Anorthit

3.5.3 Oxide und Hydroxide

Eis (H2O) ist eine feste Phase des Wassers bei einer Temperatur von 0°C und kristallisiert als hexagonales Mineral mit einer Dichte von 0.9175 g/cm3 und schwimmt auf Wasser. Die Schneeflocken entstehen durch Sublimation (aus Wasserdampf und nicht aus Wasser) und kristallisieren im hexagonalen Kristall in Form von sechseckigen Sternen. Die vier Gasriesenplaneten im äußeren Planetensystem bestehen hauptsächlich aus Wassereis und Gas.

Quarz (SiO2) ist die häufigste polymorphe Modifikation von Siliziumdioxid in Gesteinen. Das kristalline Siliziumdioxid kommt in mehreren polymorphen Alpha-Modifikationen in Gesteinen vor: Tridymit und Cristobalit, jeweils mit einer weiteren instabilen Beta-Modifikation. Das unterschiedliche kristallisierte SiO2 tritt je nach Temperatur in bis zu 12 polymorphen Modifikationen auf. Die Umwandlung von einer Modifikation in eine andere ist ein extrem langsamer Prozess. Manchmal können sowohl höhere als auch niedrigere polymorphe Modifikationen während einer bestimmten Zeit stabil sein. Quarz (Abb. 3.5) kristallisiert im hexagonalen System und kommt in der Natur häufig in der in Abb. 1.23 gezeigten Kristallform vor. Quarz ist in den Sedimenten von Siliziumgestein, saurem Intrusiv- und Ganggestein sowie in den meisten metamorphen Gesteinen (Mylonit, Quarzit, Phyllit, Glimmer und Grünschiefer, Gneis und Granulit) am häufigsten und reichlich vorhanden.

Opal (SiO2-nH2O) ist ein Mineraloid (amorphes Mineral) von unregelmäßiger Form und weißer Farbe. Bei Vorhandensein von Verunreinigungen ändert sich die Farbe in gelb, grau, braun oder rot. Eine besondere Art von Opal ist kostbar, d. h. sie zeichnet sich durch einen beeindruckenden Fluss von bläulich-grauen und weißen Farben aus. Opal wird von heißen Quellen und Geysiren ausgeschieden. In Sedimentgestein, insbesondere in Kalkstein, wird Opal durch Karbonat und Ausscheidungen aus siliziumhaltigen Lösungen gebildet. Opal kann als sekundäres Mineral während des Verwitterungsprozesses von primären Silikatmineralen, basischen und ultrabasischen Eruptivgesteinen auftreten. Die Skelette von Algen, Kieselalgen, Siliziumschwämmen und Radiolarien bestehen aus Opal, und mit ihrer Ablagerung und Diagenese bilden sie siliziumhaltige Sedimentgesteine.

Chalcedon ist eine faserige Art von kryptokristallinem Quarz, die sehr dichte nierenförmige Cluster bildet. Er besteht aus dünnen, parallelen und linear angeordneten Aggregaten von Faserkristallen, die in der Regel die Röntgenstrukturmerkmale von β-Quarz aufweisen. Er hat ein wachsartiges und glänzendes Aussehen und kann weiß, grau, rosa, gelblich, dunkelbraun bis schwarz sein. Der gelbliche und rote Chalcedon wird als Halbedelstein betrachtet. Chalcedon ist ein häufiger Bestandteil von Siliciumsedimenten, d. h. von Hornstein (Tabelle 6.7) und Radiolarit. Chalcedon entsteht in der Regel durch Extraktion aus wässrigen Lösungen, die Siliciumsäure enthalten. Opal wird aus einer Lösung von Siliziumdioxid und Wasser gebildet. Das Wasser sickert durch die Erde und nimmt Kieselsäure aus dem Sandstein auf. Die kieselsäurereiche Lösung setzt sich in Rissen und Hohlräumen ab, rekristallisiert und erscheint als feste, unregelmäßige Massen, Konkretionen, Linsen und Knötchen. Er kann sich in Kalkstein als Füllung von Hohlräumen und im Grundgestein vulkanischer oder extrusiver Gesteine bilden.

Achat ist eine Varietät des Chalcedons mit modifizierten dünnen Lamellen oder Schichten unterschiedlicher Farbe (Abb. 3.1). Achat mit den schwarzen und weißen Lamellen wird als Onyx bezeichnet. Die dichte und undurchsichtige Art von Chalcedon mit Beimischungen von eisenhaltiger bräunlich-roter Farbe wird Jaspis genannt und für die Herstellung von Schmuck verwendet.

Korund (Al2O3) ist eine kristalline Form von Aluminiumoxid und enthält Spuren von Eisen, Titan und Chrom. Es ist ein gesteinsbildendes Mineral und ein klares, transparentes Naturmaterial. Bei Vorhandensein von Verunreinigungen kann es verschiedene Farben haben. Die durchsichtigen roten Farbvarianten sind als Rubin bekannt und werden als hochwertige Edelsteine verwendet. Der Korund mit allen anderen Farben wird Saphir genannt. Aufgrund seiner extremen Härte kann er fast jedes andere Mineral zerkratzen. Der reine Korund hat einen Härtegrad von 9 auf der Mohs-Härteskala. Er wird häufig als Schleifmittel verwendet, vom Sandpapier bis zu großen Maschinen, die Metalle, Kunststoffe und Holz bearbeiten. Korund kommt als Mineral in Glimmerschiefer, Gneis und einigen Marmorsorten in metamorphen Terranen vor. Er kommt auch in magmatischen Syeniten und Nephelinsyenit-Intrusionen mit niedrigem Siliziumgehalt vor. Die anderen Vorkommen sind Massen, die an ultramafische Intrusionen angrenzen, mit Lamprophyre-Dikes verbunden sind und als große Kristalle in Pegmatiten vorkommen.

Gibbsit ist ein Aluminiumhydroxid, das als „Hydrargillit“ oder „Hydrargyllit“ bekannt ist und im monoklinen System kristallisiert. Es kommt selten in reinem Zustand vor und ist oft mit Böhmit, Kaolinit, Hämatit und Limonit in Bauxiten und Lateriten vermischt, d. h. als mögliche Aluminiumquelle.

Böhmit γ-AlO(OH) oder Böhmit ist ein Aluminiumoxid-Hydroxid-Mineral und Alumogel ist ein amorphes Gel Al(OH)3. Es kommt zusammen mit Gibbsit als mineralischer Hauptbestandteil von Bauxit und Laterit vor.

Hämatit (Fe2O3) (Abb. 1.40) und Magnetit (FeO-Fe2O3) sind sehr häufige, aber meist unbedeutende Bestandteile vieler Gesteine. Durch magmatische und hydrothermale Prozesse können sich jedoch große Vorkommen dieser Minerale bilden, die für den Eisenerzabbau geeignet sind.

Goethit ist das Eisenhydroxid, das sich als amorphe Klumpen bildet und als Limonit bekannt ist. Limonit ist ein braunes Eisenerz, das durch Abnutzung von Eisenmineralen entsteht. Limonit besteht aus amorphen Fe-Hydroxiden mit unterschiedlichen Wasseranteilen.

Limonit kommt in vielen Gesteinen vor, die eine braune, gelbe oder hellbraune Farbe haben. Er entsteht typischerweise als Produkt der chemischen Verwitterung vieler Fe2+- oder eisenhaltiger Mineralien. Bei der Oxidation oxidiert es zum dreiwertigen Eisen Fe3+, was als Limonitisierung bezeichnet wird. Die Limonitisierung ist in frisch abgebrochenem grünlich-grauem Gestein entlang und um Risse herum gut an der gelb-braunen Farbe zu erkennen. Die braune, gelbe oder rötlich-braune Farbe von Tonen und vielen anderen Gesteinen ist auf Limonit zurückzuführen. Limonit über den Hämatit- und Sideritvorkommen bildet oft eine Verwitterungskruste, die als „Eisenhut“ bekannt ist. Limonit und Goethit sind wichtige Quellen für minderwertiges Eisen- und Nickelerz. Ocker oder Ocker ist ein natürliches Tonerdepigment, das aus einer Mischung von Eisenoxid und unterschiedlichen Mengen an Ton und Sand besteht. Die Farbe reicht von gelb bis tief orange oder braun.

Chromit (FeO-Cr2O4) ist ein Eisenchromoxid (Abb. 1.37) und Ilmenit (FeO-TiO2) ist ein Titan-Eisenoxid-Mineral. Diese Minerale sind wichtige Chrom- und Titanerze und oft in geringen Mengen Bestandteil von Gestein. Chromit und Ilmenit kristallisieren bei hohen Temperaturen als Intrusivmagma in der Anfangsphase der Kristallisation und kommen als reguläre Bestandteile von mafischem und ultramafischem Gestein vor.

Rutil (TiO2) kristallisiert im tetragonalen System und kommt häufig in Form von Stab- oder Nadelkristallen vor. Die Farbe schwankt zwischen dunkelrot und schwarz. Er kommt in der Regel bei regionalem Metamorphismus vor und ist mit kristallinen Schiefergesteinen (Gneis, Glimmerschiefer, Phyllit und Amphibolite) verbunden. Rutil ist ein häufig vorkommendes Mineral in klastischen Sedimenten und Sedimentgestein (Sand/Sandstein), das eine hohe Verwitterungsbeständigkeit aufweist. Rutil kommt in den Fluss- und Offshore-Lagerstätten zusammen mit dem Goldkonzentrat in erheblichen Mengen vor. Rutil ist in saurem Eruptivgestein als Sekundärmineral verbreitet.

Pyrolusit ist ein Manganoxidmineral (MnO2) und kristallisiert im tetragonalen System. Es kommt in der Regel in streifen- und nadelartigen Aggregaten mit dunkelgrauer bis schwarzer Farbe vor. Es wird durch hydrothermalen und sedimentären Ursprung gebildet. Pyrolusit ist ein weit verbreitetes Haupterz des Mangans.

Pilomelan (MnO-MnO2-nH2O) ist eine kolloidale Modifikation von Manganoxid mit Wasser. Es kommt in Form von nierenartigen Clustern vor. Man findet es häufig in Form von dünnen Krusten, Überzügen und Dendriten in Schichtflächen oder Spalten verschiedener Gesteine, insbesondere Kalkstein. Die Farbe des Minerals ist eisenschwarz oder blauschwarz, während die Wirtsgesteine, die Psilomelan enthalten, dunkelgrau oder schwarz gefärbt sind. Psilomelan stammt aus mit Mangan angereicherten wässrigen Lösungen als Produkt der Oberflächenverwitterung verschiedener manganhaltiger Minerale.

Spinell (MgO-Al2O3) gehört zu den isomorphen Gemischen verschiedener Al3+, Fe3+ und Cr3+-Spinelle. Das Mineral ist ein typisches Produkt der Kontaktmetamorphose. Spinell stammt aus Tonsedimenten, die in Kontakt mit der magmatischen Intrusion stehen, und ist in der Skarn- und Hornfelsregion zu finden.