Berzeliit
| Berzeliit | |
|---|---|
| Allgemeines und Klassifikation | |
| IMA-Nummer |
1840 (grandfathered)<ref name="IMA-Liste" /> |
| IMA-Symbol |
Bze<ref name="Warr" /> |
| Andere Namen |
Berzelit, Kühnit, Magnesium-Berzeliit, Magnesium-Pharmacolit |
| Chemische Formel | Ca2+2Na+Mg2+2As5+3O12<ref name="Machatschki 1930" /> |
| Mineralklasse (und ggf. Abteilung) |
Phosphate, Arsenate und Vanadate |
| System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana |
VII/A.07 VII/A.08-030 8.AC.25 38.02.01.01 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | kubisch |
| Kristallklasse; Symbol | hexakisoktaedrisch; 4/m32/m |
| Raumgruppe | Ia3d (Nr. 230) |
| Gitterparameter | a = 12,33(synthetisches Endglied)<ref name="Ito 1968" /> 12,3450 (natürlicher Mischkristall) Å<ref name="Nagashima & Armbruster 2012" /> |
| Formeleinheiten | Z = 8<ref name="Nagashima & Armbruster 2012" /> |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 5 - 6<ref name="Kühn 1840" /> |
| Dichte (g/cm3) | natürlicher Mischkristall: 4,06 (berechnet)<ref name="Nagashima & Armbruster 2012" /> |
| Spaltbarkeit | nicht beobachtet<ref name="Kühn 1840" /> |
| Bruch; Tenazität | muschelig<ref name="Kühn 1840" /> |
| Farbe | farblos (synthetisch)<ref name="Ito 1968" />, schmutzigweiß bis honiggelb, orange (natürlicher Mischkristall)<ref name="Kühn 1840" /> |
| Strichfarbe | Bitte ergänzen |
| Transparenz | Bitte ergänzen |
| Glanz | Wachsglanz<ref name="Kühn 1840" /> |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindex | n 1,710 (synthetisch)<ref name="Ito 1968" /> |
| Doppelbrechung | isotrop |
| Weitere Eigenschaften | |
| Chemisches Verhalten | löslich in Salpetersäure<ref name="Kühn 1840" /> |
Das Mineral Berzeliit ist ein sehr seltenes Arsenat aus der Granatgruppe und hat die Endgliedzusammensetzung Ca2+2Na+Mg2+2As5+3O12. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Struktur von Granat.<ref name="Machatschki 1930" /><ref name="Kühn 1840" /><ref name="Bubeck & Machatschki 1935" /><ref name="Hawthorne 1976" />
Berzeliit tritt in Form wachsglänzender, derber Massen und Krusten oder meist xenomorpher Kristalle von selten über einem Millimeter Größe auf. Die Farbe variiert mit zunehmenden Mangangehalten von farblos über gelb, orange bis bräunlich.<ref name="Ito 1968" /><ref name="Kühn 1840" /><ref name="Fotos" />
Gebildet wird Berzeliit bei der Kontaktmetamorphose von karbonatischen Sedimenten durch granitische bis dioritische Magmen. Die Typlokalität ist die extrem mineralreiche Eisen-, Mangan- und Skarnlagerstätte Långban in der Gemeinde Filipstad, Provinz Värmlands län, Schweden.<ref name="Kühn 1840" /><ref name="Fundorte" />
Etymologie und Geschichte[Bearbeiten]
Die erste Beschreibung dieses neuartigen Arsenats aus Långban (Langbanshytta) gab Professor O. B. Kühn aus Leipzig im Jahr 1840. Er bestimmte die Zusammensetzung nicht ganz korrekt mit (Ca, Mg, Mn)3As2O8 und benannte das Mineral nach dem schwedischen Mediziner und Chemiker Jöns Jakob Berzelius Berzeliit.<ref name="Kühn 1840" /> Damit war Berzeliit das zweite Mineral, das nach dem berühmten Chemiker benannt worden war. Bereits 1832 benannte François Sulpice Beudant das zuvor von ihm beschriebene séleniure de cuivre in Berzelin um.<ref name="Beudant 1832" /> 1850 wurde der Name Berzelin von James Dwight Dana erneut geändert in Berzelianit.
Offenbar war die Wahl des Namens Berzeliit nicht unumstritten
Diesen Vorschlag habe ich gethan, nicht aus gemeiner Schmeichelei, die mir von Herzensgrunde verhaßt ist, sondern durchdrungen von wahrer, aufrichtiger, aber nicht blinder Hochachtung und Verehrung für B e r z e l i u s;<ref name="Kühn 1840" />
und hatte sich wegen persönlicher Probleme um einige Jahre verzögert:
Wenn ich jetzt erst mit der gegenwärtigen Mittheilung hervortrete, so habe ich nur die mich niederdrückenden ungünstigen Verhältnisse zu beklagen, welche die Beschleunigung und Vollendung einer ziemlich ausgedehnten Reihe von Untersuchungen von Mineralkörpern, in welcher der Berzeliit einen Theil bildete, bisher verhindert haben...<ref name="Kühn 1840" />
Die Struktur bestimmte der österreichische Mineraloge Felix Machatschki 90 Jahre später während seines Aufenthaltes in Göttingen. Er konnte zeigen, dass Natrium ein essentieller Bestandteil von Berzeliit ist, Berzeliit mit der Struktur von Granat kristallisiert und leitete daraus die korrekte Zusammensetzung ab: Ca2+2Na+Mg2+2As5+3O12.<ref name="Machatschki 1930" /><ref name="Machatschki 1930b" />
Noch im gleichen Jahr wurde Machatschki als Professor an die Universität Tübingen berufen, wo er 1935 mit Wolfgang Bubeck den endgültigen Beleg für die Isotypie von Berzeliit und Granat erbrachte. Es war der erste Beleg einer Isotypie eines Arsenats mit einer Silikatstruktur überhaupt.<ref name="Bubeck & Machatschki 1935" />
Die ersten Synthesen erfolgten 1968 von Jun Ito vom Department of Geological Sciences der Harvard University in Cambridge (Massachusetts). Er konnte zeigen, dass Berzeliit und sein Manganäquivalent (Manganberzeliit) lückenlos mischbar und bei Temperaturen oberhalb 550 °C (1,5 kbar) nicht mehr stabil sind.<ref name="Ito 1968" />
Khorari und Mitarbeiter konnten 1995 mit weiteren Untersuchungen an synthetischen Arsenatgranaten zeigen, dass Berzeliit polymorph ist und bei hohen Temperaturen in die Struktur von Alluaudit übergeht.<ref name="Khorari et al. 1995" />
Klassifikation[Bearbeiten]
Die aktuelle Klassifikation der International Mineralogical Association (IMA) zählt den Berzeliit zur Granat-Obergruppe, wo er zusammen mit Manganberzeliit, Palenzonait und Schäferit die Berzeliitgruppe mit 15 positiven Ladungen auf der tetraedrisch koordinierten Gitterposition bildet.<ref name="Grew et al. 2013" />
In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Berzeliit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate, Vanadate“ und dort zur Abteilung „Wasserfreie Phosphate, Arsenate und Vanadate ohne fremde Anionen“, wo er gemeinsam mit Griphit und Manganberzeliit in der „Berzeliit-Reihe“ mit der Systemnummer VII/A.07 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 VII/A.08-030. Dies entspricht der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Wasserfreie Phosphate [PO4]3−, ohne fremde Anionen“, wo Berzeliit zusammen mit Chladniit, Fillowit, Galileiit, Johnsomervilleit, Manganberzeliit, Palenzonait, Schäferit, Stornesit-(Y) und Xenophyllit eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer VII/A.08 bildet.<ref name="Lapis" />
Die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte<ref name=IMA-Liste-2009 /> 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Berzeliit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung „Phosphate usw. ohne zusätzliche Anionen; ohne H2O“ ein. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „Mit mittelgroßen und großen Kationen“ zu finden, wo es zusammen mit Manganberzeliit, Palenzonait und Schäferit die „Berzeliitgruppe“ mit der Systemnummer 8.AC.25 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Berzeliit die System- und Mineralnummer 38.02.01.01. Das entspricht der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Wasserfreie Phosphate etc.“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Wasserfreie Phosphate etc., (A+B2+)5(XO4)3“ in der „Berzeliitgruppe“, in der auch Manganberzeliit, Palenzonait und Schäferit eingeordnet sind.
Chemismus[Bearbeiten]
Berzeliit mit der Endgliedzusammensetzung [X](Na+Ca2+2)[Y]Mg2+2[Z]As5+3O12 ist das Magnesium-Analog von Manganberzeliit ([X](Na+Ca2+2)[Y]Mn2+2[Z]As5+3O12) bzw. das Arsen-Analog von Schäferit ([X](Na+Ca2+2)[Y]Mg2+2[Z]V5+3O12). In den eckigen Klammern ist die Position der Kationen in der Granatstruktur angegeben.
Für Berzeliit aus der Typlokalität wird folgende empirische Zusammensetzung angegeben:
- [X](Ca2+2,13Na+0,90)[Y](Mg2+1,68Mn2+0,29)[Z](As5+2,89V5+0,02P5+0,02Si4+0,07)O12<ref name="Nagashima & Armbruster 2012" />
Die einzige bedeutende Abweichung von der idealen Zusammensetzung ist der Ersatz von Magnesium durch Mangan auf der oktaedrisch koordinierten Y-Position, entsprechend der Austauschreaktion
- [Y]Mg2+ = [Y]Mn2+
Es besteht eine vollständige Austauschbarkeit von Mg und Mn auf dieser Position.<ref name="Ito 1968" />
Die Calciumgehalte auf der X-Position können etwas über den maximal für Granate dieser Gruppe zu erwartenden Wert von zwei Ca2+ liegen. Der Ladungsausgleich erfolgt durch Si4+-Einbau auf der Tetraederposition entsprechend einer Austauschreaktion
- [X]Na+ + [Z]As5+ = [X]Ca2+ + [Z]Si4+<ref name="Nagashima & Armbruster 2012" />
Kristallstruktur[Bearbeiten]
Berzeliit kristallisiert mit kubischer Symmetrie in der Raumgruppe Ia3d (Raumgruppen-Nr. 230) mit 8 Formeleinheiten pro Elementarzelle. Der natürliche Mischkristall aus der Typlokalität hat dem Gitterparameter a = 12,3450 Å.<ref name="Nagashima & Armbruster 2012" /> Der Gitterparameter von synthetischem, reinem Berzeliit ist geringfügig kleiner: a = 12,33 Å.<ref name="Ito 1968" />
Die Struktur ist die von Granat. Natrium (Na+) und Calcium (Ca2+) besetzten die dodekaedrisch von 8 Sauerstoffionen umgebene X-Position, Magnesium (Mg2+) die oktaedrisch von 6 Sauerstoffionen umgebene Y-Position und die tetraedrisch von 4 Sauerstoffionen umgebenen Z-Position ist ausschließlich mit Arsen (As5+) besetzt.<ref name="Machatschki 1930" /><ref name="Nagashima & Armbruster 2012" /><ref name="Bubeck & Machatschki 1935" /><ref name="Hawthorne 1976" />
Bildung und Fundorte[Bearbeiten]
Berzeliit bildet sich bei der Metamorphose von Eisen-Manganlagerstätten bei niedrigen Temperaturen von vermutlich unter 300 °C.<ref name="Nagashima & Armbruster 2012" />
Die Typlokalität ist die Eisen-Mangan-Skarnlagerstätte Långban in der Gemeinde Filipstad, Provinz Värmlands län, Schweden.<ref name="Kühn 1840" /><ref name="Fundorte" /> Berzeliit tritt hier in manganreichen Skarnen zusammen mit Calcit und Hausmannit auf<ref name="Nagashima & Armbruster 2012" />, Dolomit und Jakobsit oder seltener auch mit Magnetit oder Richterit.<ref name="Fotos" /> Diese extrem mineralreiche Manganlagerstätte ist Typlokalität von über 70 weiteren, meist sehr seltenen Minerale.<ref name="Fundorte" />
Ein weiteres, ähnliches Vorkommen in Schweden ist die Sjögruvan Mine bei Grythyttan in der Gemeinde Hällefors, ebenfalls Provinz Örebro län, Sweden.<ref name="Fundorte" />
In Italien findet sich Berzeliit in den metamorphen Manganlagerstätten der Provinz Cuneo im Piemont. In der Montaldo Mine bei Borgata Oberti im Corsaglia Tal in der Gemeinde Montaldo di Mondovì tritt Berzeliit eingewachsen in Calcit auf,<ref name="Piccoli et al. 2007" /> begleitet von Quarz und Hämatit.<ref name="Nagashima & Armbruster 2012" /> Auch in der Valletta Mine im Miara Tal in der Gemeinde Canosio wurde Berzeliit auf Halden gefunden.<ref name="Fundorte" />
In der Schweiz wurde Berzeliit auf den Halden des Bergwerks von Falotta in der Gemeinde Surses im Albulatal, Graubünden gefunden.<ref name="Fundorte" />
Vulkanisch-exhalative Bildung von Berzeliit wurde am nördlichen Durchbruch der "Great Fissure eruption" des Vulkans Tolbatschik in der Region Kamtschatka, Russland dokumentiert. In der Arsenatnaya Fumarole tritt Berzeliit zusammen mit zahlreichen, sehr seltenen Arsenaten auf.<ref name="Fotos" />
Siehe auch[Bearbeiten]
Weblinks[Bearbeiten]
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- Berzeliit. In: Mineralienatlas Lexikon. Geolitho Stiftung
- Vorlage:Mindat
- Berzeliite Mineral Data. In: webmineral.com. David Barthelmy (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)).
- American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Berzeliite. In: rruff.geo.arizona.edu. (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)).
Einzelnachweise[Bearbeiten]
<references responsive> <ref name="Beudant 1832"> </ref> <ref name="Bubeck & Machatschki 1935"> W. Bubeck und F. Machatschki: Die Kristallstruktur des Berzeliit (Ca,Na)3(Mg,Mn)2[AsO4]3. In: Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Materials. Band 90, 1935, S. 44–50 (rruff.info [PDF; 3,2 MB; abgerufen am 24. August 2024]). </ref> <ref name="Fotos"> Fotos von Berzeliit. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 24. August 2024 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)). </ref> <ref name="Fundorte"> Fundortliste für Berzeliit beim Mineralienatlas und bei Mindat, abgerufen am 2. Mai 2020. </ref> <ref name="Grew et al. 2013"> Edward S. Grew, Andrew J. Locock, Stuart J. Mills, Irina O. Galuskina, Evgeny V. Galuskin and Ulf Hålenius: IMA Report - Nomenclature of the garnet supergroup. In: American Mineralogist. Band 98, 2013, S. 785–811 (rruff.info [PDF; 2,3 MB; abgerufen am 24. August 2024]). </ref> <ref name="Hawthorne 1976"> F. C. Hawthorne: Refinement of the Crystal Structure of Berzeliite. In: Acta Cryst. Band 32, Nr. 5, 1976, S. 1581–1583 (researchgate.net [PDF; 319 kB; abgerufen am 24. August 2024]). </ref> <ref name="IMA-Liste"> Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: January 2024. (PDF; 3,8 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Januar 2024, abgerufen am 23. Januar 2024 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)). </ref> <ref name="IMA-Liste-2009"> Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF; 1,9 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Januar 2009, archiviert vom Vorlage:IconExternal am 6. September 2024; abgerufen am 30. Juli 2024 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)). </ref> <ref name="Ito 1968"> Jun Ito: SYNTHESIS OF THE BERZELIITE (Ca2NaMg2As3O12)-MANGANESEBERZELITE (Ca2NaMn2As3O12) SERIES (ARSENATE GARNET). In: American Mineralogist. Band 53, 1968, S. 316–319 (minsocam.org [PDF; 241 kB; abgerufen am 24. August 2024]). </ref> <ref name="Khorari et al. 1995"> S. Khorari, A. Rulmont, R. Cahay, P. Tarte: Structure of the Complex Arsenates NaCa2M2+2(AsO4)3(M2+ = Mg,Ni,Co): First Experimental Evidence of a Garnet-Alluaudite Reversible Polymorphism. In: Journal of Solid State Chemistry. Band 118, 1995, S. 267–273, doi:10.1006/jssc.1995.1343. </ref> <ref name="Kühn 1840"> O. B. Kühn: Neues Mineral von Langbanshytta bei Fahlun. In: Annalen der Chemie und Pharmacie. Band 34, 1840, S. 211–218 (rruff.info [PDF; 574 kB; abgerufen am 24. August 2024]). </ref> <ref name="Lapis"> </ref> <ref name="Machatschki 1930"> Felix Machatschki: IX. Berzeliit, ein Arsenat vom Formel- und Strukturtypus Granat (X3Y2Z3O12). In: Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials. Band 73, 1930, S. 123–140, doi:10.1524/zkri.1930.73.1.123. </ref> <ref name="Machatschki 1930b"> Felix Machatschki: XXIV. Kürzere Originalmitteilungen und Notizen: Über Berzeliit. In: Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials. Band 74, 1930, S. 230–236, doi:10.1524/zkri.1930.74.1.230. </ref> <ref name="Nagashima & Armbruster 2012"> M. Nagashima, and T. Armbruster: Palenzonaite, berzeliite, and manganberzeliite:(As5+,V5+,Si4+)O4 tetrahedra in garnet structures. In: Mineralogical Magazine. Band 76, 2012, S. 1081–1097 (rruff.info [PDF; 379 kB; abgerufen am 24. August 2024]). </ref> <ref name="Piccoli et al. 2007"> </ref> <ref name="Warr"></ref> </references>