Torbernit
| Torbernit | |
|---|---|
| Allgemeines und Klassifikation | |
| IMA-Nummer |
1980 s.p.<ref name="IMA-Liste" /> |
| IMA-Symbol |
Tor<ref name="Warr" /> |
| Andere Namen |
|
| Chemische Formel | Cu[UO2|PO4]2·12H2O<ref name="LocockBurns" /> |
| 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/D.20a VII/E.01-070 8.EB.05 40.02a.13.01 |
| Kristallographische Daten | |
| Kristallsystem | tetragonal |
| Kristallklasse; Symbol | Vorlage:Kristallklasse<ref name="Webmineral" /> |
| Raumgruppe | Vorlage:Raumgruppe<ref name="StrunzNickel" /> |
| Gitterparameter | a = 7,0267(4) Å; c = 20,807(2) Å<ref name="LocockBurns" /> |
| Formeleinheiten | Z = 2<ref name="LocockBurns" /> |
| Häufige Kristallflächen | {001}, {011}, {110} |
| Physikalische Eigenschaften | |
| Mohshärte | 2 bis 2,5<ref name="Handbookofmineralogy" /> |
| Dichte (g/cm3) | gemessen: 3,22; berechnet: 3,264(1)<ref name="Handbookofmineralogy" /> |
| Spaltbarkeit | glimmerartig vollkommen nach {001}, undeutlich nach {100}<ref name="Handbookofmineralogy" /> |
| Bruch; Tenazität | spröde<ref name="Handbookofmineralogy" /> |
| Farbe | grasgrün, smaragdgrün,<ref name="Lapis" /> ebenso lauch-, apfel- oder zeisiggrün<ref name="Handbookofmineralogy" /> |
| Strichfarbe | blassgrün<ref name="Handbookofmineralogy" /> |
| Transparenz | durchsichtig bis durchscheinend<ref name="Handbookofmineralogy" /> |
| Glanz | Glasglanz bis Perlglanz |
| Radioaktivität | stark: 85,9 kBq/g<ref name="Webmineral" /> |
| Kristalloptik | |
| Brechungsindizes | nω 1,590 bis 1,592<ref name="Mindat" /> nε 1,581 bis 1,582<ref name="Mindat" /> |
| Doppelbrechung | δ 0,009 bis 0,010<ref name="Mindat" /> |
| Optischer Charakter | einachsig negativ |
| Pleochroismus | sichtbar: ω = dunkelgrün bis himmelblau; ε = grün<ref name="Mindat" /> |
Torbernit, auch als Kupferuranglimmer, Chalkolith,<ref name="Klockmann" /> Kupferautunit, Kupferphosphoruranit oder veraltet als Grüner Glimmer oder Mica viridis cryst. bezeichnet, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der „Autunitgruppe“ innerhalb der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ mit der chemischen Zusammensetzung Cu[UO2|PO4]2·12H2O.<ref name="LocockBurns" />
Torbernit kristallisiert im tetragonalen Kristallsystem und entwickelt meist durchsichtige bis durchscheinende, tafelige oder pyramidale Kristalle von wenigen Zentimetern Größe. Er findet sich aber auch in Form körniger, erdiger oder massiger Mineral-Aggregate und krustiger Überzüge. Da Torbernit oft auch paketförmig geschichtete, tafelige Aggregate bildet, kann er dem Autunit recht ähnlich sehen, allerdings ist Autunit von hellerem, fast neonfarbenem Gelbgrün.
Die Farbe von Torbernit schwankt zwischen verschiedenen Grüntönen von Smaragd- über Gras- und Lauch- bis zum eher gelblichen Zeisig- und Apfelgrün, seine Strichfarbe ist allerdings immer hellgrün. Die Kristallflächen weisen einen glasähnlichen Glanz auf, Spaltflächen schimmern dagegen eher perlmuttartig und Aggregatformen sind matt.
Etymologie und Geschichte[Bearbeiten]
Torbernit wurde erstmals in der Grube Georg Wagsfort bei Johanngeorgenstadt im sächsischen Erzgebirge gefunden.
Erstmals erwähnt wird das Mineral 1772 von Ignaz von Born in seinem Werk Lythophylacium Bornianum, wo es als „Mica viridis crystallina, ibid.“ (übersetzt: Grüner kristalliner Glimmer aus [Johanngeorgenstadt Sax.]; ibid = wie eins drüber) beschrieben wird. Abraham Gottlob Werner greift 1780 von Borns Werk auf und beschreibt das Mineral detailliert, wobei er es zunächst ebenfalls als „grüner Glimmer“ bezeichnet, später aber als Torbernit, zu Ehren des schwedischen Chemikers und Mineralogen Torbern Olof Bergman.<ref name="strahlen.org" />
Klassifikation[Bearbeiten]
In der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Torbernit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate, Vanadate“ und dort zur Abteilung „Wasserhaltige Phosphate, Arsenate und Vanadate mit fremden Anionen“, wo er gemeinsam mit Autunit, Bassetit, Fritzscheit, Heinrichit, Kahlerit, Kirchheimerit, Natrouranospinit, Nováčekit, Sabugalit, Saléeit, Uramphit, Uranocircit, Uranospathit, Uranospinit und Zeunerit in der „Uranit-Reihe“ mit der Systemnummer VII/D.20a 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/E.01-070. Dies entspricht der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Uranyl-Phosphate/Arsenate und Uranyl-Vanadate mit [UO2]2+–[PO4]/[AsO4]3− und [UO2]2+–[V2O8]6−, mit isotypen Vanadaten (Sincositreihe)“, wo Torbernit zusammen mit Autunit, Fritzscheit, Heinrichit, Kahlerit, Natroautunit (D), Rauchit, Sabugalit, Saléeit, Trögerit, Uranocircit, Uranospinit und Zeunerit die „Autunitgruppe“ mit der Systemnummer VII/E.01 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 Torbernit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung „Uranylphosphate und Arsenate“ ein. Hier ist das Mineral in der Unterabteilung „UO2 : RO4 = 1 : 1“ zu finden, wo es zusammen mit Autunit, Heinrichit, Hydronováčekit, Kahlerit, Kirchheimerit, Metarauchit, Nováčekit, Saléeit, Uranocircit, Uranospinit, Xiangjiangit und Zeunerit die „Autunitgruppe“ mit der Systemnummer 8.EB.05 bildet.
In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Torbernit die System- und Mineralnummer 40.02a.13.01. Das entspricht der Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort der Abteilung „Wasserhaltige Phosphate etc.“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Wasserhaltige Phosphate etc., mit A2+(B2+)2(XO4) × x(H2O), mit (UO2)2+“ in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer 40.02a.13, in der auch Metatorbernit eingeordnet ist.
Kristallstruktur[Bearbeiten]
Torbernit kristallisiert tetragonal in der Vorlage:Raumgruppe mit den Gitterparametern a = 7,0267(4) Å und c = 20,807(2) Å sowie 2 Formeleinheiten pro Elementarzelle.<ref name="LocockBurns" />
In einer Studie aus dem Jahre 2003 haben Locock und Burns die Kristallstrukturen der Kupfer-Uranyl-Phosphate Torbernit, Cu[(UO2)(PO4)]2(H2O)12 und Metatorbernit, Cu[(UO2)(PO4)]2(H2O)8 mit denen der Kupfer-Uranyl-Arsenate Zeunerit, Cu[(UO2)(AsO4)]2(H2O)12, und Metazeunerit, Cu[(UO2)(AsO4)]2(H2O)8 anhand von synthetisch erzeugten Einkristallen vergleichen. In diesen Studien konnte die Kristallstruktur von Torbernit zum ersten Mal aufgeklärt und die von Metatorbernit in Hinblick auf vorherige Untersuchungen (Makarov und Tobelko R1 = 25 %,<ref name="Makarov" /> Ross et al. R1 = 9,7 %,<ref name="Ross" /> Stergiou et al. R1 = 5,6 %,<ref name="Stergiou" /> Calos und Kennard R1 = 9,2 %<ref name="Calos" />) erheblich präzisiert (Locock und Burns R1 = 2,3 %) werden.
Dabei stelle sich heraus, dass Torbernit isostrukturell zu Zeunerit, und Metatorbernit isostrukturell zu Metazeunerit ist. Alle vier Verbindungen sind vom Autunit-Schicht-Typ mit dem [(UO2)(XO4)]−-Strukturmotiv (mit X = P oder As). Die Cu2+-Ionen sind in all diesen Verbindungen quadratisch-planar von vier Wassermolekülen umgeben und koordinieren zusätzlich die Uranyl-Sauerstoffatome, so dass sich Oktaeder mit Jahn-Teller-Verzerrung bilden. Die Kristallwassermoleküle werden allein durch Wasserstoffbrückenbindungen im Kristallgitter gehalten.
Metatorbernit[Bearbeiten]
Torbernit dehydratisiert leicht zu Metatorbernit mit der Summenformel Cu[UO2|PO4]2 · 8H2O. Es formt sich als Verwitterungsprodukt von Torbernit und kann auch künstlich direkt bei Temperaturen über 75 °C herbeigeführt werden.<ref name="Hallimond1916" /> Die Kristalle sind eher trüb oder schwach durchscheinend mit Glasglanz.<ref name="MindatMeta" />
Metatorbernit kristallisiert tetragonal-dipyramidal in der Vorlage:Raumgruppe mit den Gitterparametern a = 6,9756(5) Å und c = 17,349(2) Å sowie 2 Formeleinheiten pro Elementarzelle.<ref name="LocockBurns" />
Die Kristallstruktur des Metatorbernits unterscheidet sich von der des Torbernits prinzipiell dadurch, dass jede zweite Uranylphosphatschicht um die Hälfte der Länge der a-Achse in Richtung [100] und [010] verschoben ist.<ref name="LocockBurns" /> In der Kristallstrukturanalyse von Locock und Burns zeigt sich, ebenso wie in der Arbeit von Stergiou et al., dass die Cu2+-Ionen kristallographisch nur zu 88 % besetzt sind. Die Autoren nehmen daher an, dass es durch Protonierung einiger Kristallwassermoleküle zu einem Ladungsausgleich kommt, ähnlich wie es beim Mineral Chernikovit diskutiert wird, so dass die Elektroneutralität gewahrt bleibt.<ref name="LocockBurns" /> Dies wird von denselben Autoren auch beim Autunit postuliert.<ref name="LocockBurnsAutunit" /> Allerdings lässt sich diese Hypothese allein mit röntgenstrukturanalytischen Methoden praktisch nicht verifizieren.
In der Strukturanalyse von Locock und Burns beträgt der Kristallwassergehalt des Metatorbernits 8 H2O-Moleküle pro Formeleinheit. Dies stimmt mit den Untersuchungen von Arthur Francis Hallimons<ref name="Hallimond1916" /><ref name="Hallimond1920" /> und Kurt Walenta<ref name="Walenta" /> überein, die zeigen, dass die unterschiedlichen Hydratationsstufen des Torbernits zum Metatorbernit scharf abgegrenzt sind und der Wassergehalt der einzelnen Verbindungen konstant bleibt und nicht variiert, wie dies zum Beispiel in Zeolithen der Fall ist. Daher sind Summenformeln mit variierenden Kristallwasserangaben für diese Minerale ausgeschlossen.<ref name="LocockBurns" />
Eigenschaften[Bearbeiten]
(Bildausschnitt: 7 mm × 5 mm)
Morphologie[Bearbeiten]
Das Mineral tritt meist in Form kleiner dünner Tafeln auf, allerdings kann es auch schuppig oder pulverig vorkommen. Seltener können die Tafeln auch dicker sein, wobei sie dann an Kartenstapel erinnern. Häufiger als diese Stapel sind dipyramidiale Formen.
Physikalische und chemische Eigenschaften[Bearbeiten]
Aufgrund seines Urangehaltes von bis zu 48 % ist Torbernit stark radioaktiv. Unter Berücksichtigung der Mengenanteile der radioaktiven Elemente in der idealisierten Summenformel sowie der Folgezerfälle der natürlichen Zerfallsreihen wird für das Mineral eine spezifische Aktivität von etwa 85,9 kBq/g<ref name="Webmineral" /> angegeben (zum Vergleich: natürliches Kalium 0,0312 kBq/g).
Das Mineral fluoresziert im Gegensatz zu Autunit und den meisten anderen Mitgliedern der gleichnamigen Gruppe unter UV-Licht nicht.<ref name="Klockmann" /> In Salpetersäure (HNO3) ist Torbernit löslich und vor dem Lötrohr schmilzt er zu schwarzen Kügelchen.
Das Mineral ist spröde und leicht zerbrechlich. Je nach Menge des enthaltenen Kristallwassers beträgt seine Mohshärte 2 bis 2,5 und seine Dichte 3,22 g/cm³.
Durch Verlust von Kristallwasser entsteht das Mineral Metatorbernit. Die Kristalle werden dabei trübe, und die Stufen derartiger Torbernite werden brüchiger.
Bildung und Fundorte[Bearbeiten]
Torbernit bildet sich als Sekundärmineral in Oxidationszonen von Uranlagerstätten. Begleitminerale sind unter anderem Autunit, Metatorbernit, Uraninit und Zeunerit.
Als häufige Mineralbildung ist Torbernit an vielen Orten anzutreffen, wobei weltweit bisher rund 1100 Fundstätten dokumentiert sind (Stand: 2022).<ref name="MindatAnzahl" /> In Deutschland kommt das Mineral neben seiner Typlokalität Johanngeorgenstadt noch an mehreren anderen Fundorten im Erzgebirge sowie im Schwarzwald, Fichtelgebirge, Bayerischen Wald, Oberpfälzer Wald, Königsberg (Wolfstein) und Thüringer Wald vor. In Österreich ist es vor allem in den Hohen Tauern und den Fischbacher Alpen zu finden. Fundorte in der Schweiz sind vorwiegend das Binntal, Lavey-Morcles und Schlans.
Weitere Fundorte sind Argentinien, Australien, Belgien, Bolivien, Brasilien, Chile, China, Tschechien, Demokratische Republik Kongo, Frankreich, Gabun, Irland, Italien, Japan, Kanada, Madagaskar, Mexiko, Namibia, Norwegen, Polen, Portugal, Rumänien, Slowakei, Slowenien, Spanien, Südafrika, Tadschikistan, Usbekistan, das Vereinigte Königreich (Großbritannien) sowie die Vereinigten Staaten von Amerika (USA).<ref name="Fundorte" />
Verwendung[Bearbeiten]
Zu Zeiten des Kalten Krieges wurde mehrmals überlegt, Uranminerale wie Torbernit zur Urangewinnung als Energierohstoff in großen Maßstäben abzubauen. In der DDR war das zum Teil auch der Fall. Mit den steigenden Energiepreisen und der verstärkten Kernenergienutzung weltweit wird die Nutzung von Uranlagerstätten immer attraktiver.
Vorsichtsmaßnahmen[Bearbeiten]
Aufgrund der starken Radioaktivität des Minerals sollten Proben nur in staub- und strahlungsdichten Behältern, vor allem aber niemals in Wohn-, Schlaf- und Arbeitsräumen aufbewahrt werden. Ebenso sollte eine Aufnahme in den Körper (Inkorporation) auf jeden Fall verhindert und zur Sicherheit direkter Körperkontakt vermieden sowie beim Umgang mit dem Mineral Mundschutz und Handschuhe getragen werden.
Siehe auch[Bearbeiten]
Literatur[Bearbeiten]
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Weblinks[Bearbeiten]
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- Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. In: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. Geolitho Stiftung ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar)
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- Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. In: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. Database of Raman spectroscopy, X-ray diffraction and chemistry of minerals (RRUFF) ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar) (Skriptfehler: Ein solches Modul „Multilingual“ ist nicht vorhanden.).Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive)
- Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. In: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. Ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar) (Skriptfehler: Ein solches Modul „Multilingual“ ist nicht vorhanden.).Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive)
Einzelnachweise[Bearbeiten]
<references> <ref name="Calos"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="Fundorte"> Fundortliste für Torbernit beim Mineralienatlas (deutsch) und bei Mindat (englisch), abgerufen am 10. Oktober 2022. </ref> <ref name="Hallimond1916"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="Hallimond1920"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="Handbookofmineralogy"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="IMA-Liste"> Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. (PDF; 3,6 MB) In: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Skriptfehler: Ein solches Modul „DateTime“ ist nicht vorhanden. ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar) (Skriptfehler: Ein solches Modul „Multilingual“ ist nicht vorhanden.).Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref> <ref name="IMA-Liste-2009"> Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: [Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden.] (PDF; 1,9 MB) In: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. IMA/CNMNC, Skriptfehler: Ein solches Modul „DateTime“ ist nicht vorhanden., archiviert vom Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar) am 29. Juli 2024 (Skriptfehler: Ein solches Modul „Multilingual“ ist nicht vorhanden.). </ref> <ref name="Klockmann"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="Lapis"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="LocockBurns"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="LocockBurnsAutunit"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="Makarov"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="Mindat"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. In: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. Hudson Institute of Mineralogy ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar) (Skriptfehler: Ein solches Modul „Multilingual“ ist nicht vorhanden.).Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref> <ref name="MindatAnzahl"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. In: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. Hudson Institute of Mineralogy ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar) (Skriptfehler: Ein solches Modul „Multilingual“ ist nicht vorhanden.).Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref> <ref name="MindatMeta"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. In: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. Hudson Institute of Mineralogy ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar) (Skriptfehler: Ein solches Modul „Multilingual“ ist nicht vorhanden.).Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref> <ref name="Ross"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="Stergiou"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="StrunzNickel"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="strahlen.org"> Thomas Witzke: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. In: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. Ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar) </ref> <ref name="Walenta"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="Warr"> Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Literatur“ ist nicht vorhanden. </ref> <ref name="Webmineral"> David Barthelmy: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. In: Skriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:Internetquelle“ ist nicht vorhanden. Ehemals im Vorlage:Referrer (nicht mehr online verfügbar) (Skriptfehler: Ein solches Modul „Multilingual“ ist nicht vorhanden.).Vorlage:Toter Link/Core (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive) </ref> </references>