, (SO4)2-, (AsO4)3-, (WO4)2-, (PO4)3- und (SiO4)4- bilden.

 

Es gibt als Minerale einfache Oxide, Hydroxide sowie solche mit verschiedenen Kationen (Doppel-, Dreifachoxide bzw. -hydroxide). Da die Radien der Anionen O2 -und OH- mit 1.32 bzw. 1.33 Å praktisch gleich sind, ist die breite Vielfalt der bekannten Kristallstrukturen von Oxiden und Hydroxiden eine Folge der unterschiedlichen Größe der Kationen und ihrer Koordinationszahl (4 - 12) gegenüber O2- und OH -. Die kristallchemische Gliederung folgt steigenden Sauerstoffgehalten bzw. sinkenden Metall/Sauerstoff-Verhältnissen (M/O).

 

Oxide entstehen sowohl in der Erdkruste orthomagmatisch (z.B. Chromit, Magnetit), pegmatitisch (z.B. Cassiterit, Wolframit), hydrothermal (z.B. Hämatit , Uraninit), metamorph (z.B. Korund, Rutil), als auch durch Verwitterung an der Erdoberfäche (z.B. Pyrolusit, Valentinit). Bekanntestes Oxid ist das Siliziumdioxid SiO2, das in zahlreichen Modifikationen (Quarz, Cristobalit, Tridymit etc.) und Varietäten (Bergkristall, Amethyst , Citrin, Achat etc.) auftreten kann, sowie die kristallisierte Form des H2O, das Eis.

 

Einfache und kristallwasserhaltige Hydroxide entstehen vor allem an der Erdoberfläche, in Verwitterungs- und Oxidationszonen (z.B. Goethit, Boehmit) sowie bei submariner Sedimentation (z.B. die Manganomelane).

 

Wirtschaftlich besonders wichtig sind Eisen- und Manganoxide bzw. -hydroxide, die meist in riesigen Erzlagerstätten vorkommen.

 

Erst seit kurzer Zeit sind auch die zu dieser Klasse zählenden Salze der schwefeligen Säure H2SO3, die Sulfite, in der Natur gefunden worden (u.a. Hannebachit).


5. Klasse. Carbonate und Nitrate

Nitrate und Carbonate sind Salze der Salpetersäure HNO3 und der Kohlensäure H2CO3 . Diese Verbindungen enthalten die sehr kleinen Kationen N5+ und  C4+ in Form ebener (planarer) Baugruppen [NO3]1- und  [CO3]2- mit trigonaler Symmetrie.


In den Nitraten und Carbonaten treten [NO3]1- und [CO3]2- stets in Form von isolierten "Inseln" auf. Die Einteilung dieser Minerale erfolgt aufgrund des Vorhandenseins oder des Fehlens von Wasser und fremden Anionen.

 

Natürliche Nitratminerale sind selten, da sie wasserlöslich und nur unter ariden klimatischen Bedingungen geologisch stabil sind. Natronsalpeter (Nitronatrit) war früher ein wichtiger Rohstoff für die Herstellung von Schießpulver und Düngemitteln.

Carbonate sind in der Natur endogen und exogen weit verbreitet (Calcit und Dolomit sind in magmatischen Carbonatiten und sedimentären Karbonatgesteinen gesteinsbildend). Einige Carbonate sind oder waren auch wichtige Erzminerale: Smithsonit (Zn), Siderit (Fe) und Rhodochrosit (Mn) sowie Cerussit (Pb). Viele Carbonate lösen sich in Salzsäure unter Aufbrausen und Entwicklung von CO2 (nur die Alkalicarbonate sind leicht in Wasser löslich).


6. Klasse. Borate

Borate sind Salze der Borsäuren H3BO3 , HBO2, H2 B4O7 etc. mit dem kleinen Kation B3+ in Form ebener (planarer) Baugruppen [BO3]3-mit trigonaler Symmetrie.

 

Die [BO3]3--Gruppen in den Boraten können über gemeinsame Sauerstoffe zu größeren Struktureinheiten wie Gruppen, Ketten, Schichten und Gerüsten verküpft sein (Neso-, Soro-, Ino-, Phyllo- bzw. Tektoborate). Daneben gibt es auch tetraedrisches koordiniertes Bor in [B(O,OH)4]-Gruppen, welche ihrerseits silikatähnliche Strukturen bilden. Die Einteilung der Borate erfolgt nach der Anzahl der Boratome in den Struktureinheiten (Mono-, Di-, Tri-, Tetraborate etc.). 

 

[BO3]-, [B(O,OH)4]- und [(Si,Al)O4]-Verbindungen werden als "mesodesmisch" bezeichnet, da die Sauerstoffionen sowohl an das Zentralion der genannten Gruppen, als auch an weitere Kationen gebunden sind.

 

Die schwer löslichen Borate (in der Natur kommen über 100 verschiedene Borate vor) können z.T. Edelsteinqualität besitzen (Jeremejewit, Sinhalit). Wasserfreie Borate entstammen überwiegend Mineralvorkommen hoher Bildungstemperatur (z.B. Sinhalit pyrometasomatisch und Jeremejwit pegmatitisch). Wasserhaltige Borate werden überwiegend bei tiefen Temperaturen in Salzsümpfen (z.B. Borax und Ulexit in Boraxseen) ausgeschieden, oder sie entstehen durch schwache Metamorphose solcher Erstausscheidungen (z.B. Boracit).


7. Klasse. Sulfate, Selenate, Tellurate, Chromate, Molybdate und Wolframate

Diese Klasse umfaßt die Salze der Schwefelsäure H2SO4, Chromsäure H2CrO4, Molybdän- und Wolframsäure, sowie einige Selenate und Tellurate, alle mit zweiwertigen tetraedrischen Komplexionen [SO4]2-, [SeO4]2-, [TeO4]2-, [CrO4]2-, [MoO4]2-, [WO4]2-.

 

Minerale mit nicht tetraedrisch koordiniertem Se, Te, Mo oder W zählen dagegen zu der Klasse der Oxide; wie z.B. Wolframit mit W in oktaedrischer Koordination, der strukturell mit Brookit und Columbit verwandt ist.

 

Sulfate sind z.T. wasserlöslich und wenig beständig. Das Sulfat-Ion bildet sich in der Natur durch Oxidation von Schwefel oder Schwefelverbindungen, insbesondere von Sulfiden. Viele Sulfate entstehen deshalb als Verwitterungsprodukte im "Eisernen Hut" von Sulfidvorkommen, oder es handelt sich um Absätze aus Meer- oder Binnenseewasser (Gips) oder um Produkte vulkanischer Tätigkeit. Nur das Bariumsulfat (Baryt ) bildet sich überwiegend aus hydrothermalen Lösungen.

 

Natürliche Chromate (z.B. Krokoit) sind selten und entstehen - wie die Sulfate - nur bei hohen Sauerstoffpartialdrücken.

 

Das Element Wolfram erscheint im Mineralreich fast auschließlich in oxidischer Form. Das Ca-Wolframat, Scheelit, ist neben Woframit das wichtigste Wolframerz. Aufgrund seiner starken UV-Fluoreszenz wird das ansonsten unscheinbare Mineral nachts mit der Ultraviolettlampe gesucht.

 

Molybdän besitzt im Gegensatz zu Wolfram eine große Affinität zu Schwefel (MoS2, Molybdänit, ist das einzige wichtige Molybdänmineral), weshalb natürliche Sauerstoffverbindungen des Molybdäns (die Molybdate) selten sind. Nur Wulfenit (PbWO4) findet sich verbreitet in den Oxidationszonen sulfidischer Pb-Zn-Lagerstätten.


8. Klasse. Phospfate, Arsenate, Vanadate

Die in dieser Klasse zusammengefaßten Minerale lassen sich vom Säuretyp H3RO4 ableiten. Das Zentralatom R (P5+, V5+, As5+) ist tetraedrisch von Sauerstoff umgeben. Als Kationen können große, bei Wassereinbau auch kleine dreiwertige Elemente und oft - unter Einbau zusätzlicher Anionen (OH-, F- , O2- und Cl-) oder Protonen (H+) - relativ große zweiwertige Elemente auftreten. Charakteristikum dieser Minerale sind Verknüpfungen der Kationen-Koordinationspolyeder zu Gruppen, Ringen, Ketten, Bändern, Netzen und Gerüsten, wohingegen die Anionen-Koordinationspolyeder (RO4) meist inselartig, ohne gegenseitige Verknüpfung vorliegen.

 

Wegen der unter den Phosphaten, Arsenaten und Vanadaten weit verbreiteten Isomorphie ist diese Mineralklasse ausgesprochen artenreich. Allerdings treten nur wenige dieser Minerale (z. B. Apatit und Monazit) besonders extensiv (d. h. weitverbreitet, aber wenig konzentriert) bzw. intensiv (d. h. an wenigen Stellen der Erdkruste stark angereichert) auf.

 

Von den Mineralen dieser Klasse kommen fast nur Phosphate als endogene Bildungen vor (z.B. Apatit , Monazit, Xenotim, Triphylin, Amblygonit), während die meisten Arsenate und Vanadate sowie viele Phosphate Produkte der Verwitterung sind. Aufgrund ihrer auffälligen Färbung besitzen diese "Sekundärbildungen" große Bedeutung als "Pfadfinder"-Minerale bei der Suche nach Erzlagerstätten (z.B. Eyrythrin und Annabergit für Co bzw. Ni sowie Tobernit und Autunit für Uran).


9. Klasse. Silikate (und Germamate)

Silikate sind die wichtigsten Bestandteile der Gesteine unserer Erdkruste und der Gesteine der anderen festen Himmelskörper. Am Aufbau der Erdkruste machen sie - Quarz eingeschlossen - etwa 95 % aus. Auch wirtschaftlich sind die Silikate als Edelsteine , in der Glas-, Porzellan-, Keramik-, Feuerfest- und Zementindustrie etc. von sehr großem Wert und Nutzen. Die geochemische und technologische Bedeutung der Silikate und die Eigenschaften jeder einzelnen Mineralart lassen sich aufgrund der vielfältigen Kristall- bzw. Strukturchemie verstehen. Durch die ersten röntgenographischen Strukturbestimmungen, die schon 1926 an Silikaten (u. a. von BRAGG und TAYLOR) durchgeführt wurden, waren bereits recht früh die Voraussetzungen für eine Klassifikation dieser artenreichen Mineralgruppe geschaffen.

 

Die ersten ordnenden Strukturprinzipien der Silikate verdanken wir MACHATSCHKI (1928) und BRAGG (1930). Sie wurden von STRUNZ (1937/38) weiterentwickelt und auf alle Silikate angewendet. In der heute gültigen Silikatklassifikation in Neso-, Soro-, Cyclo-, Ino-, Phyllo- und Tektosilikate kommen viele Beziehungen morphologischer, kristallchemischer und kristallphysikalischer Art zum Ausdruck. Sie basiert vor allem auf die unterschiedliche Verknüpfung der [SiO4 ]4--Tetraeder miteinander.

 

Silizium (Si) besitzt bei 1 atm gegenüber Sauerstoff die Koordinationszahl 4 mit dem Tetraeder als Koordinationspolyeder. Bei genügend kleinen Drücken ist die Kristallchemie der Silikate wesentlich durch die verschiedenen [SiO4 ]4--Tetraederverbände mit heterodesmischer Bindung gekennzeichnet. Die Tetraeder können voneinander durch Kationen isoliert als Inseln vorliegen oder miteinander verbunden zu Gruppen, Ringen, Ketten, Bändern, ebenen Netzen und dreidimensionalen Gerüsten auftreten.

 

 

Das Si4+ -Kation (Radius = 0.42 Å) kann darüber hinaus durch das Al 3+-Kation (r = 0.51 Å) ersetzt werden. Zum Ladungsausgleich müssen weitere Kationen in die Kristallgitter der sogenannten Alumosilikate eingebaut, bzw. durch solche höherer Wertigkeit ersetzt werden:
Si4+  -->  (Al3+ + Na+)  oder     (Si4+ + Na+)  -->  (Al3+ + Ca2+).

 

Dieser Mechanismus ist einer der Gründe für die außerordentliche Vielfalt natürlicher Silikate.

 

Nesosilikate (Inselsilikate)

Bauprinzip der Insel- bzw. Nesosilikate sind isolierte inselartige [SiO4]4--Tetraeder in der Kristallstruktur, welche über verschiedene Kationen miteinander verknüpft sind.  Nesosilikate mit zusätzlichen tetraederfremden Anionen (O2-, OH-, F-) werden gesondert als Neso-Subsilikate bezeichnet.

 

Die Minerale dieser Klasse besitzen eine dichte Sauerstoff-Kugelpackung, hohes spezifisches Gewicht (über 3), hohe Härte (6 - 8) und hohe Brechungsindizes (n über 1.6). Pseudohexagonale und pseudokubische Symmetrie herrschen vor. Wichtigste gesteinsbildende Vertreter der Nesosilikate sind Minerale der Olivin- und Granatgruppe sowie Zirkon. Wirtschaftlich und petrologisch bedeutende Neso-Subsilikate sind die drei Aluminiumsilikate Sillimanit, Andalusit und Disthen, sowie Topas und Staurolith.

 

Sorosilikate (Gruppensilikate)

Die Abteilung der Gruppen- bzw. Sorosilikate ist gekennzeichnet durch selbständige Gruppen von [SiO4]4--Tetraedern. Meist handelt es sich um Strukturen mit Si2O7-Doppelgruppen und untergeordnet auch tetraederfremden Anionen und [SiO4]-Inseln. Die Symmetrie dieser Silikate ist bevorzugt monoklin.

Wichtigste Minerale dieser Gruppe sind Epidot, Zoisit und Vesuvian sowie Bertrandit , ein wirtschaftlich sehr wichtiges Berylliummineral.

 

Cyclosilikate (Ringsilikate)

Die Abteilung der Ring- oder Cyclosilikate enthält Kristallarten mit Ringen von [SiO4]4--Tetraedern, wobei diese mit ihren Nachbarringen nicht direkt über gemeinsame O2- -Ionen, sondern nur über Kationen verbunden sind.

 

Es gibt einfache Ringe, wie Dreierringe [Si3O9]6 - im Benitoit, Viererringe [Si4O12]8- in einigen seltenen Silikaten, Sechserringe [Si6O18]12- im Beryll und Turmalin, oder doppelstöckige Ringe, wie Doppel-Dreierringe [Si6O15]6- im Elpidit, Doppel-Sechserringe [Si12O30]12- im Milarit und andere.
Da die morphologische Symmetrie im allgemeinen ein Abbild der Ringsymmetrie ist und Viererringe offenbar selten sind, liegen viele Beispiele mit trigonaler und hexagonaler Symmetrie vor.

 

Inosilikate (Ketten- und Bandsilikate)

Die Strukturen der Ino- bzw. Kettensilikate sind gekennzeichnet durch eindimensional unendliche [SiO4]4--Tetraederketten oder -bänder (durch Querverbindungen über gemeinsame Tetraedersauerstoffe verknüpfte Ketten).

 

Die Periodizität der Ketten und Bänder umfaßt meist zwei Tetraederlängen, wie in den wichtigsten Vertretern dieser Klasse, den Pyroxenen (z.B. Diopsid CaMg[Si2O6]) und Amphibolen (z.B. Tremolit Ca2Mg5[(OH)2|Si8O22]), oder drei Tetraederlängen, im Wollastonit Ca3[Si3O9], oder fünf und sieben Tetraederlängen, im Rhodonit CaMn4[Si5O15] und Pyroxmangit (Mn,Fe)7[Si7O21].

 

An jedes der genannten Minerale schließen sich zum Teil sehr zahlreiche weitere Vertreter analogen Strukturtyps an.

 

Als Folge der Ketten- bzw. Bandstruktur existieren parallel zu den Ketten stets mehrere Ebenen guter Spaltbarkeit (nach (110)). Die äußere Kristallform, die ja meist auch Ausdruck des inneren strukturellen Aufbaus ist, weist meist eine stark bevorzugte Richtung auf. Die Minerale sind deshalb in der Regel säulig, nadelig oder sogar faserig (dann als (Cummingtonit-)Asbest bezeichnet).


Prehnit ist ein Mineral, das aufgrund seiner Struktur bereits zu den Phyllosilikaten überleitet.

 

Phyllosilikate (Schichtsilikate)

In den Phyllo- bzw. Schichtsilikaten ist jedes Tetraeder bereits über drei Ecken an die drei Nachbartetraeder gebunden. Die Verknüpfung erfolgt in der Weise, dass zweidimensional unendliche Tetraedernetze entstehen, zwischen denen Schichten von oktaedrisch von O und (OH)- umgebenen Kationen (K, Li, Mg, Zn, Fe2+, Fe3+, Mn2+ etc.) liegen. In den Tetraederschichten weisen alle freien Tetraederspitzen in eine Richtung.

 

Sind die Tetraeder einer Schicht zu Einzel- oder Doppelnetzen aus Sechserringen verbunden, so entstehen hexagonale bzw. pseudohexagonale Minerale, wie in der Glimmer-Familie (Muskovit ,Biotit), Chlorit-Reihe (Pennin, Rhipidolith) und Kaolinit-Serpentinit-Familie (Chrysotil, Kaolinit). Besteht die Schicht dagegen aus Viererringen, so ist das Mineral tetragonal bzw. pseudotetragonal (z.B. Apophyllit ).

 

Die Schichtgittereigenschaften dieser Minerale zeigen sich eindrucksvoll an der vollkommenen blättrigen Spaltbarkeit nach (0001), am meist negativen optischen Charakter der Minerale und der guten Translationsfähigkeit entlang der Basis, was die z.T. starke Verformbarkeit (Plastizität) insbesondere der Tonminerale bedingt.

 

Tektosilikate (Gerüstsilikate)

In den Tekto- bzw. Gerüstsilikaten ist jedes [SiO4]- oder [AlO4]-Tetraeder mit allen vier Sauerstoffatomen an seine Nachbartetraeder gebunden, wodurch ein dreidimensional unendliches, lockeres Tetraedergerüst mit z.T. großen Hohlräumen entsteht.

 

Die Si4+ -Ionen können in geordneter und ungeordneter Weise durch Al3+-Ionen vertreten werden, wobei der notwendige Ladungsausgleich in der Regel durch Alkali- und Erdalkaliionen sowie anderen Kationen erfolgt (sogenannte Alumosilikate). Hierdurch und durch den Einbau zusätzlicher Anionen (z.B. [SO4]2-, [CO3]2-, Cl-) sowie durch die Einlagerung von H2O (Kristallwasser und in Gitterweiterungen locker gebundenes "Zeolithwasser") entsteht eine Vielzahl von Kristallstrukturen in dieser Abteilung.

 

Die Sauerstoffpackung ist in den Tektosilikaten recht locker, so dass sich diese Minerale, insbesondere die Zeolithe, durch geringes spezifisches Gewicht, niedrige Lichtbrechung und eine mittlere Härte (4 - 6) auszeichnen (z.B. Chabasit, Natrolith, Heulandit). Die Zeolithe besitzen besonders weitmaschige Gerüste, in deren Hohlräumen und Kanälen die Kationen Na, K, Ca, Ba etc. und Wassermoleküle nicht nur reichlich Platz haben, sondern leicht abgegeben und wieder aufgenommen bzw. ausgetauscht werden können (Anwendung als Molekularsiebe und Ionenaustauscher).

 

Zu den Tektosilikaten zählen die wichtigsten und verbreitetsten gesteinsbildenden Minerale der Erdkruste, nämlich die Feldspäte (z.B. Albit, Anorthit, Orthoklas) und die Feldspatvertreter (z.B. Nephelin, Leucit).


10. Klasse. Organische Substanzen

In dieser Klasse sind natürlich vorkommende Salze organischer Säuren, einige Kohlenwasserstoffverbindungen und etliche Harze zusammengefasst.

Bei den Salzen organischer Säuren handelt es sich überwiegend um die Salze der Oxalsäure (H2C2O4) oder der Mellitsäure (C6(CO2H)6); als Kationen treten auf: Mg, Ca, Fe, Al, u.a. Oxalate sind durch sehr hohe optische Doppelbrechung gekennzeichnet.

Kohlenwasserstoffverbindungen sind in der Natur zahlreich. Die einfachen Kohlenwasserstoffe der Paraffinreihe - Methan, Äthan, Propan, Butan - kommen gelegentlich gasförmig in der Natur vor und werden, ebenso wie die flüssigen, nicht zu den Mineralen gerechnet. Von den bei gewöhnlicher Temperatur festen Kohlenwasserstoffen ist bisher nur der Evenkit (C24H50) bekannt und genauer untersucht worden. Verbreiteter sind die carbocyclischen Verbindungen (meist pflanzlichen Ursprungs).

Das fossile Harz Bernstein ist ein amorphes Gemenge einer unlöslichen Substanz mit mehreren in Alkohol, Äther etc. löslichen Harzen, ferner 3 - 8 % Bernsteinsäure und flüchtigem Öl. Ozokerit und Bernstein sind im eigentlichen Sinne keine Minerale, da es sich um Gemenge handelt.

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